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氫能因來源廣泛、清潔無碳，被視為實現(xiàn)交通運輸領域大規(guī)模深度脫碳的最佳選擇。日益增長的燃料電池汽車市場需要一個強大的加氫站網(wǎng)絡。大力發(fā)展氫燃料電池汽車，基礎設施必須要先行。加氫站的數(shù)量、加氫便捷性已成為燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)。
加氫站由卸氫系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)、儲氫系統(tǒng)和加氫系統(tǒng)組成。卸氣系統(tǒng)主要是由運輸氫氣的長管拖車和卸氣柱組成，通過卸氣柱將長管拖車上的氫氣卸載。在整個加氫站中，最核心的設備是氫氣壓縮機、高壓儲氫罐、氫氣加注機。其中，氫氣壓縮機作為實現(xiàn)氫氣增壓的設備，其性能和耐久性直接決定著加氫站的規(guī)模和后期維護成本，是最為關鍵的核心單體設備，成本約占加氫站建設成本的35%。
加氫站用壓縮機主要有隔膜式壓縮機、液驅式壓縮機以及離子壓縮機?，F(xiàn)階段，三種技術路線中隔膜式壓縮機和液驅式壓縮機應用最多，兩者的應用比例大概為7：3。離子壓縮機在國內應用案例最少，主要是林德在部分項目中進行示范應用。
三種技術路線各具特點：
隔膜式壓縮機之所以成為目前市場應用主流，主要因為隔膜式壓縮機具有壓縮過程中不受污染、無泄漏，壓縮比大，排氣壓力高等優(yōu)勢，包括其排氣量特點，較符合當前階段加氫站對氫氣壓縮機的技術要求。目前國內主要的加氫站集成商，基本使用隔膜式壓縮機。但從已投入使用的加氫站隔膜式壓縮機實際運行情況看，還面臨著如下亟待解決的問題：
01.對加氫站工況適應不足，故障率較高
加氫站特有的“頻繁啟停、冷態(tài)開車、帶載啟?！钡墓r，導致隔膜式氫氣壓縮機故障率較高。為盡量減少頻繁啟停對壽命的影響，不少加氫站需要為隔膜式氫氣壓縮機增配緩沖罐，增加數(shù)萬元建設成本，但仍然無法很好解決上述問題。
02.維修便利性較差、維護成本高
隔膜式氫氣壓縮機結構非常復雜，維修所需的操作空間和工作量較大，維修單件起吊重量超過2.5噸，需要專業(yè)吊裝工作操作，維修空間四周不能小于2.0m，維修時部分核心零部件（如氫氣閥門）仍然依賴進口，成本高，交期長，維護成本高。
03.體積重量大，不利于加氫站靈活布局
隔膜式氫氣壓縮機撬裝尺寸較大，占地面積普遍超過10平方米。從加氫站的規(guī)劃建設趨勢看，在現(xiàn)有加油站基礎上升級的綜合能源站是一大趨勢。較大的占地面積、需要預留較高的維修空間，不利于與加氫站的靈活布局。此外，隔膜式氫氣壓縮機重量較重，以45MPa-500kg@12h隔膜壓縮機為例，主流品牌產(chǎn)品重量在8-10噸，需要專門澆筑地基滿足承重及地面平整性要求，增加數(shù)十萬元建設成本。
04.排量有瓶頸，高壓技術成熟度不高
目前國內加氫站建設仍以面向商用車為主，應用比較多的還是45MPa-500kg壓縮機，但加氫站對于高壓力、大流量的未來需求趨勢已經(jīng)非常明顯。在同樣的儲氫容積下，高壓力意味著車輛有更長的續(xù)航里程和更優(yōu)的經(jīng)濟性，數(shù)據(jù)顯示，70MPa氫氣比35MPa要多出67%的續(xù)航里程。在高壓領域，國產(chǎn)化隔膜壓縮機技術成熟度和競爭力較差，國外技術成熟度相對較高，國內有成熟應用的90MPa高壓氫氣壓縮機尚不多見。同時，隨著氫能商用車漸成規(guī)模，加氫站在有限的建設用地上滿足大規(guī)模車隊加注，最佳路徑就是增大壓縮機的排量。由于加氫站的上述發(fā)展趨勢，意味高壓、大排量將是市場用戶對站用壓縮機的重要需求。
現(xiàn)有各類站用氫氣壓縮機各有優(yōu)劣，但短時間內無法滿足高壓、大排量、國產(chǎn)化的發(fā)展需求。同時，加氫站投建、運營方對于氫氣壓縮機安全性、可靠性、操作及運維便利性、全生命周期經(jīng)濟性等方面的需求尚未得到充分滿足，市場亟待一種兼顧傳統(tǒng)隔膜式、液驅式優(yōu)勢的“兼美”型產(chǎn)品出現(xiàn)。
顛覆傳統(tǒng)的液驅隔膜式壓縮機
上海羿弓氫能科技有限公司將航天級方案降維應用于加氫站用氫氣壓縮機領域，全球首創(chuàng)的“液驅隔膜式壓縮機”，專門針對加氫站應用需求而研發(fā)，具備傳統(tǒng)隔膜壓縮機的保證氣體絕對潔凈、密封性好、單級壓縮比高、散熱性能好等優(yōu)勢，同時也兼?zhèn)湟候尰钊綁嚎s機的適應頻繁啟停、帶載啟停、變工況運行、可維修性好（模塊化）、可實現(xiàn)靈活串/并聯(lián)提升排氣壓力或排量等優(yōu)勢。液驅隔膜式壓縮機可適應加氫站的變工況、頻繁啟停等需求，同時整機模塊化設計、占地面積小等方面使其具備較高的經(jīng)濟性。2022年下半年，羿弓氫能液驅隔膜式壓縮機推向市場，目前已有包括45MPa、90MPa固定式加氫站、制加氫一體站、移動式加氫站的多個應用案例。
液驅隔膜式氫氣壓縮機通過液壓泵直驅+高頻換向閥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的曲柄連桿+活塞、皮帶傳動，在壓縮過程中有效保證氣體絕對潔凈，單級壓縮即可實現(xiàn)大于10的壓縮比。產(chǎn)品研制過程中，完成整機5000h壽命試驗，在沒有更換損耗件的前提下實現(xiàn)了無故障運行遠遠超過國內外能源行業(yè)對設備的試驗要求，膜片、閥門經(jīng)過10000h壽命測試考驗。
從加氫站的實際應用看，液驅隔膜式壓縮機與傳統(tǒng)隔膜式壓縮機相比，具有如下優(yōu)勢：
01、可通過驅動、增壓單元多級串并聯(lián)，滿足超大排量需求，適應未來大流量加氫站的需求；
02、巧妙的模塊化設計，45MPa產(chǎn)品與90MPa產(chǎn)品組件通用性高達90%，只需要更換一個組件，可實現(xiàn)45MPa產(chǎn)品向90MPa升級，滿足35MPa加氫站向70MPa加氫站快速升級的需求，大大提升了加氫站投建及運營方的靈活性。
03、完美適應加氫站“頻繁啟停、冷態(tài)開車、帶載啟?！钡奶厥夤r，可實現(xiàn)無緩沖罐直充，減少加氫站設備投入；
04、模塊化設計，尺寸極其緊湊，占地面積、整機體積、重量均僅為傳統(tǒng)隔膜式壓縮機的50%左右，非常有利于加氫站、制加氫一體站、綜合能源站的靈活布局，且不需要額外做地基建設，節(jié)約建設成本；
05、整機關鍵部件如柱塞泵、氣閥、膜片、換向閥、溢流閥等，均為自主研發(fā)并生產(chǎn)。其中高壓柱塞泵技術是國家35項“卡脖子”技術之一，羿弓氫能液驅隔膜式壓縮機配置的高壓柱塞泵填補了國內空白；高可靠氫氣閥門源于核工業(yè)領域長壽命、創(chuàng)新設計計算方法、材料選擇、加工工藝均為國內領先水平。液驅隔膜式壓縮機關鍵組件完全自主可控，更換便利、運維成本低，大大降低產(chǎn)品全生命周期使用成本。
06、單模塊重量不超過0.3頓kg，維修空間四周僅需0.6m；產(chǎn)品巧妙設計自帶吊裝工具，維保時不需要額外配備吊裝設備，僅需1人操作，運維極其便利。
液驅隔膜式壓縮機在安全性設計上也有亮眼表現(xiàn)：
整機防爆認證
所有電氣元件均滿足氫氣環(huán)境1區(qū)防爆等級（GB3836和GB50058），實現(xiàn)整機防爆認證，滿足更高級別應用要求。
安全防護裝置
在進氣/排氣路、液壓路設置多個安全裝置，保證設備不超壓。
防呆系統(tǒng)設計
在設計階段，考慮設備異常狀況應對，設置“防呆”方案?？捎行ьA警：膜片破裂、排氣溫度過高、油溫過高、油箱液位過低、振動加劇、火點監(jiān)測等。
組件安全測試
承壓部件的全生產(chǎn)周期質量把控及性能測試；安全閥及壓力儀表等核心部件在裝配前會接受嚴格的第三方機構標定校驗。
此外，羿弓氫能的液驅隔膜式站用壓縮機均配備“羿氫云”數(shù)字孿生運維平臺，該平臺為行業(yè)內首歌落地的站用壓縮機智能解決方案，包含設備管理、實時數(shù)據(jù)監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)查看、事件消息提醒、工單管理等，能夠實現(xiàn)壓縮機遠程控制、無人值守運行以及故障預警，大大提高站用壓縮機安全性、保障性、運維便利性。
受益于國家“雙碳”目標及氫燃料電池汽車示范城市群政策，國內加氫站建設明顯提速，加氫站氫氣壓縮機也迎來發(fā)展快速期。據(jù)高工產(chǎn)研氫電研究所（GGII）《2022年中國加氫站市場調研報告》，2021年中國加氫站用氫氣壓縮機市場規(guī)模約為2.1億元，同比實現(xiàn)翻番。GGII預計，2025年中國加氫站用氫氣壓縮機市場規(guī)模將達到7億元以上，2021-2025年均復合增長率超過35%。據(jù)中國氫能聯(lián)盟預計，到2050年，中國加氫站存量將達到10000座，年產(chǎn)值也將超過千億。
對于日益增長的市場需求而言，加氫站氫氣壓縮機正走在徹底實現(xiàn)國產(chǎn)化的“破局”之路上。“液驅隔膜式”壓縮機適應高壓大流量的趨勢，憑借其高可靠性、高安全性、高經(jīng)濟性、高靈活性、高便利性的顯著優(yōu)勢，有望以“黑馬”姿態(tài)，迅速成為下一代加氫站用壓縮機主流產(chǎn)品。
