加氢站用压缩机“流变”

2022-07-04


【摘要】:

 

加氢站建设是氢能产业建设的关键环节,氢气压缩机是加氢站建设的核心单体设备之一。在加氢站建设将迈向商业化运营的关键时期,氢气压缩机市场也迎来“流变”。

 

当前氢气压缩机面临加氢站建设提速带来的市场规模扩大的机遇,同时也面临技术要求提升、应用场景多样、供应能力需要提升等方面的挑战。氢气压缩机厂商亟需根据市场变化情况,前曕布局,抢得市场先机。

 

加氢站氢气压缩机的市场机遇究竟有多大?企业具体如何布局才能下好“先手棋”?目前行业发展形势下加氢站运营方对氢气压缩机又有哪些新要求?围绕这些热点问题,高工氢电推出此文:

 

>>加氢站用压缩机市场格局与空间

 

氢能因来源广泛、清洁无碳,被视为实现交通运输领域大规模深度脱碳的最佳选择。而加氢站作为联系上下游产业链的核心枢纽,已成为氢能发展的关键环节。加氢站核心设备包括氢气压缩机、加氢机、卸气柱、顺序控制柜、储氢瓶组等,其中氢气压缩机是核心关键单体设备之一。

 

加氢站用压缩机主要有隔膜式压缩机、液驱式压缩机以及离子压缩机。现阶段,三种技术路线中隔膜式压缩机和液驱式压缩机应用最多,两者的应用比例大概为7:3;离子压缩机在国内应用案例最少,主要是林德在部分项目中进行示范应用。三种技术路线各具优缺点,具体如下:

 
 

隔膜式压缩机之所以成为目前市场应用主流,一方面隔膜式压缩机具有压缩过程中不受污染、无泄漏,压缩比大,排气压力高等优势,包括其排气量特点,较符合当前阶段加氢站对氢气压缩机的技术要求;另一方面,隔膜式压缩机技术应用成熟度高,国内隔膜压缩机在技术层面上基本不存在太大问题,甚至处于国际领先水平,加氢站承建方在选择技术路线时,审慎起见更青睐于隔膜式压缩机。目前国内主要的加氢站集成商,如上海舜华、上海氢枫、国富氢能、液空厚普,基本都使用隔膜式压缩机。

 

目前,在国内供应隔膜压缩机的企业有中鼎恒盛、丰电金凯威、北京天高、江苏恒久机械、京城环保、东德实业、美国PDC、豪顿、德国HOFER、羿弓氢能、金星股份、星翼空间等;液驱式压缩机企业有海德利森、青岛康普锐斯、美国Haskel、德国麦格思维特等。

 

受益于国家“双碳”目标及氢燃料电池汽车示范城市群政策,国内加氢站建设明显提速,加氢站氢气压缩机也迎来发展快速期。

 

据高工产研氢电研究所(GGII)《2022年中国加氢站市场调研报告》,2021年中国加氢站用氢气压缩机市场规模约为2.1亿元,同比实现翻番。GGII预计,2025年中国加氢站用氢气压缩机市场规模将达到7亿元以上,2021-2025年均复合增长率超过35%。叠加可再生能源制氢及氢储能项目,针对氢气压缩机的下游需求未来几年将迎来快速增长。

 

加氢站氢气压缩机这一极具潜力的市场发展空间正被逐步打开。

>>加氢站新形势下,氢气压缩机发展的新特点

 

在当下加氢站即将迈向商业化运营的关键时期,整个压缩机市场确实已经开始显现出一些新趋势、新变化。下文从产品发展方向、产品应用场景、产品技术路线、国产化替代进展等维度对这一情况进行介绍与呈现:

 

产品层面:压缩机供应商向高压、大排量“进击”

 

“目前国内加氢站应用比较多的还是500公斤、35MPa压缩机,但有两个趋势已经非常明显,一是70MPa加氢站的需求增加,二是大流量加氢站应用增加。这对压缩机来说,意味高压、大排量将是压缩机发展的趋势。”一位业内人士如是表示。

 

在同样的储氢容积下,高压力意味着车辆有更长的续航里程和更优的经济性,数据显示,70MPa氢气比35MPa要多出67%的续航里程。同时,随着氢能商用车渐成规模,加氢站在有限的建设用地上满足大规模车队加注,最佳路径就是增大压缩机的排量。

 

在这种趋势下,多家企业正在研发或已经推出高压、大排量压缩机。隔膜压缩机供应商中,中鼎恒盛推出90MPa的压缩机,并且其包含年产100台90MPa氢能隔膜压缩机在内的千台/年隔膜压缩机项目通过环评,开工在即。丰电金凯威目前与国家能源集团北京低碳清洁能源研究院联合研发的国内首台通过氢气实验的 90MPa大排量加氢站用隔膜压缩机,超标达到项目攻关指标考核要求。东德实业目前也已推出90MPa隔膜压缩机产品。

 

液驱式压缩机供应商中,海德利森专门针对高密度商业加氢站的实际需求设计了大排量液驱压缩机,该压缩机具有单台排量大、进口压力适应性强、出口压力高等特点。由四川大川压缩机公司与西安交大联合研发的90MPa液驱活塞压缩机及移动式加氢站智能一体化集成系统,日前已研发成功等。

 

“无论是乘用车,还是商用车,都会快速进入70MPa阶段,氢气压缩机企业陆续推出90MPa大排量产品是在为即将到来的高压、大排量做准备。” 海德利森CMO 郭魏表示。

 

应用层面:特定场景下的站用压缩机增多

 

加氢站分为制氢加氢一体站、固定式加氢站和撬装加氢站。高工氢电搜索整理近半年加氢站建设的典型项目发现,撬装加氢站项目和制氢加氢一体站项目明显增多。比如,中集安瑞科近日研发并在佛山落地了第二代小型撬装式35MPa加氢装置,其用于港口码头、场内物料搬运、燃料电池整车厂等用氢场景,为氢能叉车、测试车辆、运行车辆等提供氢气加注。

 

还比如今年4月,华南最大氢燃料电池供氢项目——中国石化茂名石化氢燃料电池供氢中心顺利建成中交,进入生产准备阶段。该项目包括3000标准立方米/小时氢气纯化装置和500千克/天加氢母站(首期)及配套单元。项目投入生产运行后,可日产6400公斤高纯氢,将辐射周边200公里市场。

 

基于发改委在发布的氢能产业发展中长期规划中明确提出鼓励探索站内制氢、储氢和加氢一体化的加氢站等新模式,以及目前广东省、上海临港、四川成都均出台了相关政策及标准,加快进行制氢加氢站的示范建设,可以预判的是,未来特定场景下的站用氢气压缩机将持续增多。

 

技术路线:隔膜式被看好/液驱式关注度走高

 

在加氢站三种技术路线(隔膜式压缩机、液驱式压缩机以及离子压缩机)中,离子压缩机由于成本较高,且除了林德公司其他公司产品基本还不够成熟,目前国内应用较少,但是这一技术路线产品具备集约、高效、不存在污染、能够高压大排量等的特点,被认为是“下一代产品”。

 

而应用较多的隔膜式压缩机和液驱式压缩机,两种相较,目前隔膜压缩机因为技术成熟度高、密封性好、质量控制更稳定以及工作效率高,被广泛看好。值得一提的是,在大排量趋势下,液驱式压缩机由于在排量上有优势,同时有模块化设计、体积相对小、维修简单、密封件寿命高等特点,近两年的关注度在持续上升。

 

明天氢能金安加氢站站长费习超告诉高工氢电,两种技术路线适用于不同的应用场景,实际上并不冲突。隔膜压缩机优点显著,液驱式压缩机也有适合它的应用场景,我们也在关注液驱式压缩机,不排除在适合的场景会选择这种技术路线。

 

国产化:加氢站运营方向国产品牌倾斜

 

众所周知,加氢站氢气压缩机售价高企,约占加氢站建设设备总成本的30%,是加氢站建设降低成本的重要环节。近两年,国内燃料电池汽车运行进入商业示范阶段,加氢站建设降本需求旺盛,加氢站总包方对氢气压缩机成本控制的要求也越来越严格。

 

在这种情况下,由于进口品牌压缩机成本较高,国内加氢站承建方开始向国产品牌倾斜。GGII调研显示,央企类加氢站客户基于对安全性和可靠性要求极高,受历史性主观因素影响,过往通常指定使用进口品牌,曾一度使进口压缩机占比在70%以上。随着国产氢气压缩机技术进步,以及国产氢气压缩机的综合性价比更高,国产品牌占有率显著提升,现在双方占比约各为50%,其中中鼎恒盛占据最大份额,海德利森次之,丰电金凯威、北京天高、豫氢装备、康普锐斯等企业也有众多应用案例。

 

“进口压缩机厂家在国内人员不多,售后服务更多委托第三方机构,工时费很高。在当前疫情影响下,海外备件成本及供应速度或许会受到影响。作为加氢站建设方,我们采购设备现在不会仅考虑产品性能这一个方面,而是考虑‘一条链’的综合服务能力。”一位广州地区的加氢站承建方相关负责人表示。该公司选用的加氢站氢气压缩机已由进口品牌换为上海某国产品牌。

 

>>什么样的压缩机更有发展前景?

 

加氢站氢气压缩机市场巨大并呈现出新特点,相关供应商如果想在这片市场占据一席之地,与时俱进地提供满足下游加氢站用户需求的产品是关键。那么下游加氢站用户需要什么的产品?具有什么样特点的产品更有发展前景?

 

多家加氢站运营方向高工氢电反馈,需要的加氢站氢气压缩机希望能够拥有以下特点:1)安全;2)可靠;3)方便;4)经济。

 

安全性包括,氢气压缩机具备自动轻载启停系统;增加必要的监测点,并能联锁停机,比如油缸油压、排气温度等;承压系统的1.5倍水压试验必不可少;压缩机泄漏报警系统;安全阀、阀门、电气元件、管路材质、附件的选用。

 

可靠性包括,高压密封件的结构和材质;油压调节采用随动阀,保持油气压差稳定,提高膜片使用寿命;尽可能地减少连接点、缩短高压管线长度。

 

操作方便是指,操作简单的控制系统;缸体部件的位置,要便于更换膜片和气阀;更换膜片抽补油系统;齐全的专用工具和必备的常用工具;足够的易损件和必要的辅助材料(加氢站的位置比较偏远,无五金商店)。

 

经济性包括,尽可能减少隔膜压缩机的缸体部件;能耗比;尽量减少隔膜压缩机的台数;尽量国产化;减少槽罐车残余氢气重量。

 

“此外,加氢站氢气压缩机普遍还有排气温度高的通病,希望压缩机供应商能合理控制排温,比如能通过设计、管道、冷水机组等进行优化;如果排气温度过高,整个压缩机的效率就会下降。目前氢气压缩机的效率普遍能达到60-70%,如果这个效率值再提升,竞争力会更强。”一位加氢站站长告诉高工氢电。