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4月28日，由氫啟未來(lái)網(wǎng)主辦的“氫能大咖分享匯——西部氫能發(fā)展研討會(huì)”在線(xiàn)上隆重舉行，在本次會(huì)議演講環(huán)節(jié)上，來(lái)自海德利森氫能產(chǎn)業(yè)集團(tuán)CMO兼市場(chǎng)總監(jiān)郭魏先生帶來(lái)題為《商業(yè)加氫站壓縮機(jī)選型建議及海德利森液驅(qū)壓縮機(jī)在加氫站的實(shí)踐應(yīng)用分享》的主題演講。
以下為演講大致內(nèi)容：
目前“3+2”氫燃料電池汽車(chē)示范城市群已經(jīng)公布，其中北上廣已經(jīng)開(kāi)始啟動(dòng)，成渝地區(qū)有望年內(nèi)入選第三批氫燃料電池汽車(chē)示范城市群。
本次郭魏先生分享的壓縮機(jī)選型話(huà)題，對(duì)于成渝地區(qū)的加氫站建設(shè)具有一定的參考作用，將圍繞針對(duì)主流壓縮機(jī)技術(shù)路線(xiàn)對(duì)比、分析目前國(guó)內(nèi)加氫站對(duì)壓縮機(jī)選型方面的要求、分享海德利森在液驅(qū)活塞式氫氣壓縮機(jī)方面的一些實(shí)踐等方面做一個(gè)介紹。
在加氫站領(lǐng)域主要使用三種容積式壓縮機(jī)，現(xiàn)階段液驅(qū)和隔膜形式應(yīng)用最多。離子壓縮機(jī)相對(duì)比較特殊，雖然效率較高，但缺點(diǎn)也比較明顯，比如結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，離子液技術(shù)較為復(fù)雜，價(jià)格也比較昂貴，因而國(guó)內(nèi)外案例較少。林德在國(guó)內(nèi)離子壓縮機(jī)的應(yīng)用大概只有個(gè)別案例。所以離子壓縮機(jī)商業(yè)化的應(yīng)用對(duì)于現(xiàn)階段的加氫站不太適合。
現(xiàn)在加氫站應(yīng)用最多的就是隔膜式壓縮機(jī)和液驅(qū)活塞式壓縮機(jī)兩種技術(shù)路線(xiàn)。隔膜機(jī)優(yōu)點(diǎn)非常明顯，是在化工領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛的工藝型壓縮機(jī)。但在加氫站的實(shí)際工況條件下，其缺點(diǎn)也較為明顯。隔膜機(jī)主要針對(duì)傳統(tǒng)的化工領(lǐng)域，而在高溫高壓氫氣環(huán)境下的壽命存在較大的隱患，同時(shí)，隔膜機(jī)的“先天基因”決定了它的排量存在“天花板”，大排量應(yīng)用幾乎不可能。此外，設(shè)備比較笨重、安裝維護(hù)復(fù)雜也是比較明顯的問(wèn)題。而頻繁啟停和帶載啟停等問(wèn)題，在加氫站的實(shí)際使用中，依然無(wú)法得到有效地解決。
液驅(qū)活塞式壓縮機(jī)采用模塊化的設(shè)計(jì)，體積較小，占用的空間也比較小，所以市場(chǎng)上撬裝式的壓縮機(jī)系統(tǒng)基本上都是采用液驅(qū)活塞式壓縮機(jī)。相對(duì)于隔膜壓縮機(jī)的最大優(yōu)勢(shì)在于帶載啟停和頻繁啟停對(duì)壽命幾乎沒(méi)有任何影響。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其維護(hù)非常簡(jiǎn)單，一名技師人員在二小時(shí)內(nèi)即可完成常規(guī)保養(yǎng)維護(hù)。此外，密封件壽命較高，更換成本也較低，后期的綜合成本也比較低。
以前，之所以很多業(yè)主擔(dān)心液驅(qū)活塞式壓縮機(jī)可能存在泄漏，就是因?yàn)槌Ｒ?guī)的密封無(wú)法做到加氫站的要求，這也是活塞式壓縮機(jī)應(yīng)用在氫氣領(lǐng)域的技術(shù)難點(diǎn)之一，而海德利森正是基于十幾年的高壓流體領(lǐng)域的技術(shù)積累而實(shí)現(xiàn)了這個(gè)突破。另外，液驅(qū)活塞式壓縮機(jī)可以實(shí)現(xiàn)很多復(fù)雜的特殊工藝，這一點(diǎn)恰恰也是隔膜機(jī)做不到的。客觀來(lái)說(shuō)，液驅(qū)相比隔膜機(jī)噪音會(huì)略大一些，因?yàn)楦裟C(jī)是小幅度高頻率振動(dòng)，而液驅(qū)是低頻率行程，但也完全符合相關(guān)國(guó)標(biāo)要求。
為什么隔膜機(jī)占據(jù)主流市場(chǎng)?
據(jù)業(yè)內(nèi)權(quán)威數(shù)字統(tǒng)計(jì)，截止2022第一季度，全國(guó)建成和在建共計(jì)兩百多座加氫站，大部分基本集中在2018-2021這四年建成。
郭魏先生表示，目前國(guó)內(nèi)排名前五的加氫站集成商包括：海德利森、上海舜華、上海氫楓、國(guó)富氫能、液空厚普，他們集成了大約國(guó)內(nèi)80%的加氫站系統(tǒng)。除了海德利森以外，其余四家主要使用隔膜機(jī)，所以導(dǎo)致隔膜機(jī)在加氫站使用較多。而集成商的壓縮機(jī)選型因素較為復(fù)雜，此處不做詳述。
2021年之前，中石化體系的招標(biāo)基本指定使用隔膜機(jī)，而中石化加氫站的數(shù)量較多，導(dǎo)致液驅(qū)活塞式壓縮機(jī)無(wú)法參與投標(biāo)，在2018-2020年期間的市占率急劇下降。不過(guò)隨著液驅(qū)的優(yōu)勢(shì)逐步被更多客戶(hù)認(rèn)可，從2021年開(kāi)始，呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，相比之下，隔膜機(jī)的下降趨勢(shì)明顯。而隨著中石油、中石化等大型能源企業(yè)取消隔膜機(jī)的指定使用，郭魏先生個(gè)人判斷，在未來(lái)的幾年內(nèi)會(huì)看到隔膜、液驅(qū)兩種壓縮機(jī)的市占率持平，而液驅(qū)最終會(huì)在高密度商業(yè)加氫站和70MPa加氫站有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。
目前液驅(qū)活塞式壓縮機(jī)市場(chǎng)中，海德利森約占65%的份額。郭魏先生表示，隨著各液驅(qū)技術(shù)廠(chǎng)家的協(xié)同，相信能把液驅(qū)活塞式壓縮機(jī)推廣做得更好!
從2016年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)興建加氫站，其中大部分均為示范站，示范站具有配置較低、示范車(chē)輛較少等問(wèn)題。未來(lái)高密度商業(yè)加氫站壓縮機(jī)在選型上具有五大關(guān)鍵需求：
1、臨氫材料
去年最新版《GB/50516》6.6.1建站標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)臨氫材料有明確要求，必須使用可驗(yàn)證抗氫脆材料。目前，國(guó)內(nèi)大部分的壓縮機(jī)沒(méi)有使用抗氫脆材料，這是個(gè)較大的問(wèn)題，希望業(yè)主在后期建站的選擇方面要注意。
2、頻繁啟停
短期內(nèi)，國(guó)內(nèi)氫燃料電池汽車(chē)的數(shù)量增長(zhǎng)有限，大部分加氫站仍然面臨車(chē)輛加氫能力不匹配的問(wèn)題，因此，頻繁啟停的問(wèn)題仍將長(zhǎng)期存在，而隔膜式壓縮機(jī)無(wú)法有效回避這個(gè)問(wèn)題，使用隔膜機(jī)的加氫站都將長(zhǎng)期存在此類(lèi)安全隱患。
3、總體擁有成本
對(duì)業(yè)主而言除了購(gòu)買(mǎi)壓縮機(jī)的一次性費(fèi)用以外，更多地還要考慮后期使用過(guò)程中產(chǎn)生的成本。比如，膜片的成本較高，更換頻率較高，維護(hù)維修的代價(jià)較高等問(wèn)題，都應(yīng)給予更多的評(píng)估。
4、綜合能耗
加氫站的運(yùn)營(yíng)成本中，綜合能耗是關(guān)鍵之一。理論上，容積式壓縮機(jī)的做功都差不多，但是，由于帶載啟停和頻繁啟停對(duì)隔膜機(jī)的壽命有較大影響，因此，隔膜機(jī)往往不得不采用空轉(zhuǎn)策略來(lái)保護(hù)膜片和曲柄，但是這樣就會(huì)造成能耗的損耗，對(duì)加氫站綜合能耗影響較大。
5、70Mpa
雖然目前70MPa加氫站不是主流，但郭魏先生個(gè)人認(rèn)為，70MPa車(chē)輛會(huì)隨著四型瓶技術(shù)的商業(yè)化很快普及，如果不做好準(zhǔn)備，相信很快加氫站將會(huì)面臨技術(shù)改造。
演講中提及部分應(yīng)用實(shí)踐
海德利森液驅(qū)大排量氫氣專(zhuān)用壓縮機(jī)具有很多特點(diǎn)：耐氫脆材料全球領(lǐng)先、無(wú)油潤(rùn)滑安全可靠、結(jié)構(gòu)經(jīng)典設(shè)計(jì)合理、維護(hù)簡(jiǎn)單綜合成本低、雙缸設(shè)計(jì)綜合能耗更低、散熱效果好安全性高、頻繁啟停適合真實(shí)工況、一機(jī)多用模式靈活、活塞壽命長(zhǎng)無(wú)污染風(fēng)險(xiǎn)、排氣量可調(diào)節(jié)能環(huán)保等。
海德利森深耕軍工、航天和特檢領(lǐng)域二十年，在行業(yè)應(yīng)用中長(zhǎng)期使用液驅(qū)活塞壓縮技術(shù)，惰性氣體超過(guò)300MPa、液體超過(guò)1000MPa。在全球率先將液驅(qū)活塞式壓縮機(jī)應(yīng)用于加氫站，并在國(guó)內(nèi)完成了眾多典型案例：
2008年北京奧運(yùn)會(huì)
2010年世博會(huì)加氫服務(wù)保障；
2018年建設(shè)日本豐田常熟70MPa加氫站、上汽集團(tuán)70MPa加氫站
2018年為億華通建設(shè)張家口第一座冬奧加氫站，創(chuàng)造了三年無(wú)大修的紀(jì)錄。再次證明液驅(qū)活塞式壓縮機(jī)在可靠性、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、高負(fù)荷都具備無(wú)比的優(yōu)勢(shì)；
2019年開(kāi)始，完成5座高密度商業(yè)加氫站的建設(shè)，均采用液驅(qū)活塞式壓縮機(jī)，并完成一座隔膜改液驅(qū)加氫站。其中三座固定站均采用高配版，也就是雙增壓系統(tǒng)。
2021年，臨港平霄路和鴻音路均采用海德利森液驅(qū)活塞式壓縮機(jī)；
2021年，泰山鋼鐵和寶武韶鋼加氫站均由海德利森集成完成，成為國(guó)內(nèi)先后最大的利用焦?fàn)t尾氣的子母充裝和加氫站。
2022冬奧會(huì)中石化西灣子站采用海德利森液驅(qū)技術(shù)；
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海德利森2001年成立，主要服務(wù)于國(guó)防軍工、航空航天、特種檢測(cè)、新能源等領(lǐng)域，是北京市專(zhuān)精特新和“小巨人”企業(yè)，2021年榮獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。海德利森堅(jiān)持把“安全第一”作為技術(shù)前提，在國(guó)內(nèi)倡導(dǎo)建設(shè)“更安全的加氫站”。
海德利森是國(guó)內(nèi)氫標(biāo)委早期創(chuàng)始成員之一，參與國(guó)內(nèi)主要?dú)淠軜?biāo)準(zhǔn)的制定，特別是GB50516和GB50156兩項(xiàng)加氫站標(biāo)準(zhǔn)，海德利森作為編審單位參與其中。
