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三一、林德、中集、康普锐斯、海德利森、丰电金凯威、中鼎恒盛、东德实业、羿弓氢能、信然等已布局,加氢站用压缩机产业2023年盘点

2023-10-23

氢气压缩机是加氢站核心设备之一,与储氢设施、加氢机并称加氢站“三大件”。压缩机在加氢站设备成本中的占比超30%,降低压缩机成本是加氢站建设时降本重要途径作为加氢站中承担氢气增压功能的设备氢气压缩机的性能和耐久性直接决定着加氢站的规模和后期维护成本。

 

加氢站压缩机主要包括隔膜式压缩机、液驱式压缩机及离子液体压缩机三类,其中隔膜式压缩机的市场份额最高。据亚化咨询统计,截至2022年底,国内已建成加氢站中,隔膜式压缩机的市场份额超过65%。

 

隔膜式压缩机

 

隔膜式压缩机利用金属膜片的变形对氢气进行压缩。具体工作原理是由电动机驱动曲轴转动,曲轴推动连杆,由连杆推动活塞做往复运动,从而活塞利用液压油对隔膜进行驱动,隔膜沿周边由两限制板夹紧并组成气缸,隔膜由液压驱动在气缸内往复运动,从而实现对氢气的压缩和输送。

 

隔膜式压缩机独特的结构使得氢气在增压过程中几乎无泄漏且不会被污染,保证其纯度可以满足下游燃料电池汽车的要求。同时,隔膜式压缩机还具有单级压缩较大、压缩过程散热良好等优点。

 

虽然隔膜压缩机具备零污染、零泄漏等独特优势,但加氢站复杂的工况条件使其在实际应用中也暴露出一些问题。隔膜压缩机的工作特性决定了其必须空载启动,需要设计相对复杂的开机工艺流程,以适应加氢站频繁启、停的需求。

 

目前,隔膜式压缩机国外品牌主要有美国 PDC、PPI、德国 HOFER、英国 HOWDEN 等;国内企业则主要包括丰电金凯威、中鼎恒盛、东德实业、羿弓氢能、信然集团及江苏恒久机械等。

 

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2023年4月,烟台东德实业有限公司重磅发布90MPa加氢站隔膜压缩机,标志着该公司在加氢站隔膜压缩机领域取得新突破。该压缩机排量为750Nm³/h、功率为70kw、膜片寿命达6000h,具有大排量、低能耗、高可靠度等优点。 

 

2023年6月,丰电金凯威(苏州)压缩机有限公司发布了国内首台250MPa超高压隔膜氢气压缩机。此次推出的250MPa超高压隔膜氢气压缩机,成功解决了超高压隔膜压缩机设计理论深度、超高压密封、超高压进口关键零部件的替代等问题,同时实现对材料氢脆现象这一性能的验证。

 

2023年7月,全球首套常温常压有机液体储氢加注一体化示范项目成功完成全流程贯通,各项指标均达到了可以商业化的预期目标中鼎恒盛为该项目提供了GD4系列隔膜压缩机设备支持。

 

2023年8月,信然集团自主研制的加氢站用45MPa隔膜压缩机成功下线,该产品具有高效冷却节能、排温低、通流大、安全可靠、智能化等特点,还可通过物联网等技术实时对产品的压力、温度等性能参数进行在线监测、在线诊断。

 

2023年10月,羿弓氢能首创隔膜+液驱技术方案的90MPa-500kg液驱隔膜式压缩机如期交付,该压缩机在节能减排和能源高效利用方面具有显著的优势。

 

液驱式压缩机

 

当前,液驱式压缩机在加氢站中的应用仅次于隔膜式压缩机,市场份额约30%。液驱式压缩机通过液压泵向液压系统提供压力油,压力油由液压换向阀控制其进入液压缸的左、右两腔,从而推动液压缸内的活塞作往复运动,而液压缸活塞与两端的气缸活塞通过活塞杆连接,因此两端的气缸活塞也随着液压缸活塞一起做往复运动,从而实现气体的压缩。

 

相比于隔膜式压缩机,液驱式压缩机具有空间紧凑的特点;其次,液驱式压缩机机头部分的结构简单,制造成本也低于隔膜式压缩机;此外,液驱式压缩机能够直接带载启、停,极大程度简化了其在加氢站应用时的工艺流程。

 

但液驱式压缩机也存在着两方面的不足:一是泄漏问题:由于采用动密封,因此无法实现氢气零泄漏;二是动密封部件磨损问题:活塞环作为液驱式压缩机的关键易损件,寿命较短。

 

液驱式压缩机国外品牌以美国Haskel、德国Maximator及Hofer为主,国内除了较早进入液驱式压缩机市场的康普锐斯、海德利森等企业外,中集安瑞科、四川大川、三一氢能、金鼎科技等也已经成功研发了相应产品。 


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2023年4月,康普锐斯携45MPa,1500kg/12h液驱加氢站压缩机新品公开亮相。此次亮相新品液驱压缩机从换热结构、压缩缸结构、油箱结构与材质等方面均做了优化设计,创新的采用双一级缸结构,实现大排量与小缸径兼得。

 

2023年5月,辽宁金鼎科技自主研发制造的YGS80/30液驱压式缩机下线。压缩机结构采用多段式结构,集成度高,占地面积小,单级压缩比低,压缩效率高,运行温度低,压缩机安全性高。

 

2023年5月,三一氢能有限公司总经理饶洪宇表示,公司已经研发出双泵大排量液驱压缩机并申请了专利。

 

2023年7月,中集安瑞科能源系统(上海)有限公司在低碳能源技术研究院实验中心举行了90MPa 1000kg撬装液驱氢气压缩机产品下线仪式。本次下线的90MPa 1000kg撬装氢气压缩机为该公司完全自主研发设计制造,也是该公司HC系列液驱氢气压缩机的首台产品。

 

离子液体压缩机

 

离子液体压缩机是一种新型加氢站用增压设备,其利用低熔盐离子液体本身几乎不可压缩性且没有蒸汽压的特点,替代传统金属活塞对氢气进行近等温压缩。

 

离子液体压缩机机头结构简单,零部件少,无易损部件,兼具了隔膜压缩机、液驱式压缩机的综合优势,可以满足大流量、高压力、频繁启停、低能耗。然而其机电控制比传统压缩机更为复杂。目前,国内离子液体压缩机尚处于研发阶段,国外也仅有林德集团拥有较为成熟的产品且在加氢站应用。

 

2023年10月,林德工程与中石化香港签署合约,为其供应1套35MPa加氢站成套设备,这是林德工程为中国客户提供的首套基于离子压缩机技术的国标设备。该项目所用的TWIN IC50-P离子压缩机国标设备,独特的结构能确保无污染、无泄漏,可频繁启停。随着进气压力不同,3级可选择性工作,大幅降低能耗,入口压力低至30bar,出口流量大。

 

根据国内各省市自治区发布的加氢站建设规划,亚化咨询测算2023-2025年国内需新建约1000座加氢站,将形成超10亿元的加氢站压缩机市场需求,为压缩机行业提供了巨大的市场机遇。2023加氢站技术、设备与市场论坛将于12月1日在苏州召开,欢迎行业同仁莅临现场,共同探讨加氢站压缩机技术现状、发展趋势及市场前景。