站用氫氣壓縮機(jī)發(fā)展背景
氫氣從純度閾值劃分可以分為純氫、高純氫和超高純氫，所對(duì)應(yīng)純度分別為99.99%，99.999%和99.9999%。其中高純氫一直以來(lái)被廣泛地應(yīng)用于電子工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、食品加工等領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著我國(guó)燃料電池產(chǎn)業(yè)作為氫能先導(dǎo)領(lǐng)域的加速推進(jìn)，加氫站對(duì)燃料電池汽車的供氫加注成為高純氫的又一重要消納場(chǎng)景。
根據(jù)勢(shì)銀（TrendBank）預(yù)測(cè)，2030年我國(guó)高純度氫氣市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到484萬(wàn)噸，2022-2030年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到41.03%，其中氫能交通領(lǐng)域的消納占比將從2023年的1%提升至20%左右。
圖1：2022-2030年中國(guó)高純氫規(guī)模預(yù)測(cè)
氫能在交通領(lǐng)域巨大的市場(chǎng)潛力帶動(dòng)了加氫站的建設(shè)步伐。
中國(guó)加氫站經(jīng)過十幾年的發(fā)展，截至目前已建成超過360座，建成數(shù)量位居全球第一，預(yù)計(jì)到2025年建成總數(shù)超過1000座。其基本工藝流程如下圖所示：外供高純氫氣經(jīng)長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸至加氫站，卸氣后經(jīng)站用氫氣壓縮機(jī)加壓，存儲(chǔ)至站內(nèi)儲(chǔ)氫瓶組，當(dāng)燃料電池汽車需要加氫時(shí)，再通過站內(nèi)管路由加氫機(jī)對(duì)車輛進(jìn)行加注。
圖2：外供氫加氫站基本工藝流程
由于氫氣本身的特性以及車輛燃料電池系統(tǒng)對(duì)氫氣的純度要求，壓縮機(jī)的選擇和性能顯得尤為重要，壓縮機(jī)的單泵最大排量、壓縮級(jí)數(shù)、氣體污染、維護(hù)周期、采購(gòu)成本、維護(hù)成本、運(yùn)行溫度、單位能耗等均會(huì)影響整站的運(yùn)行加注效率。因此站用氫氣壓縮機(jī)是加氫站設(shè)備成本占比最高的部分，通常占到30%左右。以往國(guó)內(nèi)站用壓縮機(jī)較大程度上使用國(guó)外品牌，近年來(lái)，由于國(guó)產(chǎn)品牌技術(shù)迭代、產(chǎn)品性價(jià)比提升以及產(chǎn)品售后維修的方便性，加氫站用氫壓機(jī)國(guó)產(chǎn)化替代加速。 國(guó)產(chǎn)技術(shù)持續(xù)發(fā)展，市場(chǎng)空間廣闊
目前隔膜壓縮機(jī)系加氫站應(yīng)用的主要壓縮機(jī)類型，但由于國(guó)外站用氫氣壓縮機(jī)技術(shù)成熟度高，中國(guó)本土企業(yè)入局較晚，在加氫站發(fā)展建設(shè)初期以進(jìn)口產(chǎn)品配置為主。近年來(lái)，諸如中鼎恒盛、佛燃天高等優(yōu)秀國(guó)產(chǎn)隔膜壓縮機(jī)品牌，經(jīng)過不斷的技術(shù)積累在綜合產(chǎn)品性能甚至已經(jīng)趕超進(jìn)口產(chǎn)品，處于世界領(lǐng)先水平，且整機(jī)國(guó)產(chǎn)率的不斷提升從而在性價(jià)比上體現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。以45MPa加氫站用隔膜壓縮機(jī)為例，據(jù)勢(shì)銀（TrendBank）最新統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)已建成加氫站中，45MPa隔膜壓縮機(jī)廠商市場(chǎng)占有率前三名分別為美國(guó)PDC機(jī)械公司、英國(guó)豪頓集團(tuán)和中鼎恒盛，合計(jì)占比84.60%，預(yù)計(jì)2023年累計(jì)加氫站用壓縮機(jī)國(guó)產(chǎn)品牌市占率將達(dá)到35%以上。 圖3：中國(guó)加氫站用壓縮機(jī)國(guó)產(chǎn)/進(jìn)口市占比
圖4：45MPa加氫站用隔膜壓縮機(jī)品牌市占
加氫站建站新趨勢(shì)下，站用壓縮機(jī)迎來(lái)發(fā)展新要求
中國(guó)新建加氫站的單站設(shè)計(jì)加注量逐年提升，預(yù)計(jì)2023年將超過1000kg/d；此外隨著近期IV型車載儲(chǔ)氫瓶和高壓閥門相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，70MPa燃料電池汽車的幾大“攔路虎”清除，70MPa加氫站建設(shè)提速趨勢(shì)已定，因此“高壓力、大排量”是未來(lái)站用壓縮機(jī)的既定發(fā)展方向。部分國(guó)產(chǎn)壓縮機(jī)企業(yè)在90MPa站用壓縮機(jī)方面也早有研發(fā)布局：佛燃天高90MPa隔膜壓縮機(jī)在2021年已獲得了第三方的認(rèn)證；中鼎恒盛90MPa站用隔膜壓縮機(jī)已經(jīng)順利出口海外，此外東德實(shí)業(yè)在今年也完成90MPa產(chǎn)品的樣機(jī)測(cè)試。除了加氫站規(guī)模、壓力提升趨勢(shì)以外，我國(guó)從2022年開始各地支持非化工園區(qū)制氫加氫一體化項(xiàng)目相關(guān)政策頻發(fā)，這將有效推動(dòng)制加一體站的發(fā)展，從而帶來(lái)站內(nèi)制氫配套壓縮機(jī)的需求。而站內(nèi)制取的氫氣出口壓力通常在1.6MPa左右，這對(duì)壓縮機(jī)在多級(jí)壓縮工況下的冷卻和能耗提出了更高要求。 從加氫站建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本考量，氫氣壓縮機(jī)的設(shè)備購(gòu)置成本仍然較高，目前國(guó)產(chǎn)品牌45MPa&500 Nm3/h產(chǎn)品價(jià)格普遍在120-140萬(wàn)元左右，而其中高壓管閥儀表設(shè)備仍高度依賴進(jìn)口，維護(hù)費(fèi)用較高，整體設(shè)備尚存降本空間。此外，緊湊小巧的壓縮機(jī)尺寸有利于加氫站內(nèi)設(shè)備的靈活布局，從而節(jié)省土地成本，更受市場(chǎng)青睞，這也將成為產(chǎn)品的另一重點(diǎn)研發(fā)方向。
