氫能因來源廣泛杆荐、清潔無碳，被視為實現(xiàn)交通運輸領(lǐng)域大規(guī)模深度脫碳的最佳選擇她打。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(luò)荧嵌。大力發(fā)展氫燃料電池汽車小作，基礎(chǔ)設(shè)施必須要先行。加氫站的數(shù)量苛骨、加氫便捷性已成為燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)但骨。

加氫站由卸氫系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)智袭、儲氫系統(tǒng)和加氫系統(tǒng)組成籍纸。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渊妨。在整個加氫站中烹驰，最核心的設(shè)備是氫氣壓縮機、高壓儲氫罐夕涧、氫氣加注機魄蔗。其中，氫氣壓縮機作為實現(xiàn)氫氣增壓的設(shè)備刹讹，其性能和耐久性直接決定著加氫站的規(guī)模和后期維護(hù)成本肆洽，是最為關(guān)鍵的核心單體設(shè)備，成本約占加氫站建設(shè)成本的35%职予。

一社咒、加氫站用壓縮機主要技術(shù)路線

加氫站用壓縮機主要有隔膜式壓縮機、液驅(qū)式壓縮機以及離子壓縮機÷萆罚現(xiàn)階段位俩，三種技術(shù)路線中隔膜式壓縮機和液驅(qū)式壓縮機應(yīng)用最多，兩者的應(yīng)用比例大概為7：3。

三種技術(shù)路線各具特點：

隔膜式壓縮機之所以成為目前市場應(yīng)用主流勇蝙，主要因為隔膜式壓縮機具有壓縮過程中不受污染沫勿、無泄漏，壓縮比大味混，排氣壓力高等優(yōu)勢产雹，較符合當(dāng)前階段加氫站對氫氣壓縮機的技術(shù)要求。目前國內(nèi)主要的加氫站選擇使用隔膜式壓縮機翁锡。但從已投入使用的加氫站隔膜式壓縮機實際運行情況看蔓挖，還面臨著如下亟待解決的問題：

1.對加氫站工況適應(yīng)不足，故障率較高盗誊。加氫站特有的“頻繁啟停时甚、變工況隘弊、帶載啟停”的工況哈踱，導(dǎo)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梨熙，傳統(tǒng)隔膜式氫氣壓縮機在無需增壓運行的情況下开镣，會選擇通過自循環(huán)管路進(jìn)行空載運行，刻意不停主電機锯忱，這也給加氫站帶來了不必要的一部分能耗常籍。為盡量減少變工況對穩(wěn)定性和壽命的影響，不少加氫站需要為隔膜式氫氣壓縮機增配大容積緩沖容器或減壓系統(tǒng)闰妓。增加數(shù)萬元建設(shè)成本锨圣，但仍然無法很好解決上述問題。

2.維修便利性較差过腰、維護(hù)成本高骗采。隔膜式氫氣壓縮機機構(gòu)非常復(fù)雜，維修所需的操作空間和工作量較大橄看，維修單件起吊重量經(jīng)常超過1噸词趾，需要專業(yè)吊裝工具操作，維修空間四周不能小于2.0m硅跌，維修時部分核心零部件（如氣閥）仍然依賴進(jìn)口审陌，成本高、交期長闲涕，維護(hù)成本高疤格。

3.體積重量大，不利于加氫站靈活布局剖毯。隔膜式氫氣壓縮機撬裝尺寸較大诞仓，占地面積普遍超過10平方米。從加氫站的規(guī)劃建設(shè)趨勢看，在現(xiàn)有加油站基礎(chǔ)上升級的綜合能源站是一大趨勢墅拭。較大的占地面積活玲、需要預(yù)留較高的維修空間，不利于氫站的靈活布局谍婉。此外舒憾，隔膜式氫氣壓縮機重量較重，以45MPa-500kg@12h隔膜壓縮機為例穗熬，主流品牌產(chǎn)品重量在8-10噸镀迂，需要專門澆筑地基滿足承重及抗振動的要求，增加數(shù)十萬元建設(shè)成本唤蔗。

4.排量存在瓶頸探遵，高壓技術(shù)成熟度不高。目前國內(nèi)加氫站建設(shè)仍以面向商用車為主妓柜，應(yīng)用比較多的還是45MPa-500kg壓縮機箱季，但加氫站對于高壓力、大流量的未來需求趨勢已經(jīng)非常明顯寸纠。在同樣的儲氫容積下雳雄，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)顯示帮课，70MPa氫氣比35MPa要多出67%的續(xù)航里程匙久。在高壓領(lǐng)域，國產(chǎn)化隔膜壓縮機技術(shù)成熟度和競爭力較差八泡，國外技術(shù)成熟度相對較高趾马，國內(nèi)有成熟應(yīng)用的90MPa高壓氫氣壓縮機尚不多見。同時锚揍，隨著氫能商用車漸成規(guī)模毁察，加氫站在有限的建設(shè)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栏付。由于加氫站的上述發(fā)展趨勢罚考，意味高壓、大排量將是市場用戶對站用壓縮機的重要需求组弥。

綜上笼踩，現(xiàn)有各類站用氫氣壓縮機各有優(yōu)劣，但短時間內(nèi)無法滿足高壓亡嫌、大排量嚎于、國產(chǎn)化的發(fā)展需求。同時挟冠，加氫站投建于购、運營方對于氫氣壓縮機安全性袍睡、可靠性、操作及運維便利性肋僧、全生命周期經(jīng)濟性等方面的需求尚未得到充分滿足斑胜，市場亟待一種兼顧傳統(tǒng)隔膜式、液驅(qū)式優(yōu)勢的“兼美”型產(chǎn)品出現(xiàn)嫌吠。

二止潘、顛覆傳統(tǒng)的液驅(qū)隔膜式壓縮機

2022年6月，上海羿弓氫能科技有限公司宣布正式發(fā)布“液驅(qū)隔膜式壓縮機”辫诅。液驅(qū)隔膜式壓縮機是一種新型的氫氣壓縮機凭戴，專門針對加氫站應(yīng)用需求而研發(fā)，相較傳統(tǒng)隔膜式壓縮機和液驅(qū)活塞式壓縮機炕矮，汲取了兩者的優(yōu)勢逆酣，規(guī)避了兩者的劣勢。2022年下半年堡它，羿弓氫能液驅(qū)隔膜式壓縮機推向市場殖锹，目前已有包括45MPa、90MPa固定式加氫站糙枚、制加氫一體站彪选、移動式加氫站的多個應(yīng)用案例厚饱。

據(jù)悉檐伞，上海羿弓氫能科技有限公司主要成員來源于航空航天、核工業(yè)領(lǐng)域捕如，自2018年起開始進(jìn)行氫氣壓縮領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)研究切拳，其全球首創(chuàng)“液驅(qū)隔膜式”氫氣壓縮機方案技術(shù)淵源為太空壓縮機技術(shù)。“在軌燃料補加”作為我國空間站工程的關(guān)鍵技術(shù)揩池，太空壓縮機是該技術(shù)的核心孽倒，該壓縮機特點是15年長壽命免維護(hù)、整機一體化冷卻泪桥、適應(yīng)空間微重力環(huán)境救鲤、輕量化及125倍超大壓縮比。

羿弓氫能創(chuàng)始團隊將航天級方案降維應(yīng)用于加氫站用氫能壓縮機領(lǐng)域秩冈，研制出的加氫站用液驅(qū)隔膜式壓縮機本缠，具備傳統(tǒng)隔膜壓縮機的保證氣體絕對潔凈、密封性好入问、單級壓縮比高丹锹、散熱性能好等優(yōu)勢，同時也兼?zhèn)湟候?qū)活塞式壓縮機的適應(yīng)頻繁啟停芬失、帶載啟停楣黍、變工況運行匾灶、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)勢租漂。液驅(qū)隔膜式壓縮機可適應(yīng)加氫站的變工況阶女、頻繁啟停等需求，同時整機模塊化設(shè)計哩治、占地面積小等方面使其具備較高的經(jīng)濟性张肾。

液驅(qū)隔膜式氫氣壓縮機通過液壓泵直驅(qū)+高頻換向閥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的曲柄連桿+活塞、皮帶傳動悄贴，在壓縮過程中有效保證氣體絕對潔凈悟唆，單級壓縮即可實現(xiàn)大于10的壓縮比。產(chǎn)品研制過程中诈绷，完成整機5,000h壽命試驗拗辜，在沒有更換損耗件的前提下實現(xiàn)了無故障運行，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國內(nèi)外能源行業(yè)對設(shè)備的試驗要求怒央，膜片烤眉、閥門經(jīng)過10,000h壽命測試考驗。

從加氫站的實際應(yīng)用看项请，液驅(qū)隔膜式壓縮機與傳統(tǒng)隔膜式壓縮機相比烦盛，具有如下優(yōu)勢：

1.可通過驅(qū)動、增壓單元多級串并聯(lián)肚轴，滿足超大排量需求紧邑，適應(yīng)未來加氫站更大加注能力的需求；

2.巧妙的模塊化設(shè)計稠还，45MPa產(chǎn)品與90MPa產(chǎn)品組件通用性高達(dá)90%伞缺，只需要更換一個組件，可實現(xiàn)45MPa產(chǎn)品向90MPa升級叁丧，滿足35MPa加氫站向70MPa加氫站快速升級的需求啤誊，大大提升了加氫站投建及運營方的靈活性；

3.完美適應(yīng)加氫站“頻繁啟停拥娄、變工況蚊锹、帶載啟停”的特殊工況，減少加氫站設(shè)備投入稚瘾；

4.模塊化設(shè)計牡昆，尺寸極其緊湊，占地面積孟抗、整機體積迁杨、重量均僅為傳統(tǒng)隔膜式壓縮機的50%左右，非常有利于加氫站凄硼、制加氫一體站铅协、綜合能源站的靈活布局捷沸，且不需要額外做地基建設(shè)，節(jié)約建設(shè)成本狐史；

5.整機關(guān)鍵部件如柱塞泵痒给、氣閥、膜片近振、換向閥红狗、溢流閥等，均為自主研發(fā)并生產(chǎn)暴遂。其中暂呈，高壓柱塞泵技術(shù)是國家 35項“卡脖子”技術(shù)之一，羿弓氫能液驅(qū)隔膜式壓縮機配置的高壓柱塞泵填補了國內(nèi)空白粘伊；高可靠氫氣閥門源于核工業(yè)領(lǐng)域長壽命辜辰、創(chuàng)新設(shè)計計算方法、材料選擇惠翼、加工工藝均為國內(nèi)領(lǐng)先水平束敦。液驅(qū)隔膜式壓縮機關(guān)鍵組件完全自主可控，更換便利支摹、運維成本低匾瓣，大大降低產(chǎn)品全生命周期使用成本；

6.單模塊重量不超過0.3噸代郊，維修空間四周僅需0.6m袱耽；產(chǎn)品巧妙設(shè)計自帶吊裝工具，維保時不需要額外配備吊裝設(shè)備疙挺，僅需1人操作扛邑，運維極其便利怜浅。

羿弓氫能的液驅(qū)隔膜式壓縮機在安全性設(shè)計上也有亮眼表現(xiàn)：

1.整機防爆認(rèn)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）铐然，實現(xiàn)整機防爆認(rèn)證，滿足更高級別應(yīng)用要求恶座；

2.安全防護(hù)裝置：在進(jìn)氣/排氣路搀暑、液壓路設(shè)置多個安全裝置，保證設(shè)備不超壓跨琳；

3.防呆系統(tǒng)設(shè)計：在設(shè)計階段自点，考慮設(shè)備異常狀況應(yīng)對，設(shè)置“防呆”方案脉让」鹆玻可有效預(yù)警：膜片破裂、排氣溫度過高溅潜、油溫過高术唬、油箱液位過低薪伏、振動加劇、火點監(jiān)測等避扎；

4.組件安全測試：承壓部件的全生產(chǎn)周期質(zhì)量把控及性能測試疯蓄；安全閥及壓力儀表等核心部件在裝配前均接受嚴(yán)格的第三方機構(gòu)標(biāo)定校驗。

此外咬跷，羿弓氫能的液驅(qū)隔膜式站用壓縮機均配備“羿氫云”數(shù)字孿生運維平臺猩镰，該平臺為行業(yè)內(nèi)首個地的站用壓縮機智能解決方案，包含設(shè)備管理演避、實時數(shù)據(jù)監(jiān)控氨鹤、歷史數(shù)據(jù)查看、事件消息提醒偶咸、工單管理等绷荔，能夠?qū)崿F(xiàn)壓縮機遠(yuǎn)程控制、無人值守運行以及故障預(yù)警桨皂，大大提高站用壓縮機安全性茄码、保障性、運維便利性衰屡。

三构韵、二代液驅(qū)隔膜式壓縮機全新發(fā)布

2023年5月，羿弓氫能研發(fā)團隊宣布發(fā)2.0版液驅(qū)隔膜式站用壓縮機趋艘，引起行業(yè)廣泛關(guān)注疲恢。據(jù)羿弓氫能官方發(fā)布信息，2.0版產(chǎn)品與初代產(chǎn)品相比瓷胧，具有如下升級優(yōu)勢：

1.產(chǎn)品性能更優(yōu)越

壓縮機的實際排量大小直接關(guān)乎加氫站的運維經(jīng)濟性显拳，壓縮機很多部件、子系統(tǒng)都會對壓縮機的排量構(gòu)成影響搓萧。羿弓氫能的二代機從系統(tǒng)角度出發(fā)杂数，在壓縮機余隙容積、氣閥的啟閉特性瘸洛、系統(tǒng)油液需求匹配揍移、柱塞泵容積效率、膜腔內(nèi)的溫度控制等方面進(jìn)行了積極的探索和優(yōu)化反肋，每一細(xì)分變量均經(jīng)過充分理論論證那伐，并通過實測驗證。二代機在同工況石蔗、相同功耗的條件下披滑，排量較一代機進(jìn)一步提升10%。

2.組件可靠性更高

1）膜片

膜片的可靠性直接決定隔膜式壓縮機整機的可靠性轮拼。羿弓氫能研發(fā)團隊在改善膜片的運動形態(tài)羹卷、大幅降低膜腔溫度粮忍、優(yōu)化膜片上下止點的應(yīng)力水平等方面進(jìn)行了大量的優(yōu)化迭代，對膜片在不同工況下（變工況帮声、頻繁啟停肄蓄、帶載啟停等工況）的適應(yīng)性做了大量的測試驗證，使膜片壽命較一代產(chǎn)品提升10%以上专散。

2）柱塞泵

柱塞泵是液驅(qū)隔膜壓縮機的“心臟”偷瀑，羿弓氫能的研發(fā)團隊通過對柱塞缸/泵殼的流道優(yōu)化、柱塞缸/柱塞/滑靴的配合方式優(yōu)化喉隙、滑靴的材料優(yōu)化叶皿、油閥動態(tài)特性優(yōu)化等，將柱塞泵容積效率在一代產(chǎn)品基礎(chǔ)上提高4%畏帖，可靠性更高拢掷，為整機性能提升及新機型的開發(fā)提供了有力的支撐。

3）其他組件

壓縮機在低吸氣壓力曹动、大壓比的工況下斋日，會產(chǎn)生較高的排氣溫度，會進(jìn)一步影響氣閥密封件及內(nèi)件墓陈、膜頭密封件恶守、甚至膜頭、膜片的使用壽命贡必。羿弓氫能的二代產(chǎn)品通過更加精細(xì)的余隙控制兔港、更加高效的膜頭冷卻，結(jié)合液壓油的高效冷卻仔拟，將極限工況的排氣溫度降低40°C以上衫樊。有效的壓縮、排氣氣溫控制利花，極大地改善了氣閥科侈、膜頭密封件、膜片的工況環(huán)境晋被，大幅降低密封件提前失效的概率兑徘，氣閥、密封件等的可靠性和使用壽命都得到較大幅度提升彪趣。

3.經(jīng)濟性更好

當(dāng)前加氫站供氫主流方式仍為管束車供氫，管束車的余壓水平直接影響了氫氣的平均運輸成本蓄梯。受制于較高的排氣溫度拌微，常見站用壓縮機通常建議最低吸氣壓力控制在7-8MPa以上，大大降低了氫氣的利用率游推。羿弓氫能二代產(chǎn)品通過大幅降低排氣溫度殊储，在膜頭溫度可控的前提下誓读，可以將管束車余壓控制在4.8MPa，大幅提升了氫氣的利用率瘤慕。

二代產(chǎn)品通過對油路系統(tǒng)冷卻方式的全新設(shè)計伞让，將額定工況油溫降低30°C以上，極大提升了液壓系統(tǒng)的傳動效率鹰柄，提升了液壓潤滑的可靠性停濒，同時也提升了液壓系統(tǒng)密封件的可靠性及使用壽命，進(jìn)一步提升了整機能效擎融。

4.極致小型輕量化

二代產(chǎn)品通過對膜頭組件的進(jìn)一步優(yōu)化衣右，將雙側(cè)油側(cè)膜頭合二為一，機頭尺寸縮小到僅1.3mx0.75mx0.78m（長寬高）彬祖，體積較一代機頭減少近50%茁瘦，減少到傳統(tǒng)隔膜式機頭的20%以下;重量僅1.6噸。極致的小型輕量化不僅取得了提升液壓系統(tǒng)容積效率储笑、提升整機剛度實現(xiàn)減振甜熔、有效降低制造成本等多重收益，還使內(nèi)部維修空間進(jìn)一步增加突倍，提高了可維修性纺非，也使液驅(qū)隔膜式壓縮機能夠適配未來更加靈活的氫能應(yīng)用場景，在制加氫一體站赘方、綜合能源站等場景下應(yīng)用具有顯著的優(yōu)勢烧颖。

四、結(jié)語

受益于國家“雙碳”目標(biāo)及氫燃料電池汽車示范城市群政策窄陡，國內(nèi)加氫站建設(shè)明顯提速炕淮，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(diào)研報告》跳夭，2021年中國加氫站用氫氣壓縮機市場規(guī)模約為2.1億元涂圆，同比實現(xiàn)翻番。GGII預(yù)計湃儒，2025年中國加氫站用氫氣壓縮機市場規(guī)模將達(dá)到7億元以上还纤，2021-2025年均復(fù)合增長率超過35%。據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)計氯摆，到2050年埠邻，中國加氫站存量將達(dá)到10000座，年產(chǎn)值也將超過千億峡冻。

對于日益增長的市場需求而言苞惰，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(qū)隔膜式”壓縮機適應(yīng)高壓大流量的趨勢，憑借其高可靠性咕诊、高安全性墨攻、高經(jīng)濟性、高靈活性焚卖、高便利性的顯著優(yōu)勢汹魁，或?qū)⒁?ldquo;黑馬”姿態(tài)，迅速成為下一代加氫站用壓縮機主流產(chǎn)品晰绎。