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郭魏:商业加氢站压缩机选型建议及海德利森液驱压缩机在加氢站的实践应用分享
作者:官方 来源:氢启未来网、郭魏 所属栏目:专家风采 发布时间:2022-05-06 09:23
[ 导读 ]4月28日,由氢启未来网主办的“氢能大咖分享汇——西部氢能发展研讨会”在线上隆重举行,在本次会议演讲环节上,来自海德利森氢能...

4月28日,由氢启未来网主办的“氢能大咖分享汇——西部氢能发展研讨会”在线上隆重举行,在本次会议演讲环节上,来自海德利森氢能产业集团CMO兼市场总监郭魏先生带来题为《商业加氢站压缩机选型建议及海德利森液驱压缩机在加氢站的实践应用分享》的主题演讲。

郭魏:商业加氢站压缩机选型建议及海德利森液驱压缩机在加氢站的实践应用分享.jpg

以下为演讲大致内容:

目前“3+2”氢燃料电池汽车示范城市群已经公布,其中北上广已经开始启动,成渝地区有望年内入选第三批氢燃料电池汽车示范城市群。

本次郭魏先生分享的压缩机选型话题,对于成渝地区的加氢站建设具有一定的参考作用,将围绕针对主流压缩机技术路线对比、分析目前国内加氢站对压缩机选型方面的要求、分享海德利森在液驱活塞式氢气压缩机方面的一些实践等方面做一个介绍。

在加氢站领域主要使用三种容积式压缩机,现阶段液驱和隔膜形式应用最多。离子压缩机相对比较特殊,虽然效率较高,但缺点也比较明显,比如结构比较复杂,离子液技术较为复杂,价格也比较昂贵,因而国内外案例较少。林德在国内离子压缩机的应用大概只有个别案例。所以离子压缩机商业化的应用对于现阶段的加氢站不太适合。

现在加氢站应用最多的就是隔膜式压缩机和液驱活塞式压缩机两种技术路线。隔膜机优点非常明显,是在化工领域应用非常广泛的工艺型压缩机。但在加氢站的实际工况条件下,其缺点也较为明显。隔膜机主要针对传统的化工领域,而在高温高压氢气环境下的寿命存在较大的隐患,同时,隔膜机的“先天基因”决定了它的排量存在“天花板”,大排量应用几乎不可能。此外,设备比较笨重、安装维护复杂也是比较明显的问题。而频繁启停和带载启停等问题,在加氢站的实际使用中,依然无法得到有效地解决。

液驱活塞式压缩机采用模块化的设计,体积较小,占用的空间也比较小,所以市场上撬装式的压缩机系统基本上都是采用液驱活塞式压缩机。相对于隔膜压缩机的最大优势在于带载启停和频繁启停对寿命几乎没有任何影响。由于结构简单,其维护非常简单,一名技师人员在二小时内即可完成常规保养维护。此外,密封件寿命较高,更换成本也较低,后期的综合成本也比较低。

以前,之所以很多业主担心液驱活塞式压缩机可能存在泄漏,就是因为常规的密封无法做到加氢站的要求,这也是活塞式压缩机应用在氢气领域的技术难点之一,而海德利森正是基于十几年的高压流体领域的技术积累而实现了这个突破。另外,液驱活塞式压缩机可以实现很多复杂的特殊工艺,这一点恰恰也是隔膜机做不到的。客观来说,液驱相比隔膜机噪音会略大一些,因为隔膜机是小幅度高频率振动,而液驱是低频率行程,但也完全符合相关国标要求。

为什么隔膜机占据主流市场?

据业内权威数字统计,截止2022第一季度,全国建成和在建共计两百多座加氢站,大部分基本集中在2018-2021这四年建成。

郭魏先生表示,目前国内排名前五的加氢站集成商包括:海德利森、上海舜华、上海氢枫、国富氢能、液空厚普,他们集成了大约国内80%的加氢站系统。除了海德利森以外,其余四家主要使用隔膜机,所以导致隔膜机在加氢站使用较多。而集成商的压缩机选型因素较为复杂,此处不做详述。

2021年之前,中石化体系的招标基本指定使用隔膜机,而中石化加氢站的数量较多,导致液驱活塞式压缩机无法参与投标,在2018-2020年期间的市占率急剧下降。不过随着液驱的优势逐步被更多客户认可,从2021年开始,呈现高速增长的趋势,相比之下,隔膜机的下降趋势明显。而随着中石油、中石化等大型能源企业取消隔膜机的指定使用,郭魏先生个人判断,在未来的几年内会看到隔膜、液驱两种压缩机的市占率持平,而液驱最终会在高密度商业加氢站和70MPa加氢站有绝对的优势。

目前液驱活塞式压缩机市场中,海德利森约占65%的份额。郭魏先生表示,随着各液驱技术厂家的协同,相信能把液驱活塞式压缩机推广做得更好!

从2016年开始,国内兴建加氢站,其中大部分均为示范站,示范站具有配置较低、示范车辆较少等问题。未来高密度商业加氢站压缩机在选型上具有五大关键需求:

1、临氢材料

去年最新版《GB/50516》6.6.1建站标准,对临氢材料有明确要求,必须使用可验证抗氢脆材料。目前,国内大部分的压缩机没有使用抗氢脆材料,这是个较大的问题,希望业主在后期建站的选择方面要注意。

2、频繁启停

短期内,国内氢燃料电池汽车的数量增长有限,大部分加氢站仍然面临车辆加氢能力不匹配的问题,因此,频繁启停的问题仍将长期存在,而隔膜式压缩机无法有效回避这个问题,使用隔膜机的加氢站都将长期存在此类安全隐患。

3、总体拥有成本

对业主而言除了购买压缩机的一次性费用以外,更多地还要考虑后期使用过程中产生的成本。比如,膜片的成本较高,更换频率较高,维护维修的代价较高等问题,都应给予更多的评估。

4、综合能耗

加氢站的运营成本中,综合能耗是关键之一。理论上,容积式压缩机的做功都差不多,但是,由于带载启停和频繁启停对隔膜机的寿命有较大影响,因此,隔膜机往往不得不采用空转策略来保护膜片和曲柄,但是这样就会造成能耗的损耗,对加氢站综合能耗影响较大。

5、70Mpa

虽然目前70MPa加氢站不是主流,但郭魏先生个人认为,70MPa车辆会随着四型瓶技术的商业化很快普及,如果不做好准备,相信很快加氢站将会面临技术改造。

演讲中提及部分应用实践

海德利森液驱大排量氢气专用压缩机具有很多特点:耐氢脆材料全球领先、无油润滑安全可靠、结构经典设计合理、维护简单综合成本低、双缸设计综合能耗更低、散热效果好安全性高、频繁启停适合真实工况、一机多用模式灵活、活塞寿命长无污染风险、排气量可调节能环保等。

海德利森深耕军工、航天和特检领域二十年,在行业应用中长期使用液驱活塞压缩技术,惰性气体超过300MPa、液体超过1000MPa。在全球率先将液驱活塞式压缩机应用于加氢站,并在国内完成了众多典型案例:

2008年北京奥运会

2010年世博会加氢服务保障;

2018年建设日本丰田常熟70MPa加氢站、上汽集团70MPa加氢站

2018年为亿华通建设张家口第一座冬奥加氢站,创造了三年无大修的纪录。再次证明液驱活塞式压缩机在可靠性、连续运转、高负荷都具备无比的优势;

2019年开始,完成5座高密度商业加氢站的建设,均采用液驱活塞式压缩机,并完成一座隔膜改液驱加氢站。其中三座固定站均采用高配版,也就是双增压系统。

2021年,临港平霄路和鸿音路均采用海德利森液驱活塞式压缩机;

2021年,泰山钢铁和宝武韶钢加氢站均由海德利森集成完成,成为国内先后最大的利用焦炉尾气的子母充装和加氢站。

2022冬奥会中石化西湾子站采用海德利森液驱技术;

………………

海德利森2001年成立,主要服务于国防军工、航空航天、特种检测、新能源等领域,是北京市专精特新和“小巨人”企业,2021年荣获国家科学技术进步二等奖。海德利森坚持把“安全第一”作为技术前提,在国内倡导建设“更安全的加氢站”。

海德利森是国内氢标委早期创始成员之一,参与国内主要氢能标准的制定,特别是GB50516和GB50156两项加氢站标准,海德利森作为编审单位参与其中。

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