氫能市場觀察：氫氣壓縮機

在上游制氫端項目紛紛落地實施、下游氫能應用端逐步拓展的市場環境下，氫能產業鏈中游儲運端似乎還在“摸爬滾打”。

健全加氫站等氫能基礎設施至關重要，這關乎能否盡早打通制氫端和應用端之間的橋梁，能否發揮紐帶作用。

加氫站由卸氫系統、增壓系統、儲氫系統和加氫系統組成。卸氣系統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。在整個加氫站中，最核心的設備是氫氣壓縮機、高壓儲氫罐、氫氣加注機。其中，氫氣壓縮機作為實現氫氣增壓的設備，其性能和耐久性直接決定著加氫站的規模和后期維護成本。

氫氣壓縮機是加氫站的關鍵單體設備，關系著加氫站建設的核心技術。氫氣壓縮機目前占建設總成本的30%，是加氫站建設降低成本的關鍵。由于氫氣具有密度低、能量密度小的特點，氫氣壓縮機必須要具備承壓大、流量大、安全和密封性好的特質，盡可能的追求較少的能源損耗，目前國內加氫站較多采用的是活塞式和隔膜式壓縮機。

氫氣壓縮機分類

根據工作原理及內部結構的不同，壓縮機可分為機械式壓縮機和非機械式壓縮機兩類。機械式壓縮機又分為液驅式壓縮機、隔膜式壓縮機、線性壓縮機和離子液體壓縮機四類。非機械式壓縮機分為低溫液體泵、金屬氫化物壓縮機、電化學氫氣壓縮機和吸附型壓縮機四類。

由于氫氣具有密度低、體積能量密度小的特點，氫氣壓縮機必須要具備承壓大、流量大、安全和密封性好的特質，在防止氫脆現象發生的同時，盡可能地追求較少的能源損耗。目前國內加氫站較多采用的是液驅式壓縮機、隔膜式壓縮機。離子液壓縮機主要在國外應用得比較多，且一般用在具有較高儲氫壓力（一般為 90 MPa 左右）的加氫站中。

利用離子液本身的不可壓縮性制成的離子液壓縮機，幾乎不會產生蒸氣壓，該特點要比一般氫氣壓縮機因為金屬在等溫條件下所產生的高壓具有很大優勢，能長期運行，減少維護成本，且節省能耗。離子液壓縮機的構造簡單，相比普通壓縮機的零件大大減少，因此維護方便。對于離子液壓縮機，目前國外有好多天然氣加氣站和部分加氫站在用，國內還處于產品研發階段。

各類氫氣壓縮機結構特點

液驅式壓縮機是由液壓油作為驅動介質，通過驅動側活塞帶動氣體加壓活塞運動實現氣體的吸入和推出，氣體側缸筒上安裝了單向閥，當活塞回程時氣體壓力打開吸入側單向閥，輸出側單向閥處于關閉狀態，實現吸氣。當活塞推程時，吸入側單向閥關閉，輸出側單向閥打開實現氣體輸出。壓縮機為雙頭，活塞一個往復循環可以實現 2 次加壓，加壓效率高。其優點是技術成熟、積累了大量的工業經驗、壓力范圍大，同時系統結構簡單，工作過程中氣體和潤滑油不接觸，保證了氫氣中混入“碳”，避免下游應用中膜電極與“碳”反應出現故障。但其受自身結構限制，僅適用于中小排量和高壓的工況。該產品適用于非連續運營的試驗性加氫站和移動式加氫站。

 

 

液驅式壓縮機

隔膜式壓縮機的工作原理是由電動機驅動曲軸轉動，曲軸推動連桿，由連桿推動活塞做往復運動，從而活塞利用液壓油對隔膜進行驅動，隔膜沿周邊由兩限制板夾緊并組成氣缸，隔膜由液壓驅動在氣缸內往復運動，從而實現對氣體的壓縮和輸送。其與液驅式壓縮機的不同點主要是活塞和氣體之間加入了液油和隔膜，增加了密封性好，進一步降低了“碳”與氣的接觸，潔凈度極高。而其缺點與活塞式類似，也僅用于中小排量和高壓的工況。較先進的壓縮機排氣壓力可達 100 MPa，流量為 200 Nm³/h~700Nm³/h，效率可達80%～85%。其中三層金屬隔膜結構壓縮機輸出壓力超過85 MPa，多級壓縮最高排氣壓力可達 400 MPa。該產品適用于平均日加氫量較大且需要連續運營的加氫站。

 

 

隔膜式壓縮機

各類氫氣壓縮機特點對比

從價格和后期維護來看，隔膜式壓縮機單機費用較高較高，且遠遠高于國產設備。隨著未來國產化率的提高會降低，液驅式壓縮機單機設備價格較低，但能耗高，備品備件更換和維護維修費用高。

 

 

國內氫氣壓縮機生產企業

豐電金凱威

豐電金凱威（蘇州）壓縮機有限公司（簡稱“豐電金凱威”）位于常熟市高新技術產業開發區。公司產品擁有活塞壓縮機、隔膜壓縮機等30余種產品系列。應用于氫能、光伏與半導體(多晶硅、有機硅)、氟化工、核電、軍工、石化等細分領域。深耕工藝氣體壓縮機細分市場，擁有超過3000家的工業企業用戶，產品覆蓋氫能全產業鏈，包括制氫、充裝及加氫站壓縮機，可提供氣體壓縮設備全套解決方案。是國內領先的活塞和隔膜壓縮機智能制造和綜合服務商。

目前，豐電金凱威公司制氫壓縮機、充裝壓縮機、加氫站壓縮機，實現氫能壓縮機的全面覆蓋，一站式供貨及服務。制氫壓縮機單臺排量可達到2000Nm3/min，充裝壓縮機單臺排量可達到2000Nm3/h，加氫站壓縮機單臺排量可達到2000Nm3/h，全面覆蓋氫能行業壓縮機需求。

近日，由豐電金凱威主筆的《隔膜氫氣壓縮機技術規范》團體標準已完成中國通用機械工業協會標準化管理委員會立項流程，該標準將適用于額定排氣壓力不大于100MPa、加氫站和氫氣充裝站用隔膜氫氣壓縮機，其他隔膜氫氣壓縮機可參照執行。

此外，近日由豐電金凱威研制的國內首臺250MPa超高壓隔膜氫氣壓縮機正式發布。該產品的研制成功不僅解決國家關鍵領域國產替代及卡脖子技術問題，還攻克了國家關鍵領域30年來的重要難題，大幅提升了國家關鍵領域的保障能力。

 

 

中鼎恒盛

中鼎恒盛氣體設備(蕪湖)股份有限公司（中鼎恒盛）主營業務為隔膜壓縮機及其核心零部件的研發、生產與銷售，其中公司銷售的隔膜壓縮機包括整機和核心組件，以整機銷售為主。公司所產隔膜壓縮機主要應用于氫氣和特種氣體制備充裝、化工、加氫站、軍工和核電等各領域。

中鼎恒盛擁有G0-G5系列隔膜壓縮機產品，公司研制的22Mpa氫氣充裝隔膜壓縮機已應用于江蘇南京、山東臨沂等地。

金星股份

四川金星清潔能源裝備集團股份有限公司（簡稱“金星股份”）專業從事天然氣的開采、加工、輸送、存儲以及應用，井口氣回收、化工重裝設備、油田重裝設備和油氣開采高端設備的研發、生產、銷售，氫能源裝備的設計、制造及銷售，實現加氫、制氫一體化。形成了清潔能源產業和氫能產業裝備兩大產品系列，具有氫能、清潔能源全產業裝備鏈的生產制造能力,是目前國內少數能同時滿足客戶建站和運營保障需求的供應商之一。

金星股份利用自身強大的研發、制造實力，通過氫氣壓縮機關鍵零部件數字化設計與運動過程仿真分析、氫氣加壓系統安全設計、液壓油系統集成設計及流量自動化控制技術研究，實現安全、高出口壓力、大流量氫氣壓縮機設計、制造技術國產化，開發出“JXG-Ⅱ 45MPa隔膜式氫氣壓縮機”并實現燃料電池加氫站配套示范應用。該產品由本公司自行設計、制造，運行性能均優于同類產品。

近日，金星股份自主研發的首臺34噸活塞力橇裝高速大型壓縮機組在用戶現場成功復裝開機，經過嚴格的質檢和測試，設備性能穩定，全部達到設計要求，通過運行驗收。

羿弓氫能

2020年開始，隨著氫氣壓縮機產品的成熟和被市場的認可，上海羿弓精密科技有限公司的氫能板塊獨立出來，成立上海羿弓氫能科技有限公司（簡稱“羿弓氫能”）。上海羿弓氫能科技有限公司專注于氫氣制備、儲運、加注、回收等環節氫氣壓縮機的研發、設計、生產與銷售，是氫氣壓縮機領域的創新領跑者。

羿弓氫能致力于自主研發、突破“卡脖子”技術，全球首創“液驅+隔膜”設計方案，擁有強大的自主創新能力、定制服務能力與精密加工能力，已申請49項知識產權。公司獨創的“液驅隔膜式”氫氣壓縮機，在壓縮過程中有效保證氣體絕對潔凈，單級壓縮即可實現大于10的壓縮比，適應“頻繁啟停、冷態開車、帶載啟停”的加氫站特殊工況。可通過驅動、增壓單元多級串并聯，實現超大排量需求；可通過多級增壓，實現超大壓比需求；組件更少，維修便利性高?，F已上市加氫站用45MPa、90MPa壓縮機，管束車充裝用22MPa壓縮機等多款產品，與國內外同類產品相比，在安全性、可靠性、靈活性、經濟性等方面具有顯著優勢。

恒久機械

江蘇恒久機械股份有限公司（簡稱“恒久機械”）前身是中國人民解放軍第6414工廠，自1984年開始生產隔膜壓縮機至今，累積了30多年的專業隔膜壓縮機設計制造經驗。公司從標準產品到特制產品，為客戶提供專業壓縮機氣體解決方案，公司于2019年4月4日自主研發制造的國內首臺商業化運營加氫站用氫氣隔膜壓縮機組正式交付客戶。經測試，各項技術性能指標均滿足客戶需求：進氣壓力5-20Mpa,排氣壓力45.0MPa，容積流量達350Nm³/h。