海德韋爾俞宇楓：2023年將成為膨脹機應用元年

他認為膨脹機應用將快速地增長，尤其在150kW以上的系統(tǒng)應用上，2023年會成為膨脹機應用的元年，2025年-2026年膨脹機裝機量會超過兩級壓縮。海德韋爾擁有強大的正向開發(fā)應用的經(jīng)驗與能力，已經(jīng)推出了多款自主開發(fā)的VSEC、T-Booster膨脹機系列產(chǎn)品，引領空壓機領域的技術變革。

膨脹機路線由市場價值驅(qū)動

燃料電池向大功率發(fā)展的掣肘之一就是BOP的匹配問題，在空壓機方面，當前選用兩級壓縮離心式空壓機技術作為大功率適配的主流路線。

但如果繼續(xù)采用該路線，空壓機需要滿足的空氣流量和壓縮比都要大幅度提高，空壓機所消耗的電源功耗（寄生功耗）要從現(xiàn)在的15%-20%增大5%以上，這就意味著氫燃料電池空壓機的效率要降低5%以上。

因此尋找開發(fā)更大功率級別的空壓機技術路線和產(chǎn)品，以滿足系統(tǒng)功率增大的需求，以及更低的寄生功耗，成為目前燃料電池空壓機企業(yè)的共同發(fā)展主題。

“膨脹機（帶能量回收的）空壓機可以使理想變?yōu)楝F(xiàn)實，利用渦輪膨脹做功的原理，把電堆排氣中的一部分能量加以回收利用，從而降低空壓機對于電源功率的需求。” 俞宇楓博士指出。

膨脹機的另一個利器是可變截面，使用VGT（Variable Geometry Turbocharger，可變截面渦輪增壓系統(tǒng)）可變截面調(diào)節(jié)，可以顯著增加膨脹機的map覆蓋。

固定截面時，膨脹比不變流量增加，空壓機運營偏離最佳運營點，無法回收能量導致寄生功耗增加；而使用VGT調(diào)節(jié)開度，拓寬了流量適配范圍，對不同的堆和需求都可以得到很好的應用。

這種膨脹機路線對燃料電池系統(tǒng)及整車的經(jīng)濟意義也非比尋常，據(jù)俞宇楓博士測算：如果在150kW的系統(tǒng)里，實際電堆要180kW，因為有寄生功耗，其中空壓機要占據(jù)80%的能量消耗，約為24kW，如果使用膨脹機產(chǎn)品進行能量回收，空壓機效率可提高33%，空壓機本身的功耗降到8kW，150kW的系統(tǒng)就可以少加幾十片的堆片，按5000/kW計算，可以節(jié)省4萬元，遠遠覆蓋超過了空壓機本身的成本。

對整車用戶來說，以37T 重卡為例，配備300 kW電堆，使用膨脹機的系統(tǒng)效率可提高 7%，氫耗 11公斤/100公里，按照氫氣價格 35元/公斤測算，節(jié)省的氫耗能為終端客戶省約27萬元。

“在汽車行業(yè)里，使汽車的發(fā)動機省0.1%或者以下的功耗，就可以占領市場了，我們現(xiàn)在能省5%、6%，這個效益還是非常明顯的。” 俞宇楓博士表示。

海德韋爾，膨脹機技術領跑者

膨脹機的研發(fā)是一個系統(tǒng)工程，需要有正向開發(fā)，應用的經(jīng)驗與能力，海德韋爾無疑是膨脹機路線的領跑者。

海德韋爾由原世界500強高管和專家于2019年12月創(chuàng)辦于蘇州太倉，專門從事汽車用氫燃料電池空壓機的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。創(chuàng)始人顧茸蕾博士已深耕汽車核心零部件領域三十余年，是資深的空氣動力學專家，曾在世界500強公司領導中國、印度和捷克研發(fā)中心，擁有數(shù)十項國內(nèi)外專利。

依托豐厚的經(jīng)驗，公司在成立之初便擁有了開發(fā)氫燃料電池空壓機的所有核心技術，采用車規(guī)級開發(fā)流程和質(zhì)量標準，建立了供應商管理和內(nèi)部生產(chǎn)體系。目前已經(jīng)開發(fā)出4個系列11個平臺的產(chǎn)品，覆蓋幾乎所有商用車和乘用車燃料電池系統(tǒng)的要求。

其膨脹機路線已經(jīng)發(fā)展出可變渦輪單級壓縮空壓機VSEC、可變渦輪多級壓縮空壓機T-Booster系列兩大系列產(chǎn)品。

VSEC系列產(chǎn)品在保持離心空壓機高性能的基礎上，增加了帶可變幾何截面的膨脹機系統(tǒng)，回收效率可達30%以上，特別適合超大功率氫燃料電池系統(tǒng)。

T-Booster系列則是把HEC產(chǎn)品和VSEC產(chǎn)品串聯(lián)在一起，通過系統(tǒng)匹配使HEC和VSEC產(chǎn)品都工作在合理的轉速范圍之內(nèi)，實現(xiàn)雙驅(qū)能量回收三級壓縮，可降低空壓機功耗35%以上，實現(xiàn)空壓機系統(tǒng)效率超過100%。

“根據(jù)我們VSEC15在客戶120kW系統(tǒng)的實測數(shù)據(jù)顯示，本來30kW左右的電耗，實際就20幾kW的能耗，就有8kW的能耗省下來，240kW能省13千瓦，效果相當可觀。”俞宇楓博士表示。

基于產(chǎn)品實測數(shù)據(jù)和與客戶的交流，海德韋爾認為未來膨脹機路線將占據(jù)市場主流，膨脹機項目快速地增長，尤其在150kW以上的系統(tǒng)應用上，預計2023年會成為膨脹機應用的元年，2025年-2026年膨脹機裝機量會超過兩級壓縮。

憑借強大的開發(fā)經(jīng)驗和能力，海德韋爾將持續(xù)專注膨脹機性能和可靠性提升，引領行業(yè)膨脹機技術路線的發(fā)展壯大。