海德韋爾俞宇楓：2023年將成為膨脹機(jī)應(yīng)用元年

他認(rèn)為膨脹機(jī)應(yīng)用將快速地增長(zhǎng)，尤其在150kW以上的系統(tǒng)應(yīng)用上，2023年會(huì)成為膨脹機(jī)應(yīng)用的元年，2025年-2026年膨脹機(jī)裝機(jī)量會(huì)超過(guò)兩級(jí)壓縮。海德韋爾擁有強(qiáng)大的正向開(kāi)發(fā)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)與能力，已經(jīng)推出了多款自主開(kāi)發(fā)的VSEC、T-Booster膨脹機(jī)系列產(chǎn)品，引領(lǐng)空壓機(jī)領(lǐng)域的技術(shù)變革。

膨脹機(jī)路線由市場(chǎng)價(jià)值驅(qū)動(dòng)

燃料電池向大功率發(fā)展的掣肘之一就是BOP的匹配問(wèn)題，在空壓機(jī)方面，當(dāng)前選用兩級(jí)壓縮離心式空壓機(jī)技術(shù)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(jī)需要滿足的空氣流量和壓縮比都要大幅度提高，空壓機(jī)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(jī)的效率要降低5%以上。

因此尋找開(kāi)發(fā)更大功率級(jí)別的空壓機(jī)技術(shù)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(jī)企業(yè)的共同發(fā)展主題。

“膨脹機(jī)（帶能量回收的）空壓機(jī)可以使理想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，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(jī)對(duì)于電源功率的需求。” 俞宇楓博士指出。

膨脹機(jī)的另一個(gè)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(jī)的map覆蓋。

固定截面時(shí)，膨脹比不變流量增加，空壓機(jī)運(yùn)營(yíng)偏離最佳運(yùn)營(yíng)點(diǎn)，無(wú)法回收能量導(dǎo)致寄生功耗增加；而使用VGT調(diào)節(jié)開(kāi)度，拓寬了流量適配范圍，對(duì)不同的堆和需求都可以得到很好的應(yīng)用。

這種膨脹機(jī)路線對(duì)燃料電池系統(tǒng)及整車(chē)的經(jīng)濟(jì)意義也非比尋常，據(jù)俞宇楓博士測(cè)算：如果在150kW的系統(tǒng)里，實(shí)際電堆要180kW，因?yàn)橛屑纳?，其中空壓機(jī)要占據(jù)80%的能量消耗，約為24kW，如果使用膨脹機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行能量回收，空壓機(jī)效率可提高33%，空壓機(jī)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(jì)算，可以節(jié)省4萬(wàn)元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)覆蓋超過(guò)了空壓機(jī)本身的成本。

對(duì)整車(chē)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，以37T 重卡為例，配備300 kW電堆，使用膨脹機(jī)的系統(tǒng)效率可提高 7%，氫耗 11公斤/100公里，按照氫氣價(jià)格 35元/公斤測(cè)算，節(jié)省的氫耗能為終端客戶(hù)省約27萬(wàn)元。

“在汽車(chē)行業(yè)里，使汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)省0.1%或者以下的功耗，就可以占領(lǐng)市場(chǎng)了，我們現(xiàn)在能省5%、6%，這個(gè)效益還是非常明顯的。” 俞宇楓博士表示。

海德韋爾，膨脹機(jī)技術(shù)領(lǐng)跑者

膨脹機(jī)的研發(fā)是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要有正向開(kāi)發(fā)，應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)與能力，海德韋爾無(wú)疑是膨脹機(jī)路線的領(lǐng)跑者。

海德韋爾由原世界500強(qiáng)高管和專(zhuān)家于2019年12月創(chuàng)辦于蘇州太倉(cāng)，專(zhuān)門(mén)從事汽車(chē)用氫燃料電池空壓機(jī)的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售。創(chuàng)始人顧茸蕾博士已深耕汽車(chē)核心零部件領(lǐng)域三十余年，是資深的空氣動(dòng)力學(xué)專(zhuān)家，曾在世界500強(qiáng)公司領(lǐng)導(dǎo)中國(guó)、印度和捷克研發(fā)中心，擁有數(shù)十項(xiàng)國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利。

依托豐厚的經(jīng)驗(yàn)，公司在成立之初便擁有了開(kāi)發(fā)氫燃料電池空壓機(jī)的所有核心技術(shù)，采用車(chē)規(guī)級(jí)開(kāi)發(fā)流程和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，建立了供應(yīng)商管理和內(nèi)部生產(chǎn)體系。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出4個(gè)系列11個(gè)平臺(tái)的產(chǎn)品，覆蓋幾乎所有商用車(chē)和乘用車(chē)燃料電池系統(tǒng)的要求。

其膨脹機(jī)路線已經(jīng)發(fā)展出可變渦輪單級(jí)壓縮空壓機(jī)VSEC、可變渦輪多級(jí)壓縮空壓機(jī)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(jī)高性能的基礎(chǔ)上，增加了帶可變幾何截面的膨脹機(jī)系統(tǒng)，回收效率可達(dá)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(guò)系統(tǒng)匹配使HEC和VSEC產(chǎn)品都工作在合理的轉(zhuǎn)速范圍之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)雙驅(qū)能量回收三級(jí)壓縮，可降低空壓機(jī)功耗35%以上，實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)系統(tǒng)效率超過(guò)100%。

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

基于產(chǎn)品實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和與客戶(hù)的交流，海德韋爾認(rèn)為未來(lái)膨脹機(jī)路線將占據(jù)市場(chǎng)主流，膨脹機(jī)項(xiàng)目快速地增長(zhǎng)，尤其在150kW以上的系統(tǒng)應(yīng)用上，預(yù)計(jì)2023年會(huì)成為膨脹機(jī)應(yīng)用的元年，2025年-2026年膨脹機(jī)裝機(jī)量會(huì)超過(guò)兩級(jí)壓縮。

憑借強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)和能力，海德韋爾將持續(xù)專(zhuān)注膨脹機(jī)性能和可靠性提升，引領(lǐng)行業(yè)膨脹機(jī)技術(shù)路線的發(fā)展壯大。