福建雪人股份付宇飞:空压机发展趋势是大压比、宽范围、高集成和低能耗
2018年 11 月 6-8日,第一届中国(佛山)国际绿色技术及产品推介会暨第二届中国(佛山)国际氢能与燃料电池技术及产品推介会(CHFC2018)将在佛山南海千灯湖举办。“氢听剧场”作为推介会极具特色的活动之一,将于11月6-7日在国内馆C1-11召开,旨在为氢能与燃料电池领域的前沿理念、核心技术、创新产品提供绝佳的“秀”舞台。能见App全程直播本次大会。
福建雪人股份有限公司付宇飞出席本次大会,在“燃料电池技术议题”环节,作题为“雪人燃料电池空压机优势和性能分析”的主旨演讲。
主要观点:
空压机是燃料电池系统的核心部件,目前市场上空压机是多种类型并存,有各自的特点以及应用场景,雪人股份作为专业压缩机制造商,引进国外先进技术,结合国内有优势的制造成本,来设计出高品质和高评价的空压机产品,目前已经开发出10款量产产品。
未来空压机的发展趋势是大压比、宽范围、高集成和低能耗。
随着技术的进步,未来采用金属板3D流场的大功率电堆会逐渐成为市场上的主流,相应就要求空压机产品具有高压比和大流量输出能力。
此外,未来整个动力系统会从目前的电电混合方案向全空滤来进度,具有宽操作范围,可以用于车载系统对于空压机不同工况下的需求。
动力系统布置会更加紧凑,尽量不挤占车内的乘坐空间。最后一个是提升系统能效。目前空压机在整个系统功耗大概15%—20%的水平,占比还是比较高,燃料电池的空压机通过能量回收,预测会把工况降到10%—15%的水平,甚至低于10%。
以下为发言实录:
付宇飞:大家下午好。非常荣幸时隔一年又来到佛山参加这个展会。今天我报告的题目是“雪人股份股份燃料电池空压机介绍以及产业化进展”。
报告分为以下4个部分。首先是公司简介。
雪人股份成立于2000年,由于产品准确定位和工艺质量,5年时间成为中国最大的制冰系统供应商,并逐步扩展到压缩机生产,除了自主研发以外,我们也积极与国外先进厂商合作,引入他们的合作。11年在深交所上市以后,我们并没有做盲目跨行业多元化或者跟踪投资房地产。获得资金两个用途,一方面购入先进设备扩充产能,另一方面以合资和入股方式跟国内一流压缩机生产企业合作,拓展我们在压缩机方面的技术储备。2012年开始跟瑞典OPCON公司合作。我们把同样品质的压缩机价格降到非常有竞争力的水平。2015年进一步收购OPCON公司的两大核心业务,借助于OPCON20多年历史燃料电池空压机历史品牌,开始涉足氢能和燃料电池行业,并陆续收购业内一些相关企业。我们有5个生产基地和6个海外技术中心,除了在国外一线和二线城市以及北美、澳洲等等地区有30多个基础服务中心,向客户提供快速和及时的支持。最近我们正在生产汽车行业IATF16949的认证。最近我们依托于在压缩机方面的技术储备以及大规模生产制造方面的经验,向新的领域氢能燃料电池做延伸和拓展。
下面简单介绍一下燃料电池空压机。这是燃料电池空气供应系统的构成。空气一般通过过滤器,再通过增湿器增湿,再和氢气或者其他燃料反映之后产生电能,未反应的气体从电堆出口排出。图中绿色部分是典型的压缩机构成,一般由控制器、驱动电机以及压缩机泵头三部分。
目前燃料电池系统对空压机有几点要求,首先是较高的能量转化效率。因为车辆行驶过程中,空压机或者其他部件以后动力来源是燃料电池输出,如果部件消耗太多电能,势必会减少整个系统的进输出功率,影响整车性能。第二油会影响燃料电池膜电极的性能,所以空压机必须是无油的。第三是稳定可靠。目前国内汽车制造商对部件要求一般是5年,这就要求压缩机相关部件具有良好的乃问防腐抗震性能,能够稳定和长期运行。第四是低噪声,必须考虑乘客感受,各个部件噪声要控制在合理范围之内。第五是体积小和重量轻,主要是车辆空间有限,出于安全考虑惯性也要控制得比较小,所以因此要求燃料电池空压机在保证电堆需求压力和流量之外,必须尽可能减少它的体积和重量。燃料电池压缩机有很多种类型,我这里列举一下市面上比较常见的3种,螺杆式、罗茨式和离心式。通过对比可以看出来,螺杆式压缩机的优势主要在于比较宽广的操作范围和比较高的排气压力。离心式压缩机主要是良好噪声的表现。目前燃料电池市场是多种类型空压机并存,每种空压机都有自己的优势和不足之处。在国内实际应用情况来看,还是以螺杆和罗茨式的多一些。2017年据统计实际生产的各种类型燃料电池车有1098辆,超过一半是使用螺杆式压缩机。如果不考虑使用鼓风机低压方案的话,这个比例还会更高。
下面介绍一下我们公司的压缩机产品和目前的产业化进展。基于目前国内市场需求以及我们自身的技术储备,目前我们生产的是无油双螺杆的压缩机。SRM公司作为螺杆机的发明者,有丰富的研发和制造经验。目前国际上主流的螺杆压缩机制造商的技术来源绝大多数都来源于瑞典SRM的技术授权。从上个90年代开始为全世界的燃料电池厂商服务,期间也参与过很多示范项目,积累了良好口碑。我们最近生产的燃料电池空压机采用SRM公司最新设计的“6+8”的转子设计。我们的产品也在展会上展示,欢迎大家前去参观。国产化的两种产品中,OA072比较紧凑小巧,可以适配30到50千瓦的系统。
下面介绍一些案例。我们从2001—2006年参与的欧洲洁净城市运输项目,为27辆大巴车进行了适配,压力是2.78。这个项目运行了6年时间,累计运行超过300万公里16万小时,产品可靠性也得到了验证。此外参与欧盟牵头的项目,Hexagon作为核心的部件商跟一些科研机构和汽车制造商共同参与这个项目,此外我们的产品在2010年世博会的时候也安装在燃料电池大巴上。
雪人股份一直把空压机的研发和制造作为我们的核心业务,厂内目前已经有很多先进设备,包括大型装配线。这一张图上的大型制冷基础装备线一年产能大概是5万多套。在产品工艺方面,通过设计关键工艺控制点,采取有针对性的措施,来确保产品的质量。此外,我们针对于汽车级的要求做了很多检测,例如含油量、温度冲击等等。找权威第三方做了检测,例如含油检测,空气经过我们的空压机以后含油量减为0,还有温度冲击测试,目前我们的产品可以在零下30度和80度的范围内工作,此外还有一些振动、防水和防尘实验都顺利通过,可以说目前我们这个产品完全可以达到车用级的要求。目前我们在福建总部已经形成每个月300台套的产能。图片展示的是我们的转子毛坯以及一条燃料电池的组装线。
今年8月份有一个新能源装备制造产业园项目在河南新乡落地,总投资15亿元,占地500亩。未来我们会把燃料电池空压机、氢气循环泵以及其他新能源产品放到这个产业园生产。预计到2020年整个项目组装能力会拓展到每年1.3万套。
最后一部分谈一下燃料电池空压机的发展趋势,在此抛砖引玉,说得不对的大家多多批评。
作为燃料电池系统的一个核心部件,我认为燃料电池空压机的发展一定是要顺应电堆和系统的需求。随着技术的进步,我认为未来采用金属板3D流场的大功率电堆会逐渐成为市场上的主流,相应就要求空压机产品具有高压比和大流量输出能力。此外,未来我预测整个动力系统会从目前的电电混合方案向全空滤来进度,具有宽操作范围,可以用于车载系统对于空压机不同工况下的需求。动力系统未来布置会更加紧凑,尽量不挤占车内的乘坐空间。最后一个是提升系统能效。目前空压机在整个系统功耗大概15%—20%的水平,占比还是比较高,燃料电池的空压机通过能量回收,预测会把工况降到10%—15%的水平,甚至低于10%。
空压机是燃料电池系统的核心部件,燃料电池系统对于它具有无油、高效、稳定等方面的需求。目前市场上空压机是多种类型并存,有各自的特点以及应用场景,雪人股份作为专业压缩机制造商,我们致力于引进国外先进技术,来结合国内有优势的制造成本,来设计出高品质和高评价的空压机产品。目前我们已经开发出10款量产产品,我们的新产业园会进一步扩充我们的产能。最后我预测未来空压机的发展趋势是大压比、宽范围、高集成和低能耗。
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