中國儲能網(wǎng)訊：燃料電池電堆是燃料電池發(fā)動機的核心，BOP則是維持電堆持續(xù)穩(wěn)定安全運行的關鍵。在燃料電池行業(yè)縱深發(fā)展下，BOP產(chǎn)業(yè)鏈各部件正在發(fā)生新變化。
BOP主要由空氣供應系統(tǒng)、氫氣循環(huán)系統(tǒng)、水熱管理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。在國產(chǎn)化方面，BOP產(chǎn)業(yè)鏈各部件中的空壓機、循環(huán)泵已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，技術相對成熟；增濕器由于之前國產(chǎn)化程度低，現(xiàn)正呈國產(chǎn)化替代加速趨勢；電子水泵也已經(jīng)實現(xiàn)國產(chǎn)化突圍，已有企業(yè)實現(xiàn)批量化供應。在技術方面，受大功率趨勢影響，BOP在以技術創(chuàng)新的方式快速推動產(chǎn)品迭代升級。
不過，就現(xiàn)階段而言，BOP供應鏈水平暫時不能可靠地滿足更大功率系統(tǒng)和電堆的需求，這是當前行業(yè)正在面臨的一大問題。
大功率趨勢下BOP供應現(xiàn)狀
今年多家企業(yè)發(fā)布了200kW以上的燃料電池產(chǎn)品。系統(tǒng)方面，目前億華通、上燃動力、濰柴動力、清能股份均已公開發(fā)布200kW以上產(chǎn)品；氫藍時代、航天氫能也已表示會在2022年推出200kW以上的大功率系統(tǒng)。
電堆方面，去年10月下旬，氫晨科技單堆額定功率230kW的大功率金屬板電堆完成性能測試。神力科技、氫璞創(chuàng)能、新研氫能、新源動力等國內(nèi)主流電堆企業(yè)的產(chǎn)品最高功率也在持續(xù)走高。今年4月，國鴻氫能重磅發(fā)布的鴻芯GIII電堆額定功率超過200kW。
大功率燃料電池系統(tǒng)和電堆成為必然趨勢的背景下，輔助系統(tǒng)的匹配情況成為市場關注焦點。目前，國內(nèi)現(xiàn)有的BOP供應鏈水平在系統(tǒng)上暫時不能可靠地滿足更大功率系統(tǒng)和電堆的需求。
“大功率是燃料電池行業(yè)的迫切需求，不過現(xiàn)有的BOP供應鏈水平暫不能可靠地滿足更大功率系統(tǒng)和電堆的需求?！币晃蝗剂想姵仄髽I(yè)負責人告訴高工氫電。
“我們也即將推出200kW的系統(tǒng)，在輔助配套方面，其實我們也在尋找適配的BOP，這也是我們當前正在面臨的一個問題?！绷硪晃蝗剂想姵叵到y(tǒng)供應商如是表示。
以下是目前BOP四大關鍵部件空壓機、循環(huán)泵、增濕器和電子水泵在適配大功率燃料電池系統(tǒng)方面的實際情況:
空壓機方面：目前，兩級壓縮離心式空壓機由于優(yōu)勢明顯，經(jīng)過實際裝車驗證，在技術上較為成熟，是空壓機領域的應用主流。但是，眾所周知，燃料電池系統(tǒng)功率增大，兩級壓縮離心式空壓機的功耗就會越大。在大功率趨勢下，為解決這一痛點，系統(tǒng)廠家及空壓機供應商已集體將目光放在了采用透平能量回收技術路線的空壓機產(chǎn)品上。不過，現(xiàn)階段這類產(chǎn)品的技術還不夠成熟，市場上基本還沒有看到樣品。
“我們在今年會推出240kW的大功率系統(tǒng)，在空壓機的匹配上我們‘兩步走’，第一步是采用不帶能量回收裝置的空壓機；第二步是，等能量回收型空壓機技術成熟了，再用新技術產(chǎn)品?！币患胰剂想姵叵到y(tǒng)供應商技術負責人告訴高工氫電。
增濕器方面：在匹配大功率系統(tǒng)方面，目前增濕器市場已經(jīng)有2-3家企業(yè)推出了適配240kW系統(tǒng)的增濕器產(chǎn)品，且正處于驗證階段。推進大功率產(chǎn)品的系統(tǒng)廠家在選擇增濕器時，一般采用定制開發(fā)的方式。在定制開發(fā)增濕器時，目前系統(tǒng)廠家及增濕器廠家雙方會在“以哪種方式保證產(chǎn)品的耐久性”等細節(jié)上展開討論?？梢哉f，在大功率趨勢下，系統(tǒng)廠家和增濕器供應商是合力在摸索中前行。
氫循環(huán)部件方面：氫循環(huán)部件主要有氫循環(huán)泵、引射器兩類，在實際使用中各有優(yōu)缺點。氫循環(huán)泵具有轉(zhuǎn)速及流量調(diào)節(jié)可控、實用性高等優(yōu)點，但存在噪音高、體積大、成本高、功耗大等缺點；引射器具備成本低、體積小、無寄生功率等優(yōu)點，但存在無法實現(xiàn)全工況覆蓋、普適性差等缺點。
在氫循環(huán)技術路線上，目前國內(nèi)有三種應用方案：采用單一大排量氫氣循環(huán)泵方案、采用氫氣循環(huán)泵+引射器、采用引射器方案。在大功率發(fā)展趨勢下，目前多數(shù)研發(fā)大功率系統(tǒng)的廠家在氫循環(huán)系統(tǒng)方面選擇的技術路線是氫氣循環(huán)泵+引射器，并表示這一技術路線在滿足超大功率系統(tǒng)上基本不存在什么問題。
電子水泵方面：電子水泵相對其他部件技術難度要小，在適配大功率系統(tǒng)方面基本不存在問題，已有企業(yè)研發(fā)完成匹配200-300kW的電子水泵，并且已經(jīng)開模具小批量出貨。不過這類企業(yè)仍然整體偏少，系統(tǒng)廠家普遍反饋大功率系統(tǒng)電子水泵樣機供應不足。
整體可見，目前BOP在產(chǎn)品層面基本能夠滿足車用領域大功率的需求，但技術還不夠成熟，產(chǎn)品有待充分的實踐驗證；同時在供應層面，各細分領域只有少數(shù)廠家能夠滿足大功率需求。
這些BOP企業(yè)奮輯前行
燃料電池功率從2016到2018年的30~60kW，到2019年破100kW，再到目前國內(nèi)實際上車超過120kW，再到現(xiàn)在在研產(chǎn)品超過200kW，功率持續(xù)走高背后反映的是燃料電池應用市場正在悄然變化。
“基于長途和重載的應用，大功率成為一個必然的技術路線趨勢。比如49噸的牽引車如果真的跑干線的物流，哪怕不考慮超載的情況，200kW實際上只是起步。此外，除了交通領域，大功率燃料電池在船舶、儲能等領域也有市場潛力，可有效拓寬氫能的應用邊界。市場潛力驅(qū)動燃料電池企業(yè)追求大功率技術突破?！币晃粯I(yè)內(nèi)人士分析。
在這個過程中，BOP產(chǎn)業(yè)鏈顯然還沒有實現(xiàn)同步發(fā)展，這已經(jīng)是行業(yè)當前面臨的共性問題。為什么會出現(xiàn)這種情況？
“示范群官方推廣車型集中在重卡、冷鏈/冷藏車、客車和乘用車，重卡雖有大功率需求，但是補貼有限，所以功率差不多就行了，大功率系統(tǒng)是趨勢，但缺乏訂單，BOP企業(yè)動力不足”。他一針見血地指出。
但是，這不并意味著BOP領域在大功率趨勢下沒有出類拔萃的佼佼者。
以華澗新能源為例，空壓機方面，該公司已成功開發(fā)出IFCC06、IFCC16、IFCC24、IFCC32等系列空壓機產(chǎn)品，可用于5-240kW的燃料電池系統(tǒng)，滿足叉車、乘用車、商用車、固定電站等不同應用場景要求，產(chǎn)品性能、可靠性均達國際先進水平。
此外，勢加透博、金士頓、東德實業(yè)、蜂巢蔚領、海德韋爾等空壓機供應商也在以技術創(chuàng)新推進產(chǎn)品的迭代升級，幫助系統(tǒng)客戶提升產(chǎn)品效率。其中海德韋爾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)，回收電堆出口尾氣的能量，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)。
東德企業(yè)旗下的菱辰科技正與眾多有意向客戶共同推進適用于120kW-200kW范圍的DK1000高速離心空壓機適配的大功率系統(tǒng)的研發(fā)，同時公司注重200kW-250kW系統(tǒng)、300kW系統(tǒng)技術的前瞻布局，推出帶能量回收功能的DK12K、DK15K，其流量分別達到280g/s、340g/s。
循環(huán)系統(tǒng)領域也已經(jīng)涌現(xiàn)出一批表現(xiàn)突出的企業(yè)，如鸞鳥電氣、杰鋒汽車動力等，在持續(xù)推進產(chǎn)品創(chuàng)新，滿足市場的大功率需要。其中鸞鳥電氣是國內(nèi)少數(shù)聚焦全引射路線的公司，鸞鳥電氣總經(jīng)理陸路明表示，現(xiàn)階段公司的引射器額定功率引射范圍可以覆蓋2%-100%，額定引射當量比超過2.0。
增濕器方面，同優(yōu)科技240kW級的增濕器產(chǎn)品正在進行測試驗證；魔方新能源增濕器產(chǎn)品可覆蓋7kW-240kW。
在氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)前景得到政策明確的情況下，企業(yè)開始探討氫能在更多場景下的應用，以擴大氫能市場規(guī)模，這給BOP供應鏈帶來了機會也帶來了挑戰(zhàn)。在發(fā)展道路上勇于創(chuàng)新、執(zhí)著向前的BOP企業(yè)有望抓住新機會、實現(xiàn)新飛躍。
