中國儲能網(wǎng)訊：燃料電池電堆是燃料電池發(fā)動機(jī)的核心，BOP則是維持電堆持續(xù)穩(wěn)定安全運行的關(guān)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(yīng)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(jī)、循環(huán)泵已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，技術(shù)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(yīng)。在技術(shù)方面，受大功率趨勢影響，BOP在以技術(shù)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(yīng)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(dāng)前行業(yè)正在面臨的一大問題。
大功率趨勢下BOP供應(yīng)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(lán)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(guān)注焦點。目前，國內(nèi)現(xiàn)有的BOP供應(yīng)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(yīng)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(fù)責(zé)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(dāng)前正在面臨的一個問題?！绷硪晃蝗剂想姵叵到y(tǒng)供應(yīng)商如是表示。
以下是目前BOP四大關(guān)鍵部件空壓機(jī)、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(jī)方面：目前，兩級壓縮離心式空壓機(jī)由于優(yōu)勢明顯，經(jīng)過實際裝車驗證，在技術(shù)上較為成熟，是空壓機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)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(jī)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(jī)供應(yīng)商已集體將目光放在了采用透平能量回收技術(shù)路線的空壓機(jī)產(chǎn)品上。不過，現(xiàn)階段這類產(chǎn)品的技術(shù)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(jī)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(jī)；第二步是，等能量回收型空壓機(jī)技術(shù)成熟了，再用新技術(shù)產(chǎn)品?！币患胰剂想姵叵到y(tǒng)供應(yīng)商技術(shù)負(fù)責(zé)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(jìn)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(xì)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(yīng)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(shù)路線上，目前國內(nèi)有三種應(yīng)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(shù)路線是氫氣循環(huán)泵+引射器，并表示這一技術(shù)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(shù)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(jī)供應(yīng)不足。
整體可見，目前BOP在產(chǎn)品層面基本能夠滿足車用領(lǐng)域大功率的需求，但技術(shù)還不夠成熟，產(chǎn)品有待充分的實踐驗證；同時在供應(yīng)層面，各細(xì)分領(lǐng)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(yīng)用市場正在悄然變化。
“基于長途和重載的應(yīng)用，大功率成為一個必然的技術(shù)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(lǐng)域，大功率燃料電池在船舶、儲能等領(lǐng)域也有市場潛力，可有效拓寬氫能的應(yīng)用邊界。市場潛力驅(qū)動燃料電池企業(yè)追求大功率技術(shù)突破。”一位業(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(dāng)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(bǔ)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(lǐng)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(jī)方面，該公司已成功開發(fā)出IFCC06、IFCC16、IFCC24、IFCC32等系列空壓機(jī)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(yīng)用場景要求，產(chǎn)品性能、可靠性均達(dá)國際先進(jìn)水平。
此外，勢加透博、金士頓、東德實業(yè)、蜂巢蔚領(lǐng)、海德韋爾等空壓機(jī)供應(yīng)商也在以技術(shù)創(chuàng)新推進(jìn)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(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)，回收電堆出口尾氣的能量，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)。
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(jìn)適用于120kW-200kW范圍的DK1000高速離心空壓機(jī)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(shù)的前瞻布局，推出帶能量回收功能的DK12K、DK15K，其流量分別達(dá)到280g/s、340g/s。
循環(huán)系統(tǒng)領(lǐng)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(jìn)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(dāng)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(jìn)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(yīng)用，以擴(kuò)大氫能市場規(guī)模，這給BOP供應(yīng)鏈帶來了機(jī)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(jī)會、實現(xiàn)新飛躍。
