站用氢气压缩机发展背景
氢气从纯度阈值划分可以分为纯氢、高纯氢和超高纯氢，所对应纯度分别为99.99%，99.999%和99.9999%。其中高纯氢一直以来被广泛地应用于电子工业、化学工业、食品加工等领域。近年来，随着我国燃料电池产业作为氢能先导领域的加速推进，加氢站对燃料电池汽车的供氢加注成为高纯氢的又一重要消纳场景。
根据势银（TrendBank）预测，2030年我国高纯度氢气市场规模将达到484万吨，2022-2030年复合增长率将达到41.03%，其中氢能交通领域的消纳占比将从2023年的1%提升至20%左右。
图1：2022-2030年中国高纯氢规模预测
氢能在交通领域巨大的市场潜力带动了加氢站的建设步伐。
中国加氢站经过十几年的发展，截至目前已建成超过360座，建成数量位居全球第一，预计到2025年建成总数超过1000座。其基本工艺流程如下图所示：外供高纯氢气经长管拖车运输至加氢站，卸气后经站用氢气压缩机加压，存储至站内储氢瓶组，当燃料电池汽车需要加氢时，再通过站内管路由加氢机对车辆进行加注。
图2：外供氢加氢站基本工艺流程
由于氢气本身的特性以及车辆燃料电池系统对氢气的纯度要求，压缩机的选择和性能显得尤为重要，压缩机的单泵最大排量、压缩级数、气体污染、维护周期、采购成本、维护成本、运行温度、单位能耗等均会影响整站的运行加注效率。因此站用氢气压缩机是加氢站设备成本占比最高的部分，通常占到30%左右。以往国内站用压缩机较大程度上使用国外品牌，近年来，由于国产品牌技术迭代、产品性价比提升以及产品售后维修的方便性，加氢站用氢压机国产化替代加速。目前隔膜压缩机系加氢站应用的主要压缩机类型，但由于国外站用氢气压缩机技术成熟度高，中国本土企业入局较晚，在加氢站发展建设初期以进口产品配置为主。近年来，诸如中鼎恒盛、佛燃天高等优秀国产隔膜压缩机品牌，经过不断的技术积累在综合产品性能甚至已经赶超进口产品，处于世界领先水平，且整机国产率的不断提升从而在性价比上体现优势。以45MPa加氢站用隔膜压缩机为例，据势银（TrendBank）最新统计，目前国内已建成加氢站中，45MPa隔膜压缩机厂商市场占有率前三名分别为美国PDC机械公司、英国豪顿集团和中鼎恒盛，合计占比84.60%，预计2023年累计加氢站用压缩机国产品牌市占率将达到35%以上。 图3：中国加氢站用压缩机国产/进口市占比
图4：45MPa加氢站用隔膜压缩机品牌市占
中国新建加氢站的单站设计加注量逐年提升，预计2023年将超过1000kg/d；此外随着近期IV型车载储氢瓶和高压阀门相关国家标准的出台，70MPa燃料电池汽车的几大“拦路虎”清除，70MPa加氢站建设提速趋势已定，因此“高压力、大排量”是未来站用压缩机的既定发展方向。部分国产压缩机企业在90MPa站用压缩机方面也早有研发布局：佛燃天高90MPa隔膜压缩机在2021年已获得了第三方的认证；中鼎恒盛90MPa站用隔膜压缩机已经顺利出口海外，此外东德实业在今年也完成90MPa产品的样机测试。除了加氢站规模、压力提升趋势以外，我国从2022年开始各地支持非化工园区制氢加氢一体化项目相关政策频发，这将有效推动制加一体站的发展，从而带来站内制氢配套压缩机的需求。而站内制取的氢气出口压力通常在1.6MPa左右，这对压缩机在多级压缩工况下的冷却和能耗提出了更高要求。 从加氢站建设和运营成本考量，氢气压缩机的设备购置成本仍然较高，目前国产品牌45MPa&500 Nm³/h产品价格普遍在120-140万元左右，而其中高压管阀仪表设备仍高度依赖进口，维护费用较高，整体设备尚存降本空间。此外，紧凑小巧的压缩机尺寸有利于加氢站内设备的灵活布局，从而节省土地成本，更受市场青睐，这也将成为产品的另一重点研发方向。
