氢能因来源广泛、清洁无碳，被视为实现交通运输领域大规模深度脱碳的最佳选择。日益增长的燃料电池汽车市场需要一个强大的加氢站网络。大力发展氢燃料电池汽车，基础设施必须要先行。加氢站的数量、加氢便捷性已成为燃料电池汽车产业发展的关键环节。
加氢站由卸氢系统、增压系统、储氢系统和加氢系统组成。卸气系统主要是由运输氢气的长管拖车和卸气柱组成，通过卸气柱将长管拖车上的氢气卸载。在整个加氢站中，最核心的设备是氢气压缩机、高压储氢罐、氢气加注机。其中，氢气压缩机作为实现氢气增压的设备，其性能和耐久性直接决定着加氢站的规模和后期维护成本，是最为关键的核心单体设备，成本约占加氢站建设成本的35%。
外供氢加氢站
该模式下，加氢站内没有制氢装置，所用的氢气由站外的集中式制氢基地制备，而后再通过长管拖车、液氢槽车或者氢气管道由制氢基地运输至加氢站，由氢气压缩机压缩并输送入高压储氢瓶内存储，最终通过氢气加气机加注到氢能源燃料电池汽车中使用。
氢的储运方式是影响加氢站业态设计的重点与技术难点。中国作为产氢大国，氢原料储备充足，但由于运输和储存条件苛刻，储运环节成为了氢产业链上的难关，也直接影响了加氢站的模式设计。根据氢气存储方式的不同，外供氢加氢站又可进一步分为高压气氢站和液氢站两大类。外供氢加氢站中的高压气氢站建设成本最低，是全球应用最广泛的加氢站模式，占比近70%，目前中国的加氢站均为高压气氢站。液氢储运加氢站主要分布在美国和日本，在中国也得到了初步探索，由中科富海和美国空气产品公司(Air Products)合作的首座液氢储运加氢站正在建设中。
站内制氢加氢站
该模式下，加氢站内建有制氢系统，属于分布式制氢。制氢技术包括天然气重整制氢、电解水制氢、可再生能源制氢等。其中，天然气重整制氢法由于设备便于安装、自动化程度较高，且能够依托现有油气基础设施建设发展，因而在站内制氢加氢站中应用最多，因此在欧洲、美国，站内制氢加氢站主要采用这种制氢方式。另一种相对成熟、应用广泛的制氢方式是电解水制氢。
加氢站用压缩机主要技术路线
加氢站氢能压缩机主要分为三种，现阶段隔膜式压缩机为主流产品。现阶段，三种技术路线中隔膜式压缩机和液驱式压缩机应用最多，两者的应用比例大概为7:3；离子压缩机在国内应用案例最少，使用的项目也主要依赖进口。
从加氢站规模来看，目前我国加氢站的数量逐年增加。截至2022年年末，我国已建成加氢站超270座，居全球第一。2023年2月15日，国内首个甲醇制氢加氢一体站投用，该站是由中石化燃料油公司大连盛港油气氢电服“五位一体”综合加能站升级而来；加氢站的加注能力同样在逐步提高，GGII调研数据显示，2016 年至2022年9月，新增加氢站的日平均加注能力从 300kg左右增长至900kg；自2022年以来国内加氢站规划项目的加注能力多在1000kg以上。
主要成本来源压缩机的国产化率逐步上升。外供加氢站的主要设备有卸气柱，压缩机，储氢罐，加氢机，及附属的氮气系统、氢气冷却器和顺序控制阀组等，若为一站式制氢，还需添置合适的制氢装置。对于外供式加氢站，压缩机是其最为核心的部件同时也是主要成本来源之一，约占外供式加氢站建设成本的 30%，占一站式加氢站总运营成本的15%。压缩机按技术原理可分为隔膜式压缩机、液驱式压缩机以及离子压缩机，其中隔膜式压缩机因辅助隔膜的存在可避免气体泄漏和气体污染，市占率达60%以上。液驱压缩机也因结构简单等优点在压缩机市场占据一席之地，市占率约为 30%。压缩机成本居高不下的关键原因之一为国产品牌市占率较低，但2017年后压缩机中国产品牌的市占率稳步提高，已从0%逐步提升至 32%(2022Q1)。
隔膜式压缩机之所以成为目前市场应用主流，主要因为隔膜式压缩机具有压缩过程中不受污染、无泄漏，压缩比大，排气压力高等优势，较符合当前阶段加氢站对氢气压缩机的技术要求。目前国内主要的加氢站选择使用隔膜式压缩机。但从已投入使用的加氢站隔膜式压缩机实际运行情况看，还面临着如下亟待解决的问题：
1.对加氢站工况适应不足，故障率较高。加氢站特有的“频繁启停、变工况、带载启停”的工况，导致隔膜式氢气压缩机故障率较高。为尽量减少频繁启停对寿命的影响，传统隔膜式氢气压缩机在无需增压运行的情况下，会选择通过自循环管路进行空载运行，刻意不停主电机，这也给加氢站带来了不必要的一部分能耗。为尽量减少变工况对稳定性和寿命的影响，不少加氢站需要为隔膜式氢气压缩机增配大容积缓冲容器或减压系统。增加数万元建设成本，但仍然无法很好解决上述问题。
2.维修便利性较差、维护成本高。隔膜式氢气压缩机机构非常复杂，维修所需的操作空间和工作量较大，维修单件起吊重量经常超过1吨，需要专业吊装工具操作，维修空间四周不能小于2.0m，维修时部分核心零部件（如气阀）仍然依赖进口，成本高、交期长，维护成本高。
3.体积重量大，不利于加氢站灵活布局。隔膜式氢气压缩机撬装尺寸较大，占地面积普遍超过10平方米。从加氢站的规划建设趋势看，在现有加油站基础上升级的综合能源站是一大趋势。较大的占地面积、需要预留较高的维修空间，不利于氢站的灵活布局。此外，隔膜式氢气压缩机重量较重，以45MPa-500kg@12h隔膜压缩机为例，主流品牌产品重量在8-10吨，需要专门浇筑地基满足承重及抗振动的要求，增加数十万元建设成本。
4.排量存在瓶颈，高压技术成熟度不高。目前国内加氢站建设仍以面向商用车为主，应用比较多的还是45MPa-500kg压缩机，但加氢站对于高压力、大流量的未来需求趋势已经非常明显。在同样的储氢容积下，高压力意味着车辆有更长的续航里程和更优的经济性，数据显示，70MPa氢气比35MPa要多出67%的续航里程。在高压领域，国产化隔膜压缩机技术成熟度和竞争力较差，国外技术成熟度相对较高，国内有成熟应用的90MPa高压氢气压缩机尚不多见。同时，随着氢能商用车渐成规模，加氢站在有限的建设用地上满足大规模车队加注，最佳路径就是增大压缩机的排量。由于加氢站的上述发展趋势，意味高压、大排量将是市场用户对站用压缩机的重要需求。
综上，现有各类站用氢气压缩机各有优劣，但短时间内无法满足高压、大排量、国产化的发展需求。同时，加氢站投建、运营方对于氢气压缩机安全性、可靠性、操作及运维便利性、全生命周期经济性等方面的需求尚未得到充分满足，市场亟待一种兼顾传统隔膜式、液驱式优势的“兼美”型产品出现。
从加氢站的实际应用看，液驱隔膜式压缩机与传统隔膜式压缩机相比，具有如下优势：
1.可通过驱动、增压单元多级串并联，满足超大排量需求，适应未来加氢站更大加注能力的需求；
2.巧妙的模块化设计，45MPa产品与90MPa产品组件通用性高达90%，只需要更换一个组件，可实现45MPa产品向90MPa升级，满足35MPa加氢站向70MPa加氢站快速升级的需求，大大提升了加氢站投建及运营方的灵活性；
3.完美适应加氢站“频繁启停、变工况、带载启停”的特殊工况，减少加氢站设备投入；
4.模块化设计，尺寸极其紧凑，占地面积、整机体积、重量均仅为传统隔膜式压缩机的50%左右，非常有利于加氢站、制加氢一体站、综合能源站的灵活布局，且不需要额外做地基建设，节约建设成本；
受益于国家“双碳”目标及氢燃料电池汽车示范城市群政策，国内加氢站建设明显提速，加氢站氢气压缩机也迎来发展快速期。据高工产研氢电研究所（GGII）《2022年中国加氢站市场调研报告》，2021年中国加氢站用氢气压缩机市场规模约为2.1亿元，同比实现翻番。GGII预计，2025年中国加氢站用氢气压缩机市场规模将达到7亿元以上，2021-2025年均复合增长率超过35%。据中国氢能联盟预计，到2050年，中国加氢站存量将达到10000座，年产值也将超过千亿。
对于日益增长的市场需求而言，加氢站氢气压缩机正走在彻底实现国产化的“破局”之路上。“液驱隔膜式”压缩机适应高压大流量的趋势，凭借其高可靠性、高安全性、高经济性、高灵活性、高便利性的显著优势，或将以“黑马”姿态，迅速成为下一代加氢站用压缩机主流产品。
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