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【原创】降耗增效,海德韦尔燃料电池空压机“飞跃”
海德韦尔 文章来源自:高工氢电网
2021-11-11 09:28:51 阅读:10853
摘要空压机领域大功率化产品的“践行者”。

当前,燃料电池在向大功率、高效率、低成本方向发展,但是电堆功率越大,空压机寄生功耗越大,系统效率越低。如何降低空压机寄生功耗助力系统大功率发展,已成为国内多数空压机及系统厂商最关切的技术问题之一。  

海德韦尔(太仓)能源科技有限公司(下称“海德韦尔”)在解决这一技术难题方面经验丰富,走在了国内多数空压机供应商的前面。其所推出的可变截面膨胀机单级压缩电动空压机系统实现了技术的创新突破,可最大化助力系统提升效率提升、降低功耗。 

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海德韦尔是谁?  

海德韦尔由原世界500强高管和专家于2019年12月创办于苏州太仓,专门从事汽车用氢燃料电池空压机的研发、生产和销售。创始人顾茸蕾博士曾在世界500强高科技公司霍尼韦尔担任涡轮增压事业部的全球高级研发总监,领导中国、印度和捷克三个研发中心500多名工程师。2016年初,其离开霍尼韦尔作为合伙人自主创业,继续从事涡轮增压器的研发和生产,获得过“张江优秀人才”、“上海市千人计划专家”和“江苏省双创计划人才”等荣誉。  

因为海德韦尔创始人与团队在创业之前积累了丰富的经验,公司在成立之初便拥有了开发氢燃料电池空压机的所有核心技术,采用车规级开发流程和质量标准,建立了供应商管理和内部生产体系。  

产品端,不到两年时间,海德韦尔就已经成功下线HEC15样机、VDEC30样机、VSEC30样机、HEC30样机等产品。同时还已经成功开发出针对200kW以上的氢燃料电池系统的T-Booster技术。  

其中,HEC系列产品采用高速两级离心压缩空压机电机功率最大30kW,设计转速最高12万转,可以覆盖氢燃料电池发动机到120kW。VSEC系列产品在保持离心空压机高性能的基础上,增加了带可变几何截面的膨胀机系统,回收电堆出口尾气的能量,回收效率可达30%以上,特别适合超大功率氢燃料电池系统。  

海德韦尔空压机-VSEC可变截面膨胀机.png  

VSEC可变截面膨胀机  

产能规划方面,海德韦尔也已于苏州太仓高新区建设了新的生产和研发基地。该基地已于今年8月18日正式投入使用。目前,新生产基地还未形成批量化生产,但已经向一些客户提供试验用样机,今年全年估计交样10-20台。  

“硬核技术”助力大功率进阶  

当前,国内整个燃料电池领域在向大功率进阶,比如氢晨科技150kW单堆就已经实现上百台的应用;系统方面国内应用于重卡的燃料电池系统额定功率基本在110kW以上。  

此趋势下,业界纷纷担忧BOP供应链水平是否能够可靠地满足这种大功率化的需求。海德韦尔是空压机领域大功率化产品的“践行者”,同时能够最大化助力系统提升效率提升、降低功耗。  

“为了满足重卡等应用需求,最新开发的氢燃料电池系统功率都已经达到120kW,甚至130kW,这已经是工信部的氢燃料电池汽车技术路线图中2025年要达到的目标。在工信部的技术路线图中,对于氢燃料电池系统的效率也有要求,从2020年的50%提高到55%。”顾茸蕾表示。  

如果采用2020年主流的两级压缩离心式空压机技术,空压机需要满足的空气流量和压缩比都要大幅度提高,空压机所消耗的电源功耗(寄生功耗)要从现在的15%-20%增大5%以上,这就意味着氢燃料电池空压机的效率要降低5%以上。  

所以,在实现氢燃料电池系统功率增大的同时,降低空压机的寄生功耗就成为必要选择。而最有效的手段就是,利用涡轮膨胀做功的原理,把电堆排气中的一部分能量加以回收利用,从而降低空压机对于电源功率的需求。  

海德韦尔团队结合长期从事涡轮增压器的研发工作,对于各种涡轮的匹配、设计、制造和试验都有丰富的经验,推出了T-Booster技术,完全可以给客户带去系统效率的飞跃提升。  

T-Booster技术把HEC产品和VSEC产品串联在一起,通过系统匹配使HEC和VSEC产品都工作在合理的转速范围之内,实现双驱能量回收三级压缩。  

“这一技术相比两级压缩空压机可以把效率提高30%以上,同时通过降低转速提高可靠性和耐久性,通过使用更小的电机来降低成本。这一技术已经在大约10个120kW以上的燃料电池系统上通过仿真计算得到了验证。”顾茸蕾表示,这一技术属海德韦尔首创,已经申请了国家发明专利和PCT专利,接下来公司会大力推广这项技术,帮助客户在实现大功率化的同时提高效率。  

海德韦尔的“路与远方”  

海德韦尔产品技术优势明显,示范政策下,在燃料电池行业将大有可为。顾茸蕾的目标却不仅限于此。  

顾茸蕾曾在日本生活14年,在美国公司担任过17年的研发高管。放眼全球,美国相关企业的优势是创新能力,日本相关企业的优势是精益求精,追求把质量做到极致。而国内的零部件企业为了快速抢占市场,大多还是采取对标开发、积极降本的策略,从技术上不够新,从质量上不够精。  

“这种企业短期会取得一些成果,但可持续性不强,也永远成不了真正的龙头企业。”顾茸蕾提出,国内要在产品和技术上超越美日企业,首先要看清楚差距,然后开展针对性的工作,不能只想着如何弯道超车;其次要发挥中国人的聪明才智,把美国的“新”和日本的“精”有机地结合起来,变成中国企业独特的竞争优势。  

作为科技型企业,一定要坚持创新,提供有差异化价值的产品,同时要有耐心一点一点把产品做好!  

基于这一思考,海德韦尔的定位是,以世界级的研发经验成为燃料电池空压机领域的国际品牌,在精品制造与坚持创新中影响国内燃料电池BOP企业持续向上。  

眼下示范政策已经落地推进,4年窗口期将会使行业发生哪些变化?  

顾茸蕾的判断是,接下来的4年时间里,以示范城市为中心会逐渐建立起一定数量的加氢站网络,氢气价格在众多能源企业,包括光伏企业的参与下会下降到一个比较有竞争力的水平。同时大功率燃料电池系统会成为汽车应用的主力,系统成本也会降低到一个比较合理的水平。  

“在这个过程中,希望政策会奖励一些真正有技术创新的企业。奖励考核指标除了销量和行驶里程等参数以外,也会给技术的先进性一个正确的评判。要避免市场可能起来了而技术没有起来,到时又是一批外资零部件巨头来瓜分中国这个巨大市场。”顾茸蕾的眼光极具前瞻性。  

中国汽车市场一直有“大而不强”的问题,核心零部件技术“空心化”让很多汽车人扼腕不已。希望在海德韦尔的影响与带动下,到2025年,中国氢燃料电池汽车搭载的都是能够在技术上领先全球的本土化核心零部件。


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