氢循环系统市场“冷热交替”

 

但今年上半年，这种增长势头却忽然放缓。循环部件企业的出货量普遍不及预期（仅个别企业出货量还可以），有的甚至几近没有形成出货量。循环部件企业纷纷将市场起量的希望寄托于下半年。为什么会出现这种反差？

 

上半年市场出货：为何需求不旺？

 

GGII数据显示，2022 年国内氢燃料电池氢循环部件出货量超 1.5 万台，同比上年增长超 40%。市场规模整体超过1亿元，同比下降超30%。市场规模下降的主要原因是循环部件价格持续降低所致。

 

去年氢循环部件出货量靠前的企业中，东德实业的出货量已经连续多年位列榜首，并在循环泵市场中占据较高市场份额。2023年开年至今，其循环泵出货量预计实现20%的增幅，主要客户包括国鸿、爱德曼、东方氢能、国氢科技等。

 

杰锋汽车动力循环泵通过独特的结构设计、特别的材料及表面处理，使氢气循环泵具有良好的密封性以及低温除冰、防氢脆和防爆功能；针对不同的氢气循环技术路线，公司目前可提供三种解决方案：单氢气循环泵、氢气循环泵+引射器串联、氢气循环泵+引射器并联。其中单氢气循环泵可满足150kW以内燃料电池系统的匹配需要，氢气循环泵+引射器的串联/并联，可满足300kW的燃料电池系统的匹配需要。今年开年至今杰锋汽车动力循环泵销售了三百多台。

 

其他企业，有的反馈同比“略好”，有的直言开年基本还没形成订单，比较惨淡。与去年同期产销两旺的情形相比，企业普遍表示感受到了寒意。为什么出现这种情形？

 

最主要原因是，系统企业的订单在上半年没有释放，传导到氢循环部件企业就是需求不旺、增长缓慢。另外，氢循环部件的市场集中度依然比较高，燃料电池需求未起量的情况下，有限的订单普遍由头部供应商占据，这自然让一些企业甚至处于无订单的境地。

 

对于上半年整个不及预期的情况，企业普遍表示上半年并不代表全年，一般规律是上半年做设计和走存量，下半年才下订单，他们预估客户的订单更多应该会集中在下半年。

 

市场格局层面，目前国内推进循环部件研发制造的企业，除了第三方专业供应商之外，系统企业中自主开发循环部件的在越来越多，且选择的大都是引射器（因为引射器具有节省能耗，体积小、成本低等优势，且开发难度低于循环泵），包括清能股份、未势能源、雄韬氢雄、清极能源、上氢能源、喜玛拉雅等。比如雄韬氢雄日前发布的VISTAH-130E搭载的就是自主研发的引射器+多比例阀来降低系统功耗。

 

此外这一市场还在持续涌进新选手，比如凯格瑞森、重庆凯瑞动力。重庆凯瑞动力是一家长期从事天然气发动机、新能源汽车控制技术和关键零部件的单位，目前已经实现循环泵的供应，同时也已经开发出引射器，现在正在进行DV试验。

 

引射器将与循环泵平分天下？

 

氢循环部件主要有氢循环泵、引射器两类，在实际使用中各有优缺点。氢循环泵的主要优势在于主动可调节、快速响应和较宽的工作区间，但是有结构复杂、噪音大、有寄生功耗和成本高等问题。引射器是一种基于文丘里效应，利用高速喷射的工作流体造成的压差，将引射流体吸入再排出的纯机械部件，引射器结构简单、噪声低、可靠性高并且无寄生功率，但其引射范围有限，特别是在电堆低电密下工作困难。

 

在过去的一年里，引射器在实际应用过程中，市场认可度进一步提升。一家氢循环部件企业高层坦言，目前系统厂家采用“引射器+小型循环泵”的预估已达60%，采用单级/双引射器技术预计达30%，单纯采用循环泵的可能只有10%。

 

越来越多的燃料电池系统企业对引射器表现出兴趣。一家头部燃料电池系统企业现在所有系统都没用循环泵，采用的是自主设计的引射器；另一家上海系统企业除部分系统根据选择的不同在用循环泵外，大部分在用引射器。目前上氢能源300kW电堆用引射器HYLE Y300已开发完毕，并已和前端氢气处理模块集成（通断、调压、安全泄压，压力检测等），即将在上氢HYLE S260燃料电池发动机中进行装载测试。

 

供应商中，鸾鸟电气氢气集成引射器等产品功率覆盖10kW——240kW，广泛应用于客车、乘用车、重卡、专用车、工程机械、叉车、船舶等场景。其中额定功率为3kW、300kW的发电系统及车载系统匹配的集成引射器已在客户端验证成功，并进入小批量生产阶段。山东凯格瑞森引射器在2020年开始推向市场，在去年实现了数百台的销量。

 

这是否意味引射器正对循环泵产生强烈冲击、将会成为市场应用主流？

 

采用引射器而去循环泵可以降低系统成本、降低设备复杂度，市场份额的确在快速扩大，但业界普遍认为并预测，未来一段时间内，氢气循环系统的技术路线仍离不开氢气循环泵，原因有两点：

 

技术层面，引射器需要适配成熟的燃料电池系统。目前大部分燃料电池汽车处于市场验证阶段，产品更迭快，且需要经常在系统层面进行参数的调整。而引射器方案需要适配成熟的系统，任何系统参数的调整，都会导致引射达不到系统最佳效率。

 

成本层面，燃料电池汽车没有通过规模效应实现经济性。目前国内的燃料电池汽车销售主要还是由政府政策推动，尚未处于商业化阶段，同一型号燃料电池系统销量未超过百辆，循环泵和引射器的综合成本之差难以抵消引射器方案的设计费用，没有通过规模效应实现引射器方案的经济性。

 

包括在大功率应用场景下（150kW及以上功率），目前主要系统厂家仍倾向选择循环泵与引射器串/并联的技术路线，通过利用循环泵主动循环提升寿命和引射器被动循环降低功耗，来达到寿命和效率同时提升的效果。比如博世、未势等厂商就是把循环泵和引射器集成到一体，其中未势采用“混动”供氢设计，即为HHM（Hybrid Hydrogen Module）系统，实现了氢气循环泵和引射器的完美结合，充分利用二者优势，覆盖功率范围达到1%-100%。此外，还有一些模式是通过管路将循环泵和引射器连接起来。

 

“现在用引射器的系统厂家确实比较多了。根据我们掌握的信息，目前几个主要的系统厂家，他们大功率的系统基本是循环泵+引射器，循环泵还是需要的。”杰锋汽车动力相关技术负责人施法佳表示。

 

东德实业营销总监徐军胜也表示：“引射器规模应用才能实现降本，在没有量的情况下，结合引射器从开发设计到适配调试以及所耗费的时间成本看，引射器的经济性并不明显，而且产品工况覆盖单一。”

 

循环系统技术方案“多元化”

 

当前市场上主流的氢循环形式还有单引射器方案、氢气循环泵方案、双引射器方案、循环泵和引射器集成的“混动”供氢方案和流量旁通路与引射器结合方案等，各方案有各自的优势与劣势。

 

其中循环泵和引射器集成的方案在功率覆盖范围和效率方面优势明显，比较符合当下大功率趋势以及产业发展现阶段追求产品高效率的需求。这也再一次印证，引射器有市场，循环泵也不可或缺。

 

另外引射器技术路线中原来市场常用的是单引射器，目前双引射器也已经有多家企业在采用，且有望在2023年批量应用。

 

围绕几大供氢方案，目前持续有企业推出新的产品，使氢循环系统在整体上呈进阶态势。比如，在循环泵中，目前国内市场循环泵主要是罗茨式循环泵，市场上还出现涡旋式循环泵。日前山东凯格瑞森推出“高效无油防爆氢气循环泵”的新品，该产品具有安全防爆、效率高、高效电机设计、高可靠性、轻量化等优点。

 

杰锋汽车动力主推罗茨式和旋涡式循环泵，目前其正根据市场需求推进开发系列化、小型化、模块化、集成化产品，以便满足不同系统的匹配和空间布置。

 

日前，东德实业在行业首创推出了DG47氢气共轨系统，通过引射器与氢循环泵并联，可实现主、被动控制相结合，能覆盖更宽功率范围，在应对低功率、中功率、高功率三种状态时，有不同的控制方案，以保证最佳工作功耗。该产品高度集成实现了“傻瓜式”操作，国产化率达到95%。

 

上述流量旁通路与引射器结合方案代表供应商是英嘉动力。该方案能让功率覆盖范围更大，更快补充氢气，燃料电池压力波动更小。英嘉动力是一家致力于清洁能源和新能源的喷射系统产品的研发、生产和销售的公司。该公司循环部件产品出货量在今年表现不俗，截止目前同比去年已经实现比较大的增幅。说明这一类技术方案目前比较受市场欢迎。