科普 | 什么是加氫機(jī)？

隨著氫能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，加氫機(jī)作為加氫站必備的基礎(chǔ)設(shè)施的獨(dú)立單元和關(guān)鍵設(shè)備，受到廣泛關(guān)注。據(jù)MARKET MonITOR GLOBAL, INC (MMG)調(diào)研報(bào)告顯示：2023年全球加氫機(jī)市場(chǎng)規(guī)模大約為41.5百萬(wàn)美元，預(yù)計(jì)未來(lái)六年年復(fù)合增長(zhǎng)率CAGR為21.4%，到2030年達(dá)到267百萬(wàn)美元。

那么什么是加氫機(jī)？加氫機(jī)的工作原理有哪些？加氫機(jī)有什么種類？加氫機(jī)有什么標(biāo)準(zhǔn)體系，又有哪些企業(yè)在生產(chǎn)等一系列問(wèn)題，氫能匯帶您一探究竟。

加氫機(jī)的定義和工作流程

氫氣加注機(jī)又稱“加氫機(jī)”，指給新能源汽車提供壓縮氫氣燃料或天然氣混氫燃料加注服務(wù)的機(jī)器設(shè)備。

它帶有計(jì)量和計(jì)價(jià)等功能，適用于氫能汽車加氫站用額定工作壓力不大于70MPa的壓縮氫氣。加氫機(jī)的控制系統(tǒng)自動(dòng)控制加氫過(guò)程，并與加氫站站控系統(tǒng)、汽車加氫通訊接口等實(shí)時(shí)通訊。

從工作流程方面看，氫氣從氣源接口進(jìn)入加氫機(jī)進(jìn)氣管路， 依次經(jīng)過(guò)氣體過(guò)濾器、壓力變送器、氣動(dòng)閥、質(zhì)量流量計(jì)、快速切斷閥、加氫軟管、拉斷閥、加氫槍后通過(guò)汽車加氫口充入汽車儲(chǔ)氫瓶。

資料來(lái)源：中國(guó)加氫站產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍(lán)皮書(shū) 2022德邦研究所

加氫機(jī)的種類

目前對(duì)于加氫機(jī)種類的劃分，尚未形成統(tǒng)一的觀點(diǎn)。氫能匯（微信公眾號(hào)：h2-2005）了解到，一般按壓力分可以分為 35MPa加氫機(jī)和70MPa加氫機(jī)兩大類別；按功能分可以分為定量加氫機(jī)和非定量加氫機(jī)兩大類。

35MPa加氫機(jī)：是指壓力在35MPa的加氫設(shè)備。

70MPa加氫機(jī)：是指壓力在705MPa的加氫設(shè)備。

定量加氫機(jī)：可以實(shí)現(xiàn)定氣量、定金額預(yù)置加氣，加氣過(guò)程中取整金額停機(jī)的加氫設(shè)備。

非定量加氫機(jī)：是一種先進(jìn)的加氫設(shè)備，它不僅能夠提供定量加氫服務(wù)，還具備非定量加氫功能。這意味著非定量加氫機(jī)可以根據(jù)需求靈活地進(jìn)行加氫操作，而不需要預(yù)先設(shè)定加氫量。這種靈活性為用戶提供了更多的便利性和選擇權(quán)。

加氫機(jī)的主要零部件

加氫機(jī)主要由以下幾個(gè)核心部件組成：

1.高壓氫氣管路：這是加氫機(jī)輸送氫氣的通道，確保氫氣可以從氣源安全地傳輸?shù)狡噧?chǔ)氫瓶。

2.安全附件：安全附件是加氫機(jī)系統(tǒng)中不可或缺的部分，它們?cè)诖_保加氫過(guò)程安全方面發(fā)揮著重要作用。包括但不限于氣體過(guò)濾器、進(jìn)氣閥、質(zhì)量流量計(jì)、加氫軟管、拉斷閥和加氫槍。這些附件確保了加氫過(guò)程中的安全性，通過(guò)過(guò)濾雜質(zhì)、控制流量、緊急切斷等措施防止事故的發(fā)生。

安全閥

安全閥是加氫站加氫裝置最關(guān)鍵的安全部件之一。其作用是防止加氫裝置內(nèi)部氣壓過(guò)高，在超過(guò)規(guī)定范圍后自動(dòng)打開(kāi)，以保證加氫站安全。由于氫氣的易燃易爆特性，安全閥的選擇和使用非常重要。合格的安全閥應(yīng)該是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格測(cè)試和認(rèn)證的，如美國(guó)CSA、中國(guó)CCF、歐盟PED等認(rèn)證。

氫氣檢測(cè)報(bào)警裝置

加氫機(jī)內(nèi)部氫氣易積聚處應(yīng)設(shè)置氫氣檢測(cè)報(bào)警裝置，當(dāng)發(fā)生氫氣泄漏在空氣中含量達(dá)0.4%時(shí)（10%LEL）應(yīng)向加氫站內(nèi)控制系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，當(dāng)發(fā)生氫氣泄漏在空氣中含量達(dá)1.6%（40%LEL）時(shí)應(yīng)向加氫站內(nèi)控制系統(tǒng)發(fā)出停機(jī)信號(hào)，并自動(dòng)關(guān)閉閥門停止加氣。

緊急停車按鈕

加氫機(jī)上應(yīng)設(shè)置緊急停車按鈕，在出現(xiàn)緊急情況按下該按鈕時(shí)，應(yīng)能關(guān)閉閥門，停止加氣，并可以向加氫站內(nèi)控制系統(tǒng)發(fā)出停車信號(hào)。

拉斷閥

拉斷閥在外力作用下自動(dòng)分成的兩部分，可以重新連接，保證加氫機(jī)的繼續(xù)正常工作。這是一種安全防護(hù)措施，可以在緊急情況下迅速切斷氫源。

加氫槍

加氫槍?xiě)?yīng)能與被加注車輛加氫口匹配良好，連接可靠，不泄漏。加氫槍的設(shè)計(jì)應(yīng)確保其只能與更高工作壓力等級(jí)的加氫口連接使用，避免與更低工作壓力等級(jí)的加氫口相連。

3.控制系統(tǒng)：自動(dòng)控制加氫過(guò)程，并與加氫站站控系統(tǒng)、汽車加氫通訊接口等實(shí)時(shí)通訊，保證整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和自動(dòng)化運(yùn)行。

4.顯示器：用于顯示加氫量、加注金額、單價(jià)等信息，為用戶提供直觀的操作界面。

加氫機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)體系

2022年10月12日，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《加氫機(jī)》(標(biāo)準(zhǔn)號(hào)GB/T31138-2022)正式頒布實(shí)施，這一標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布和實(shí)施進(jìn)一步完善氫能標(biāo)準(zhǔn)體系，引領(lǐng)安全、可靠、高效、快速的氫氣加注技術(shù)，保障加氫站安全運(yùn)行，加快加氫機(jī)的技術(shù)發(fā)展與商業(yè)應(yīng)用進(jìn)程。

相比2014年版的GB/T 31138-2014 《汽車用壓縮氫氣加氣機(jī)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，GB/T 31138-2022《加氫機(jī)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在加氫機(jī)系統(tǒng)組成要求、加氫機(jī)技術(shù)要求、加氫機(jī)試驗(yàn)與檢驗(yàn)要求等方面進(jìn)行了修訂和更改。

根據(jù)GB/T 31138-2022標(biāo)準(zhǔn)，汽車用加氫機(jī)技術(shù)要求包括基本功能、外觀與結(jié)構(gòu)、功能及性能要求和安全性要求四個(gè)方面，包含了對(duì)材料性能的要求。

加氫機(jī)的型式批準(zhǔn)

根據(jù)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局2020年第42號(hào)令最新發(fā)布的《實(shí)施強(qiáng)制管理的計(jì)量器具目錄》要求，加氫機(jī)尚未被列入強(qiáng)檢目錄中，但因其功能和用途屬性，以及全國(guó)流量計(jì)量技術(shù)委員會(huì)于2023年9月發(fā)布的關(guān)于對(duì)《壓縮氫氣加氣機(jī)型式評(píng)價(jià)大綱》和《壓縮氫氣加氣機(jī)檢定規(guī)程》征求意見(jiàn)的通知，其與加油機(jī)、加氣機(jī)同樣被列入強(qiáng)檢目錄只是時(shí)間問(wèn)題。

根據(jù)2023年6月1日實(shí)施修訂的《計(jì)量器具新產(chǎn)品管理辦法》第三條規(guī)定，生產(chǎn)者以銷售為目的制造列入《實(shí)施強(qiáng)制管理的計(jì)量器具目錄》，且監(jiān)管方式為型式批準(zhǔn)的計(jì)量器具新產(chǎn)品的，應(yīng)當(dāng)經(jīng)省級(jí)市場(chǎng)監(jiān)督管理部門型式批準(zhǔn)后，方可投入生產(chǎn)。

實(shí)施強(qiáng)檢的計(jì)量器具型式批準(zhǔn)流程

根據(jù)文件要求，型式評(píng)價(jià)項(xiàng)目包括法制管理、外觀及隨機(jī)文件、壓力范圍、流量范圍、最小質(zhì)量變量、計(jì)量性能和功能及性能要求等，評(píng)價(jià)分檢查項(xiàng)目和試驗(yàn)項(xiàng)目?jī)深惞?8項(xiàng)要求。

首先要向生產(chǎn)所在地省級(jí)市場(chǎng)監(jiān)督管理部門申請(qǐng)型式批準(zhǔn)。然后向其提交包括技術(shù)資料、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、總裝圖、電路圖和關(guān)鍵零部件圖、使用說(shuō)明書(shū)、造單位或者技術(shù)機(jī)構(gòu)所做的試驗(yàn)報(bào)告在內(nèi)的材料等候主管部門審批。

加氫機(jī)的檢驗(yàn)和檢測(cè)

加氫機(jī)的周期檢定與型式評(píng)價(jià)一樣，加氫機(jī)被列為強(qiáng)檢目錄后開(kāi)展的確認(rèn)工作，根據(jù)《壓縮氫氣加氣機(jī)檢定規(guī)程》（征求意見(jiàn)稿），加氫機(jī)的檢定包括首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查，檢定工作由經(jīng)計(jì)量授權(quán)的檢定機(jī)構(gòu)實(shí)施，檢定合格的加氫機(jī)，出具檢定證書(shū)。檢定不合格的發(fā)給檢定結(jié)果通知書(shū)，注明不合格項(xiàng)目，并在加氫機(jī)的顯著位置粘貼暫停使用標(biāo)志。后續(xù)檢定周期一般不超過(guò)6個(gè)月。

加氫機(jī)出廠產(chǎn)品檢驗(yàn)包括型式試驗(yàn)和出廠檢驗(yàn)。

型式試驗(yàn)從出廠產(chǎn)品中隨機(jī)抽取，按照GB/T 31138-2022中的基本功能、外觀與結(jié)構(gòu)、功能及性能要求和安全性要求逐項(xiàng)進(jìn)行型式檢驗(yàn)，檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)應(yīng)為通過(guò)資質(zhì)認(rèn)定的第三方檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，檢驗(yàn)報(bào)告全部符合要求的則認(rèn)為產(chǎn)品合格。

出廠檢驗(yàn)由制造廠內(nèi)部質(zhì)量檢驗(yàn)部門按照GB/T 31138-2022中出廠試驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)出廠產(chǎn)品逐臺(tái)檢查，全部項(xiàng)目檢驗(yàn)合格簽發(fā)產(chǎn)品合格證后方可出廠，出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目包括基本功能、外觀和機(jī)構(gòu)、電源適應(yīng)性、耐壓強(qiáng)度、氣密性、掉電保護(hù)和復(fù)顯、緊急停機(jī)、氫氣濃度超限、加注軟管破裂安全和加氫站控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)共10項(xiàng)要求。

加氫機(jī)國(guó)產(chǎn)化情況

目前加氫機(jī)生產(chǎn)和制造均已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，主要核心部件，如：控制系統(tǒng)、加 氫槍、拉斷閥、軟管、流量計(jì)均可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)。

根據(jù)《中國(guó)加氫站產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍(lán)皮書(shū)2022》統(tǒng)計(jì)，截止到2022年7月，國(guó)內(nèi)超過(guò)80座加氫站使用國(guó)產(chǎn)品牌，使用時(shí)間最長(zhǎng)已超過(guò) 6 年，性能和要求均優(yōu)于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)比國(guó)外品牌，當(dāng)前加氫機(jī)核心部件加氫槍的市場(chǎng)份額大部分還是被進(jìn)口產(chǎn)品占據(jù)。但隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)加大研發(fā)力度，積極為加氫槍國(guó)產(chǎn)化替代做出貢獻(xiàn)，國(guó)產(chǎn)加氫槍也逐步獲得了客戶的認(rèn)可。

目前市場(chǎng)上應(yīng)用較多的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家主要是成都安迪生公司制造的加氫槍，其產(chǎn)品在市場(chǎng)上已有幾年的成功應(yīng)用案例，市場(chǎng)份額也在逐步提升。此外液空厚普也積極布局加氫槍的研發(fā)制造，2021 年液空厚普出口韓國(guó)現(xiàn)代的雙槍 70MPa 加氫機(jī)順利完成發(fā)貨，標(biāo)志著液空厚普裝備正式邁出國(guó)門。

加氫機(jī)主要生產(chǎn)企業(yè)

1.國(guó)家能源集團(tuán)

國(guó)家能源集團(tuán)低碳院已于2019年開(kāi)發(fā)完成了我國(guó)首個(gè)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)SAE J2601的35MPa/70MPa加氫機(jī)。低碳院自主開(kāi)發(fā)的35MPa和70MPa快速加氫機(jī)技術(shù)具有兼顧國(guó)際加注協(xié)議和適合國(guó)內(nèi)應(yīng)用加注協(xié)議的特點(diǎn)，多重防超壓、超溫、過(guò)充、靜電保護(hù)、氫泄漏監(jiān)測(cè)保護(hù)、斷電保護(hù)等控制策略和功能。可實(shí)現(xiàn)物流車3-5分鐘、大巴車最快5分鐘加滿，加注能耗降低25%。精準(zhǔn)的氫氣加注實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)技術(shù)，氫氣加注充滿率高達(dá)95%-100%。

2.中船派瑞氫能

派瑞氫能公司是以中船718所四十余年在氫能領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力和工程經(jīng)驗(yàn)為依托，將所有氫能產(chǎn)業(yè)框架的五個(gè)業(yè)務(wù)板塊相關(guān)資源進(jìn)行整合，并進(jìn)行增資后成立的公司。公司加氫機(jī)為雙槍雙面加注，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、操作性強(qiáng)，外觀簡(jiǎn)約大方、科技感強(qiáng)。能滿足整個(gè)產(chǎn)品使用的防爆要求。該加氫機(jī)具有氫氣預(yù)冷及流量控制功能，可實(shí)現(xiàn)高壓氫氣的安全快速加注。

3.東方電氣

東方電氣70MPa加氫機(jī)系統(tǒng)為自主研發(fā)，采用全國(guó)產(chǎn)化控制主板，加氫全程自動(dòng)控制，一鍵式操作，加氫過(guò)程大屏液晶顯示，具備掉電復(fù)顯、故障自助診斷、流量自動(dòng)控制、超壓保護(hù)等功能，并且具備與車載紅外通訊模塊實(shí)時(shí)在線通訊的功能，能實(shí)時(shí)監(jiān)控加氫狀態(tài)與數(shù)據(jù)，安全性上更加有保障。

4.海德利森

海德利森是國(guó)家氫標(biāo)委成員，參與制定了十幾項(xiàng)國(guó)家氫能標(biāo)準(zhǔn)的制定，是國(guó)內(nèi)最大的加氫設(shè)備制造和集成商之一。公司的業(yè)務(wù)范圍主要是高壓超高壓流體應(yīng)用的系統(tǒng)集成，目前的主力產(chǎn)品是加氫站相關(guān)設(shè)備。

5.中集安瑞科

2023年7月，中集氫能香港首座加氫站核心設(shè)備在中集氫能廊坊制造基地成功下線。此次下線的香港首座加氫站核心設(shè)備，集合卸氣、壓縮、制冷、加氫及遠(yuǎn)程在線監(jiān)控等功能。安瑞科（廊坊）能源裝備集成有限公司作為中集氫能廊坊制造基地，已承建多個(gè)國(guó)內(nèi)加氫母站及加氫站項(xiàng)目。

6.厚普股份

厚普股份自2013年起就積極開(kāi)展氫能相關(guān)領(lǐng)域業(yè)務(wù)，目前，公司自主研發(fā)的首臺(tái)70MPa加氫機(jī)已成功應(yīng)用到加氫站中，并突破自動(dòng)調(diào)壓等關(guān)鍵技術(shù)，首次應(yīng)用自主研發(fā)的100MPa加氫流量計(jì)、70MPa加氫槍、70MPa加氫機(jī)控制系統(tǒng)。同時(shí)，加氫機(jī)通過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能采集車輛信息、一鍵充裝，可更智能、更安全、更可控的給氫燃料車輛快速補(bǔ)給，有效提升充裝率，增加續(xù)航里程。

7.國(guó)富氫能

國(guó)富氫能專業(yè)從事氫能“制儲(chǔ)運(yùn)加用”裝備的設(shè)計(jì)、制造與技術(shù)服務(wù)，是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的氫能裝備全產(chǎn)業(yè)鏈整體解決方案供應(yīng)商。2019-2021連續(xù)三年，國(guó)富氫能加氫站市場(chǎng)占有率名列行業(yè)第一，累計(jì)市場(chǎng)占有率為28.40%。

8.正星氫電

正星氫電定位于新能源行業(yè)的技術(shù)開(kāi)發(fā)，加氫站、儲(chǔ)能及充電樁設(shè)備研發(fā)及制造，承建加氫站、油氫氣電合建站，以及加氫站、合建站的投資及運(yùn)營(yíng)。近年來(lái)，正星氫電根據(jù)用戶應(yīng)用場(chǎng)景開(kāi)發(fā)研制了多套35MPa/70MPa加氫站裝備及工藝系統(tǒng)，同時(shí)推出了國(guó)內(nèi)首套35MPa/70MPa一體式加氫機(jī)和國(guó)內(nèi)首套35MPa/70MPa一體式順序控制盤。

9.優(yōu)捷特

優(yōu)捷特清潔能源有限公司作為中石油中石化的CNG/LNG/氫能加注設(shè)備系統(tǒng)的入圍供應(yīng)商，聚焦氫能、LNG、CNG領(lǐng)域，專業(yè)提供加氫站成套設(shè)備及服務(wù)，產(chǎn)品主要包括加氫機(jī)、加氫撬、LNG/CNG加注機(jī)、LNG泵撬、站控系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)等。

10.舜華新能源

上海舜華新能源系統(tǒng)有限公司致力于成為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的氫系統(tǒng)整體解決方案、關(guān)鍵裝備的提供商以及氫能供應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建商，舜華新能源加氫機(jī)產(chǎn)品具有安全性高、加注速度快、換熱體積小，效率高、智能算法，自動(dòng)控制、滿充率（SOC）高、便捷度高，商業(yè)化應(yīng)用更成熟、數(shù)據(jù)分析全面、集成度高等技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。

11.氫楓能源

氫楓能源是專業(yè)從事加氫站投資、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的高新技術(shù)企業(yè)。目前氫楓集團(tuán)已成功自主研發(fā)三款加氫機(jī)，分別為35MPa加氫機(jī)、70MPa加氫機(jī)和35MPa & 70MPa一體化加氫機(jī)，且均已通過(guò)CNAS中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院多項(xiàng)性能檢測(cè)。

12.金星股份

四川金星清潔能源裝備集團(tuán)股份有限公司在氫能領(lǐng)域，金星股份系列加氫機(jī)采用高性能的工控微處理器、高精度的質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量系統(tǒng)、液晶屏顯示器等設(shè)備確保了計(jì)量和計(jì)價(jià)的準(zhǔn)確性。加氫機(jī)采用防爆的電控裝置、拉斷閥、防爆急停按鈕等安全裝置，確保加氫機(jī)在爆炸環(huán)境中使用安全可靠。

素材來(lái)源：德邦證券研究報(bào)告、特嗨氫能檢測(cè)、各加氫設(shè)備企業(yè)官網(wǎng)等