2月27日-3月1日，第15屆國際氫能及燃料電池博覽會(FCEXPO2019)在日本東京有明展覽中心盛大舉辦。本次展會吸引了全球17個國家270家企業(yè)參展，無論是參展企業(yè)數(shù)量、參展人員規(guī)格層次，還是產(chǎn)業(yè)鏈展品的豐富程度，都堪稱是全球同類型展會之最。

作為前沿產(chǎn)品技術的“風向標”，本次展會上的空壓機產(chǎn)品頗令人關注。適用于燃料電池的空壓機有別于傳統(tǒng)空壓機，由于技術門檻極高，目前中國擁有空壓機研發(fā)技術能力的企業(yè)寥寥無幾，批量生產(chǎn)能力更是亟待突破。

作為空壓機國產(chǎn)化突破進程中的代表企業(yè)之一，勢加透博潔凈動力如皋有限公司(下稱“勢加透博”)展出的燃料電池空壓機XT-FCC產(chǎn)品吸引了大量的國內(nèi)外觀眾蒞臨參觀。勢加透博在空壓機研發(fā)生產(chǎn)方面有哪些心得？有哪些成功經(jīng)驗值得同行借鑒？為此，高工氫電在展會期間對勢加透博創(chuàng)始人&執(zhí)行董事張學鋒進行了專訪。

以下是專訪實錄：

勢加透博成立于2011年，擁有8年的產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)驗及深厚的市場認知，請問公司氫燃料電池空壓機核心技術體現(xiàn)在哪些方面？該產(chǎn)品是否有實際應用案例可供參考？

張學鋒：勢加透博一直扎根高端葉輪機械的研制服務，經(jīng)過8年歷練，已經(jīng)成為行業(yè)的領先品牌。自2016年起，公司經(jīng)過充分調(diào)研，立項投入燃料電池無油離心空壓機的研制，這是公司投入了大量精力的自主研發(fā)產(chǎn)業(yè)化項目。

近三年的時間里，公司突破了高效低比轉速壓氣機、動壓氣浮軸承、高速電機及高頻控制等核心關鍵技術壁壘，成功研發(fā)了XT-FCC系列氣懸浮空壓機(產(chǎn)品系列可完美覆蓋30-150kW電堆的潔凈供氣系統(tǒng)需求)。

我們的首批樣機“XT-FCC300先鋒1號”已經(jīng)交付客戶進行系統(tǒng)匹配和性能評估測試，獲得高度評價。作為一家有著正向開發(fā)能力的公司，我們能夠最大程度滿足客戶同步開發(fā)需求和系統(tǒng)最優(yōu)性能匹配。

作為氫燃料電池系統(tǒng)核心部件之一，空壓機必須滿足哪些技術需求才能真正適用在燃料電池當中？

張學鋒：為實現(xiàn)盡量高的能量轉換效率，燃料電池內(nèi)部的化學反應對空氣的溫度、濕度、壓力和流量等參數(shù)有著嚴格的要求。但目前廣泛應用的工業(yè)壓縮機無法滿足燃料電池對供氣特性的要求。因此設計開發(fā)一個性能優(yōu)越并能很好地與燃料電池系統(tǒng)進行匹配的壓縮機，對于燃料電池的性能提升和產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關重要。

如果說電堆是燃料電池動力系統(tǒng)的心臟，那無油空壓機就是強勁的肺，是燃料電池系統(tǒng)非常重要的組成部分。“心-肺功能”基本決定了燃料電池的技術水平和性能指標。

我們始終認為燃料電池空壓機不同于常規(guī)空壓機，也有別于傳統(tǒng)發(fā)動機的電子增壓器，它應該是一個新物種，適用于燃料電池的空壓機需要滿足絕對無油、低噪聲、高可靠性、高效、小型化、工作范圍寬、良好的動態(tài)響應能力、良好的熱管理、低成本等諸多嚴苛要求。

高工氫電：氫燃料電池系統(tǒng)核心部件空壓機設計存在哪些難點？

張學鋒：離心式空壓機是氫燃料電池的核心零部件，其代表了空壓機行業(yè)的最高水平，涉及到空氣動力學、傳熱學、振動力學、機械、電機、電控、材料以及高精加工等眾多學科。

空壓機研發(fā)不僅需要攻克多個單項技術，而且需要集成這些單項技術，使得機組安全高效的運行。這些單項技術包括:高效寬范圍的離心式空壓機氣動設計與加工、彈性箔片式動壓氣浮軸承設計和制造、超高速電機設計和制造、超高頻永磁同步電機控制器設計;集成技術包括熱管理設計與高速轉子轉子動力學設計與分析等。

作為一家為100多家企業(yè)(包括特種航天動力)提供過設計咨詢服務的葉輪機械的研制服務公司，目前我們已經(jīng)完全掌握了壓氣機的設計與制造、氣浮軸承的設計與制造和超高速電機的設計與制造。

而且我們與供應商一起定制開發(fā)的永磁同步電機高頻控制器，可以很好地匹配各種機型。此外，每個部件設計都存在相應的技術挑戰(zhàn)，需要我們?nèi)ニ伎既绾螜嗪饫?，把這些核心部件有效地整合在一起，這需要多學科領域非常豐富的工程技術積累和權衡，比如如何在實現(xiàn)小型化的基礎上，又不犧牲太多的性能和工況范圍。這些研發(fā)突破和優(yōu)化迭代都是在勢加透博多年高端研發(fā)經(jīng)驗積累的基礎上，團隊通過長時間攻堅克難實現(xiàn)的。

三年來，勢加透博空壓機始終堅持走高速直驅離心技術路線。現(xiàn)在回過頭來看，我們的技術路線選擇是非常正確的。大部分部件包括軸承、電機和控制器等都能夠在國內(nèi)制造和生產(chǎn)，我們在產(chǎn)業(yè)化降低成本上的優(yōu)勢是比較明顯的。

因為每家客戶的系統(tǒng)設計各不相同，唯有把空壓機與系統(tǒng)的最佳匹配定制設計做好，才能實現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)性能達到最佳。為此，我們在系列化設計時規(guī)劃了獨特的XT-FCC技術架構，在統(tǒng)一底層技術和設計架構之上，有非常靈活的擴展性和定制性。這個設計構想類似于GELeapX特種發(fā)動機，同樣產(chǎn)品技術架構，為了匹配不同飛機客戶系統(tǒng)性能需求，衍生出來LeapA(空客)、LeapB(波音)、LeapC(中國商飛)幾個重要客戶型號。

勢加透博作為具備極強正向開發(fā)能力的團隊，正可充分發(fā)揮我們的技術研發(fā)優(yōu)勢，與我們的客戶緊密協(xié)同研發(fā)，在XT-FCC技術架構上共同快速研發(fā)拿出重點客戶專屬定制的產(chǎn)品版本，以達到不同客戶對系統(tǒng)性能的極致需求，同時這也有助于燃料電池系統(tǒng)客戶建立起他們各自的競爭優(yōu)勢和技術壁壘。

產(chǎn)品研發(fā)對原材料是否有所考究？

張學鋒：采用合適的原材料是實現(xiàn)產(chǎn)品設計意圖的基礎。在機械結構部件方面，作為面向車用行業(yè)的產(chǎn)品定位，我們優(yōu)先選用車用體系的原材料、供應鏈和質量管理體系。針對某些關鍵零部件，我們也會選擇特種級的材料，比如高溫合金。

同時我們也在嘗試用一些新型材料，以進一步提升產(chǎn)品性能，目前不同方案路線正在并行測試優(yōu)化中。勢加透博團隊具有非常深厚的特種動力研發(fā)和制造服務背景，在高端研制服務項目的工程技術經(jīng)驗積累能夠跨界應用到車用領域。

截至目前，勢加透博空壓機市場拓展情況如何？

張學鋒：我們的市場定位很清晰：1、始終保持技術引領，以扎實而持續(xù)的研發(fā)能力，做到性能指標業(yè)界No.1；2、緊隨行業(yè)發(fā)展需求做好我們的成本控制，不再讓行業(yè)被國外品牌卡脖子；3、打造最專業(yè)的服務團隊，經(jīng)過幾年創(chuàng)業(yè)發(fā)展，我們目前在北京、上海、成都、西安、江蘇如皋都建立了我們的團隊和基地，可實現(xiàn)快速交付、即時服務。

2019年應該是我們市場開始放量的一年，我們會緊跟行業(yè)客戶需求，來配置我們的產(chǎn)能計劃。某種程度上，我們產(chǎn)品的市場需求量主要還取決于國家政策的升級動態(tài)，以及行業(yè)客戶對中高壓燃料電池系統(tǒng)研發(fā)和產(chǎn)品化的進展。

目前市場上主流的空壓機類型都有哪些？預計未來哪種類型能夠占據(jù)較大的市場份額？

張學鋒：空壓機是燃料電池系統(tǒng)空氣供應系統(tǒng)的重要部件，針對不同的燃料電池系統(tǒng)的性能需求，往往需要不同的空氣壓縮機與其匹配，常用的空壓機類型有螺桿式、離心式、渦旋式和羅茨式空壓機等。

離心式壓縮機在功率密度、效率、噪聲等方面具有最好的綜合效果，被認為是最有前途的空氣增壓方式之一。從目前國內(nèi)外的研究發(fā)展方向來看，離心式空氣壓縮機將是今后主流的發(fā)展方向。同時，隨著燃料電池系統(tǒng)對空氣供應系統(tǒng)性能要求的提高，離心式空壓機與渦輪匹配工作勢必將成為燃料電池用空壓機未來發(fā)展的主要趨勢。

但離心式空壓機在低流量時會發(fā)生喘振現(xiàn)象，這將嚴重影響系統(tǒng)的性能和空壓機的使用壽命。勢加透博開發(fā)的離心式空壓機具有更寬的穩(wěn)定運行范圍，在小流量工況下，可以實現(xiàn)更大的壓力升高率，有利于空壓機在低流量高壓比工況下正常運行而不發(fā)生喘振。

相較于國外的空壓機產(chǎn)品，國內(nèi)產(chǎn)品與其差距體現(xiàn)在哪些地方？分別需要從哪些方面進行突破？

張學鋒：目前世界范圍內(nèi)，尚未有完全成熟的、完全滿足用戶要求的產(chǎn)品。國外的某些廠家起步稍早，國內(nèi)外空壓機技術水平有一定的距離，但這個距離是我們可以努力追上的。

我們“XT-FCC300先鋒1號”客戶評測的結果數(shù)據(jù)已經(jīng)表明，產(chǎn)品性能在很多方面已經(jīng)超過國外競品。國外產(chǎn)品也不是完美的，在核心技術的突破上，其實國內(nèi)外面臨同樣的挑戰(zhàn)和問題。隨著中國市場的大力發(fā)展，我們相信中國品牌在很多方面反而更具優(yōu)勢，我們非常堅定地相信一定會有中國品牌在這個領域賽馬勝出。

在這樣的背景下，我們應該抓住難得機會，充分發(fā)揮自己獨特技術優(yōu)勢，扎實做好如下幾方面工作：緊密與動力系統(tǒng)協(xié)同研發(fā)，需求牽引、技術推動；多學科跨界應用，產(chǎn)學研緊密合作；腳踏實地往前沖，不斷積累產(chǎn)品研發(fā)數(shù)據(jù)。

據(jù)了解，現(xiàn)階段是空壓機的市場導入期，也是空壓機制造商進入氫燃料電池市場的機會，對此您有怎樣的看法？

張學鋒：我們期待更多國內(nèi)有實力和優(yōu)質的企業(yè)加入這個市場。有良性的競爭才有行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和技術升級，共同促進燃料電池產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展。