2月27日-3月1日，第15屆國(guó)際氫能及燃料電池博覽會(huì)(FCEXPO2019)在日本東京有明展覽中心盛大舉辦。本次展會(huì)吸引了全球17個(gè)國(guó)家270家企業(yè)參展，無(wú)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(huì)之最。

作為前沿產(chǎn)品技術(shù)的“風(fēng)向標(biāo)”，本次展會(huì)上的空壓機(jī)產(chǎn)品頗令人關(guān)注。適用于燃料電池的空壓機(jī)有別于傳統(tǒng)空壓機(jī)，由于技術(shù)門(mén)檻極高，目前中國(guó)擁有空壓機(jī)研發(fā)技術(shù)能力的企業(yè)寥寥無(wú)幾，批量生產(chǎn)能力更是亟待突破。

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

以下是專訪實(shí)錄：

勢(shì)加透博成立于2011年，擁有8年的產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)驗(yàn)及深厚的市場(chǎng)認(rèn)知，請(qǐng)問(wèn)公司氫燃料電池空壓機(jī)核心技術(shù)體現(xiàn)在哪些方面？該產(chǎn)品是否有實(shí)際應(yīng)用案例可供參考？

張學(xué)鋒：勢(shì)加透博一直扎根高端葉輪機(jī)械的研制服務(wù)，經(jīng)過(guò)8年歷練，已經(jīng)成為行業(yè)的領(lǐng)先品牌。自2016年起，公司經(jīng)過(guò)充分調(diào)研，立項(xiàng)投入燃料電池?zé)o油離心空壓機(jī)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(xiàng)目。

近三年的時(shí)間里，公司突破了高效低比轉(zhuǎn)速壓氣機(jī)、動(dòng)壓氣浮軸承、高速電機(jī)及高頻控制等核心關(guān)鍵技術(shù)壁壘，成功研發(fā)了XT-FCC系列氣懸浮空壓機(jī)(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(jī)“XT-FCC300先鋒1號(hào)”已經(jīng)交付客戶進(jìn)行系統(tǒng)匹配和性能評(píng)估測(cè)試，獲得高度評(píng)價(jià)。作為一家有著正向開(kāi)發(fā)能力的公司，我們能夠最大程度滿足客戶同步開(kāi)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(jī)必須滿足哪些技術(shù)需求才能真正適用在燃料電池當(dāng)中？

張學(xué)鋒：為實(shí)現(xiàn)盡量高的能量轉(zhuǎn)換效率，燃料電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)對(duì)空氣的溫度、濕度、壓力和流量等參數(shù)有著嚴(yán)格的要求。但目前廣泛應(yīng)用的工業(yè)壓縮機(jī)無(wú)法滿足燃料電池對(duì)供氣特性的要求。因此設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一個(gè)性能優(yōu)越并能很好地與燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行匹配的壓縮機(jī)，對(duì)于燃料電池的性能提升和產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。

如果說(shuō)電堆是燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)的心臟，那無(wú)油空壓機(jī)就是強(qiáng)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(shù)水平和性能指標(biāo)。

我們始終認(rèn)為燃料電池空壓機(jī)不同于常規(guī)空壓機(jī)，也有別于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的電子增壓器，它應(yīng)該是一個(gè)新物種，適用于燃料電池的空壓機(jī)需要滿足絕對(duì)無(wú)油、低噪聲、高可靠性、高效、小型化、工作范圍寬、良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力、良好的熱管理、低成本等諸多嚴(yán)苛要求。

高工氫電：氫燃料電池系統(tǒng)核心部件空壓機(jī)設(shè)計(jì)存在哪些難點(diǎn)？

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

空壓機(jī)研發(fā)不僅需要攻克多個(gè)單項(xiàng)技術(shù)，而且需要集成這些單項(xiàng)技術(shù)，使得機(jī)組安全高效的運(yùn)行。這些單項(xiàng)技術(shù)包括:高效寬范圍的離心式空壓機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)與加工、彈性箔片式動(dòng)壓氣浮軸承設(shè)計(jì)和制造、超高速電機(jī)設(shè)計(jì)和制造、超高頻永磁同步電機(jī)控制器設(shè)計(jì);集成技術(shù)包括熱管理設(shè)計(jì)與高速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)與分析等。

作為一家為100多家企業(yè)(包括特種航天動(dòng)力)提供過(guò)設(shè)計(jì)咨詢服務(wù)的葉輪機(jī)械的研制服務(wù)公司，目前我們已經(jīng)完全掌握了壓氣機(jī)的設(shè)計(jì)與制造、氣浮軸承的設(shè)計(jì)與制造和超高速電機(jī)的設(shè)計(jì)與制造。

而且我們與供應(yīng)商一起定制開(kāi)發(fā)的永磁同步電機(jī)高頻控制器，可以很好地匹配各種機(jī)型。此外，每個(gè)部件設(shè)計(jì)都存在相應(yīng)的技術(shù)挑戰(zhàn)，需要我們?nèi)ニ伎既绾螜?quán)衡利弊，把這些核心部件有效地整合在一起，這需要多學(xué)科領(lǐng)域非常豐富的工程技術(shù)積累和權(quán)衡，比如如何在實(shí)現(xiàn)小型化的基礎(chǔ)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(shì)加透博多年高端研發(fā)經(jīng)驗(yàn)積累的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間攻堅(jiān)克難實(shí)現(xiàn)的。

三年來(lái)，勢(shì)加透博空壓機(jī)始終堅(jiān)持走高速直驅(qū)離心技術(shù)路線。現(xiàn)在回過(guò)頭來(lái)看，我們的技術(shù)路線選擇是非常正確的。大部分部件包括軸承、電機(jī)和控制器等都能夠在國(guó)內(nèi)制造和生產(chǎn)，我們?cè)诋a(chǎn)業(yè)化降低成本上的優(yōu)勢(shì)是比較明顯的。

因?yàn)槊考铱蛻舻南到y(tǒng)設(shè)計(jì)各不相同，唯有把空壓機(jī)與系統(tǒng)的最佳匹配定制設(shè)計(jì)做好，才能實(shí)現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)性能達(dá)到最佳。為此，我們?cè)谙盗谢O(shè)計(jì)時(shí)規(guī)劃了獨(dú)特的XT-FCC技術(shù)架構(gòu)，在統(tǒng)一底層技術(shù)和設(shè)計(jì)架構(gòu)之上，有非常靈活的擴(kuò)展性和定制性。這個(gè)設(shè)計(jì)構(gòu)想類似于GELeapX特種發(fā)動(dòng)機(jī)，同樣產(chǎn)品技術(shù)架構(gòu)，為了匹配不同飛機(jī)客戶系統(tǒng)性能需求，衍生出來(lái)LeapA(空客)、LeapB(波音)、LeapC(中國(guó)商飛)幾個(gè)重要客戶型號(hào)。

勢(shì)加透博作為具備極強(qiáng)正向開(kāi)發(fā)能力的團(tuán)隊(duì)，正可充分發(fā)揮我們的技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢(shì)，與我們的客戶緊密協(xié)同研發(fā)，在XT-FCC技術(shù)架構(gòu)上共同快速研發(fā)拿出重點(diǎn)客戶專屬定制的產(chǎn)品版本，以達(dá)到不同客戶對(duì)系統(tǒng)性能的極致需求，同時(shí)這也有助于燃料電池系統(tǒng)客戶建立起他們各自的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和技術(shù)壁壘。

產(chǎn)品研發(fā)對(duì)原材料是否有所考究？

張學(xué)鋒：采用合適的原材料是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)意圖的基礎(chǔ)。在機(jī)械結(jié)構(gòu)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(yīng)鏈和質(zhì)量管理體系。針對(duì)某些關(guān)鍵零部件，我們也會(huì)選擇特種級(jí)的材料，比如高溫合金。

同時(shí)我們也在嘗試用一些新型材料，以進(jìn)一步提升產(chǎn)品性能，目前不同方案路線正在并行測(cè)試優(yōu)化中。勢(shì)加透博團(tuán)隊(duì)具有非常深厚的特種動(dòng)力研發(fā)和制造服務(wù)背景，在高端研制服務(wù)項(xiàng)目的工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)積累能夠跨界應(yīng)用到車用領(lǐng)域。

截至目前，勢(shì)加透博空壓機(jī)市場(chǎng)拓展情況如何？

張學(xué)鋒：我們的市場(chǎng)定位很清晰：1、始終保持技術(shù)引領(lǐng)，以扎實(shí)而持續(xù)的研發(fā)能力，做到性能指標(biāo)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(guó)外品牌卡脖子；3、打造最專業(yè)的服務(wù)團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò)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(tuán)隊(duì)和基地，可實(shí)現(xiàn)快速交付、即時(shí)服務(wù)。

2019年應(yīng)該是我們市場(chǎng)開(kāi)始放量的一年，我們會(huì)緊跟行業(yè)客戶需求，來(lái)配置我們的產(chǎn)能計(jì)劃。某種程度上，我們產(chǎn)品的市場(chǎng)需求量主要還取決于國(guó)家政策的升級(jí)動(dòng)態(tài)，以及行業(yè)客戶對(duì)中高壓燃料電池系統(tǒng)研發(fā)和產(chǎn)品化的進(jìn)展。

目前市場(chǎng)上主流的空壓機(jī)類型都有哪些？預(yù)計(jì)未來(lái)哪種類型能夠占據(jù)較大的市場(chǎng)份額？

張學(xué)鋒：空壓機(jī)是燃料電池系統(tǒng)空氣供應(yīng)系統(tǒng)的重要部件，針對(duì)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(jī)與其匹配，常用的空壓機(jī)類型有螺桿式、離心式、渦旋式和羅茨式空壓機(jī)等。

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

但離心式空壓機(jī)在低流量時(shí)會(huì)發(fā)生喘振現(xiàn)象，這將嚴(yán)重影響系統(tǒng)的性能和空壓機(jī)的使用壽命。勢(shì)加透博開(kāi)發(fā)的離心式空壓機(jī)具有更寬的穩(wěn)定運(yùn)行范圍，在小流量工況下，可以實(shí)現(xiàn)更大的壓力升高率，有利于空壓機(jī)在低流量高壓比工況下正常運(yùn)行而不發(fā)生喘振。

相較于國(guó)外的空壓機(jī)產(chǎn)品，國(guó)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(jìn)行突破？

張學(xué)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(guó)外的某些廠家起步稍早，國(guó)內(nèi)外空壓機(jī)技術(shù)水平有一定的距離，但這個(gè)距離是我們可以努力追上的。

我們“XT-FCC300先鋒1號(hào)”客戶評(píng)測(cè)的結(jié)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(guò)國(guó)外競(jìng)品。國(guó)外產(chǎn)品也不是完美的，在核心技術(shù)的突破上，其實(shí)國(guó)內(nèi)外面臨同樣的挑戰(zhàn)和問(wèn)題。隨著中國(guó)市場(chǎng)的大力發(fā)展，我們相信中國(guó)品牌在很多方面反而更具優(yōu)勢(shì)，我們非常堅(jiān)定地相信一定會(huì)有中國(guó)品牌在這個(gè)領(lǐng)域賽馬勝出。

在這樣的背景下，我們應(yīng)該抓住難得機(jī)會(huì)，充分發(fā)揮自己獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢(shì)，扎實(shí)做好如下幾方面工作：緊密與動(dòng)力系統(tǒng)協(xié)同研發(fā)，需求牽引、技術(shù)推動(dòng)；多學(xué)科跨界應(yīng)用，產(chǎn)學(xué)研緊密合作；腳踏實(shí)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(jī)的市場(chǎng)導(dǎo)入期，也是空壓機(jī)制造商進(jìn)入氫燃料電池市場(chǎng)的機(jī)會(huì)，對(duì)此您有怎樣的看法？

張學(xué)鋒：我們期待更多國(guó)內(nèi)有實(shí)力和優(yōu)質(zhì)的企業(yè)加入這個(gè)市場(chǎng)。有良性的競(jìng)爭(zhēng)才有行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和技術(shù)升級(jí)，共同促進(jìn)燃料電池產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展。