4月底，四部委發出的《關于開展燃料電池汽車示范推廣的通知》（征求意見稿）明確提出，申報城市或城市群應在示范期間實現核心材料、關鍵零部件技術取得突破并產業化的目標。 按照技術攻關難易程度，對各領域率先突破并實現產業化的給予500-1000分/項，積分上不封頂。

經過近30年的發展，我國雖基本形成氫燃料電池汽車產業鏈，但關鍵零部件環節很多依賴進口或國產化率很低，如電堆、質子交換膜、膜電極、催化劑、氣體擴散層、空氣壓縮機、氫氣循環泵等。征求意見稿大力支持關鍵零部件的發展，積分上不封頂，將加速關鍵零部件的國產替代進程，國產關鍵零部件企業將迎來發展的春天。

空氣壓縮機做為氫燃料電池的關鍵零部件之一，是車用燃料電池陰極供氣系統的重要部件，通過對進堆空氣進行增壓，可以提高燃料電池的功率密度和效率，減小燃料電池系統的尺寸。但空壓機的寄生功耗很大，約占燃料電池輔助功耗的80%，其性能直接影響燃料電池系統的效率、緊湊性和水平衡特性。因此，各國的燃料電池項目對空壓機的研究都非常的重視。

全球空壓機市場出現了5種技術路線

1．空壓機技術要求

為實現較高的能量轉換效率，燃料電池內部的化學反應對空氣的溫度、濕度、壓力和流量等參數有著嚴格的要求。但目前廣泛應用的工業壓縮機無法滿足燃料電池對空氣的要求，適用于燃料電池的空壓機需要滿足以下要求：

表1 適用于車用燃料電池的空壓機需滿足的性能需求

2．5種空氣壓縮機技術路線對比

針對不同的燃料電池系統的性能需求，往往需要不同的空壓機與其匹配，常用的空壓機類型有羅茨式、螺桿式、渦旋式和離心式等。由于空壓機的結構和工作原理的不同，空壓機的性能優勢也不盡相同，整體對比下來，離心式空壓機綜合評價******。

表2 空壓機類型及優缺點比較

資料來源：《電源技術》，香橙會研究院

全球空壓機市場競爭格局

全球各大燃料電池汽車生產商對各種類型的空壓機都進行嘗試，離心式空壓機因在功率密度、效率和噪聲等方面具有******的總體效果而被大多數車企青睞。比如本田公司旗下Clarity和現代公司旗下ix35燃料電池汽車使用的是離心式空壓機，戴姆勒旗下******GLC F-Cell燃料電池汽車采用的也是離心式空壓機。

表3 主要燃料電池汽車廠商空壓機類型對比

國外的空壓機技術較為成熟，典型的是Honeywell的離心式壓縮機和Opcon的螺桿式壓縮機，二者已經在多款燃料電池系統中進行了長時間的運行。目前運用于燃料電池的國外空壓機品牌主要有Honeywell（蓋瑞特）、UQM、Rotrex、豐田自動織機、利勃海爾等。根據香橙會數據庫統計，提供燃料電池空壓機還有Fisher、Hanon、TNE、Vairex、Air Squared等企業。

國內燃料電池系統中的空壓機大部分依賴進口或合資企業，但產業經過多年的培育，已有可替代產品問世。

在香橙會氫能數據庫收錄的國內外25家空壓機企業里，勢加透博、金士頓、雪人股份、廣順新能源研發的燃料電池專用空壓機已經有部分裝車應用，個別產品性能可比肩國外一流水平，但國產空壓機市場滲透率依然很低。

表4 國內外涉及空壓機企業一覽

數據來源：香橙會氫能數據庫

據中國氫能源及燃料電池產業白皮書（2019版）預測，2020-2025年中國氫燃料電池汽車產銷達到5萬輛，燃料電池系統比功率達到3.5kW/L，成本達到4000元/kW；2026-2030年達到130萬輛，比功率達到4.5kW/L，成本800元/kW。按照中值計算，2023年成本降為4000元/kW，2030年成本降為800元/kW。

表5 中國燃料電池空壓機成本測算

在滿足燃料電池汽車產銷條件的前提下，未來5年內燃料電池車用空壓機市場規模將達到10億元/年（14.4億元@2023E），未來10年內市場規模將達到100億元/年的量級（124.8@2030E），即到2030年，空壓機國產替代的市場規模將達到百億級別。

6大頭部空壓機企業基本介紹和分析

1．UQM

（1）公司簡介

UQM成立于1967年，是250kW以下動力范圍馬達和逆變器的專業供應商和技術引領者，總部位于美國科羅拉多州Longmont，其在電動、油電混動、插電混動車輛和燃料電池壓縮機系統領域擁有超過50年的經驗，主要開發和生產高功率密度、高效能電動馬達、發電機、電機功率變流器和燃料電池壓縮機，其產品廣泛應用于商用卡客車、汽車、船舶和工業市場。

2019年1月，UQM與丹佛斯達成協議，丹佛斯收購UQM，此次金額約為1億美元，UQM此后加入丹佛斯動力系統事業部。至2019年上半年，UQM在中國主要有五家中國客戶和兩家歐洲客戶。

（2）產品及性能

UQM的燃料電池壓縮機系統采用UQM永磁電機和控制器，搭配使用伊頓壓縮機，分為R340和R410兩種型號，結構形式為四葉羅茨式。

圖1 UQM空壓機

UQM空壓機性能可滿足市場上大多數燃料電池汽車的大部分需求，其單價約15~20萬元/個（包含關稅），主要參數如下。

表6 UQM空壓機性參數

（3）產業化情況

2018年，UQM在中國市場收獲了300萬美元的空壓機訂單，獨占中國市場鰲頭。目前為國內主流空壓機供應商，為巴拉德的指定供貨商，已向中國重汽集團配套供貨。但其曾經供貨包括幾個主要主機廠的客戶并未停止尋找合適的離心式壓縮機。

2．蓋瑞特

美國蓋瑞特是全球動力增壓解決方案的主要供應商，主要開發適用于高效率內燃發動機和混合動力系統的增壓設備。

蓋瑞特研發生產了氫燃料電池用兩級電動壓縮機，采用離心式結構，該款產品已于2016年搭載于本田新一代燃料電池Clarity上。

圖2 蓋瑞特空壓機實物圖

（1）產品性能

蓋瑞特通過采用兩級電動壓縮機的創新設計結構——轉子兩端分別為低壓空壓機和高壓空壓機——能夠******程度地對空氣進行壓縮，為燃料電池堆帶來400千帕壓力、125g/s（該指標全球領先）的增壓氣流量，實現100%無油運行，電池堆輸出密度達到3.1kW/L，壓縮機******功率可達103kW，轉速為10萬r/min。

（2）產業化情況

蓋瑞特已經實現量產及商業化應用，已制定出空壓機到2025年的成本目標。目前應用在本田Clarity氫燃料汽車上的是一代產品，通過更新設計和技術進化，到2021年二代產品的價格要做到一代產品價格的三分之一，在生產量上將達到數萬臺。同時規劃到2025年達到十萬臺量級以上，空壓機成本會降到目前的十分之一左右。

3．利勃海爾

利勃海爾（Liebherr）集團在全球范圍內以工程機械設備、冷藏冷凍設備和鐵路航天設備而著名。利勃海爾專注于制冷領域研發，對壓縮機具備雄厚技術儲備。

圖3 利勃海爾渦輪壓縮機樣機

利勃海爾離心式空壓機已經實現量產，為上海捷氫科技有限公司（以下簡稱“捷氫科技”）供應商，簽約供貨量達數千臺，主要用于捷氫科技P390燃料電池系統產品，該產品搭載于上汽躍進FKY311/FKY312的市政環衛車，為政府采購用車。

4．豐田自動織機

豐田自動織機是豐田集團的起源公司，成立于1926年，2019年被美國商業雜志Fortune評為“最受尊敬的汽車零部件供應商”，其為豐田Mirai燃料電池系統零部件供應商。

（1）產品及性能

豐田自動織機產品為六葉螺旋羅茨式空壓機，與傳統羅茨式空壓機中葉輪與軸向平行不同，其葉輪呈現螺旋狀，技術完全自有。

圖4 豐田羅茨式空壓機

******輸出功率為20kW，******轉速可達12500r/min。低負荷時效率達50%以上，高負荷時效率達60%以上。低負荷時空氣流量約為0.1N·m3/min，高負荷時空氣流量5N·m3/min，******壓縮比為3。

（2）產業化情況

豐田自動織機僅向豐田汽車供應空壓機，由于豐田自動織機與豐田汽車有股權關系，采購價格不詳。

2019年6月28日，Mirai第10000輛正式下線，其空氣壓縮機實現量產，實車裝機量亦超過萬臺。

5．勢加透博

（1）公司簡介

勢加透博（北京）科技有限公司（以下簡稱“勢加透博”）于2011年1月創立，主要從事高性能透平機械技術開發、工程服務、測試服務及解決方案。經過近9年創業卓越發展，目前已成為國內高性能透平機械核心技術研制服務和創新研發的領軍品牌。

勢加透博在2017年提出了Turbo+創新發展戰略，基于無油高速葉輪機械共性技術，結合氫能和燃料電池產業的發展需求，將多年積累的核心技術，創新地應用于清潔能源和清潔動力兩大領域。突破了高效低比轉速壓氣機、動壓氣浮軸承、高速電機控制等核心關鍵技術，成功研發了XT-FCC系列氣懸浮空壓機，覆蓋25kW-150kW燃料電池系統需求。2019年公司產品已有批量交付，技術指標達到國際先進水平，填補了國內燃料電池無油離心空壓機的空白。

（2）產品及性能

勢加透博已完成XT-FCC燃料電池無油離心空壓機系列化研制，全方位覆蓋30-150kW燃料電池系統需求，是國內少數能夠匹配60kW以上燃料電池系統的公司。

以XT-FCC300空壓機為例介紹各項性能參數。機組由兩級離心葉輪、高速永磁同步電機和車用級動壓氣浮軸承組成，用于為燃料電池系統提供潔凈無油的壓縮空氣。額定點的流量為108g/s，壓比2.5；功耗比傳統解決方案少1/3（比目前市場上所有國內外同類競品降低功耗10%以上），噪聲指標低40dBA以上（比高速直驅同類競品噪聲指標低5dBA）。

其產品可靠性和耐久性方面，已開展耐隨機振動和耐沖擊試驗，在全轉速范圍內符合GB/T 31467.3-2015要求；已開展啟停測試，啟停壽命20萬次，遠超行業常用標準。

圖5勢加透博空壓機

（3）產業化情況

從2018年6月首臺樣機進入評測和優化迭代以來，已經累計完成5000多小時臺架測試，啟停壽命考核、振動與沖擊考核、環境試驗考核、道路工況耐久運行考核等DV測試。

2018年12月底開始國內外10多家客戶樣機測試，XT-FCC300（匹配50-90kW系統）、XT-FCC160（匹配30-50kW系統）、XT-FCC400（匹配90-150kW系統）均以優異性能獲得了高度好評。

目前已簽訂單客戶有新源動力、億華通、上海重塑、江蘇清能、中車、中汽研、武漢長海電堆等。2019年已簽訂單550臺，截至2020年2月新增在手訂單250臺，合計800臺。截至目前已經交付100多套，2020年保守估計可交付500臺。

國產自研技術是勢加透博的一個重要標簽。同時，在大功率、重載領域，勢加透博空壓機在國內無太多競爭對手。

2020年，隨著關鍵客戶的訂單釋放，勢加透博的行業領先地位將進一步確立。