甲醇制氢发电系统技术要求讲课稿

1、广东省地方标准甲醇制氢发电系统技术要求编制说明甲醇制氢发电系统技术要求地方标准编制组2017 年 10 月广东省地方标准甲醇制氢发电系统技术要求编制说明一、制定标准的背景近年来，国家大力推行新能源汽车的发展。中国制造 2025提出的“节 能与新能源汽车” 作为重点发展领域； 国家十二五、 十三五规划中明确提出了新 能源汽车被定为继风能、 太阳能之后的新型新能源战略发展产业。 新能源汽车的 发展被认为是当下新能源领域发展的突出方向， 全国各大企业相继推出纯电动汽 车、混合动力汽车、 氢能源动力车以及燃料电池汽车等， 新能源汽车相应的标准 领域也在不断的发布完善。2016年 4月 7日，国家发改委

2、、国家能源局下发了能源技术革命创新行 动计划（ 2016-2030 年）（下称计划）。计划明确了我国能源技术革 命目标，旨在提升我国能源自主创新能力， 掌握新能源关键利用技术， 降低在能 源技术装备、 关键部件及材料的对外依存度， 提升我国能源产业国际竞争力， 能 源技术创新体系初步形成。 计划 中将氢能与燃料电池技术创新作为重点任务 之一，分布式制氢技术、氢气纯化技术及氢气 / 空气聚合物电解质膜燃料电池 （PEMFC技术均是优先研发与示范推广的重点技术。甲醇制氢发电是一种新型的能源转换和利用技术， 是制氢技术和发电技术的 科学集成， 它是甲醇和水以一定比例混合， 通过汽化催化重整纯化产出高

3、纯 度氢气，氢气再经过燃料电池发电系统将化学能转化成电能、热能的综合技术， 这是国际领先的创新技术。甲醇制氢发电技术符合分布、 便携的发电要求， 是一种可以替代汽柴油发电 机的创新科技。 可以利用在通讯基站电源、 新能源汽车充电装置、 新能源汽车等 领域。甲醇制氢发电技术， 能为各类产品提供稳定的电力供应， 大至飞机、卡车、 汽车的动力系统，小至手机、电脑的充电。分布、便携的特点使得其适合推广至 大众生活当中，而且，该项技术大大减少在能源利用过程中对环境造成的危害， 符合环境可持续发展。 目前，已有多家公司研发和应用甲醇制氢发电系统， 并实 现产品的市场使用，包括水氢发电机、水氢通信基站、水氢

4、充电基础设备、水氢 观光车、 水氢低速燃料汽车等各类产品。 在应用实践中， 甲醇制氢发电系统的小 型化产氢发电能力和环保可行性得到使用者的普遍认同。 许多从事甲醇制氢发电 相关研究的机构、 企业，着力于甲醇制氢发电技术的研发和应用， 市场上出现的 甲醇制氢发电技术的衍生产品越来越多。目前，我国在氢能、燃料电池以及新能源汽车领域均建立起了初步的标准体 系，三大领域均进行术语、技术、安全、试验、使用等多方面标准化规范工作。 但是，综合三个领域的标准体系， 针对分布式、 便携式的甲醇制氢发电一体机技 术的标准却鲜有出现。 随着甲醇制氢发电技术的推广应用， 越来越多运用甲醇制 氢发电技术的产品将进入市

5、场， 技术标准参差不齐将导致产品的实用性偏低， 甚 至造成安全问题， 影响甲醇制氢发电技术的应用与发展。 因此，广东合即得能源 科技有限公司基于自身对甲醇制氢发电技术（水氢技术）长年累积的研发经验， 提出并着手起草甲醇制氢发电技术的相关标准， 旨在用于规范管理甲醇制氢发电 行业，引导利用此技术的行业及相关行业的有序对接和发展， 填补我国在小型化 甲醇制氢发电领域的标准空白， 规范小型化甲醇制氢发电领域的技术要求， 保证 相关产品质量，提供环保和安全保障，促进甲醇制氢发电行业的稳定发展。二、标准的任务来源及参与单位2016年 9 月，广东合即得能源科技有限公司向广东省质量技术监督局提出 了制定广

6、东省地方标准 甲醇制氢发电系统技术要求 的项目申请， 同时开始该 标准的研究制定工作， 在组织上拟定了相关的措施， 在技术方面进行了前期的准 备。2017年 2 月，广东省质量技术监督局下达了该项目的制定计划任务，详见 广东省质监局关于批准下达 2016 年省地方标准制修订计划项目（第二批）的 通知（粤质监标函 2017106 号）。本标准由广东合即得能源科技有限公司、广东能态科技投资有限公司、广 东省标准化研究院、 东莞市标准化协会等单位联合提出和起草， 广东省质量技术 监督局归口。三、标准的编制过程2016年 8 月，向华、黄平等人对甲醇制氢发电系统的汽化、重整催化、纯 化及发电等关键材料

7、、 技术要求进行梳理研究， 明确提出本标准立项需求， 明确 定位本标准项目申报， 同时开展了相关预研工作。 经过广泛收集整理有关的国内 外标准信息和文献资料， 召开多次讨论会， 深入进行探讨， 初步形成了标准的大 纲，于 2016年 12月，申请广东省地方标准立项。 2017年 2月，广东省质量技 术监督局下达了该项目的制定计划任务。2017年 3月 9日，成立编制组，并召开第一次工作会议，进行标准技术分 析并确定标准框架； 对本标准及所需检测仪器的技术相关方面展开讨论， 对本标 准实施的可能性进行分析，并对标准起草的任务进行分工。2017年 3-4 月，根据标准的基本框架进行修改， 最终确定

8、标准为 6 个部分： 范围、规范性引用文件、术语与定义、技术要求、试验与检测、标志、包装、运 输和贮存。2017年 3月 21日，编制组成员何杰、叶国辉等人到广东省东莞市质量监督 检测中心开展标准起草交流和座谈， 借鉴珠东莞质检中心在高低温测试及电安全 等方面的测试经验，对甲醇制氢发电系统适用性上进行讨论分析。2017年 4月 26 日，完成标准草案第一稿。根据标准框架，编写标准的第一 稿；召开编制组会议，对第一稿提出修改意见。2017年 5月-6 月，完成标准草案第二稿。 根据标准第一稿和会议讨论结果， 编写标准第二稿；召开编制组会议，对第二稿提出修改意见。2017年 7 月-8 月，完成标

9、准草案第三稿。编制组成员发表各自的观点，根 据标准第二稿和会议讨论结果，并开始标准草案第四稿。2017年 8月 11日-9 月 6日，向华、黄平等人按照编制组意见和建议，重 新修改第三稿内容，形成标准草案第四稿。2017年 9月 7日，广东省标准化研究院对标准草案第四稿提出修改意见和 建议，并对标准排版进行修改。2017年 9月 8日-9 月 25日，向华、黄平等人根据广东省标准化研究院所 提意见和建议，修改完善标准草案第四稿，形成本标准征求意见稿。四、标准的编制原则本标准的编制遵循以下原则：1）保持标准的先进性 结合我国国情积极采用国际标准和国内先进标准，在充分调查研究的基础 上，认真分析国

10、内外同类技术标准的技术水平， 在预期可达到的条件下， 积极地 把先进技术纳入标准，提高标准技术水平。2）保证标准的适用性 在确定试验工况和试验条件时，既不让标准的测试工况要求太过于宽泛导 致测试结果的不可靠和重复性差； 也不过分死板， 导致标准的可操作性不强。 本 标准充分利用物质平衡和能量平衡， 通过检测一些容易检测的数据来代替检测一 些工况恶劣、检测难度大的项目；此外，本标准还提供了大量的经验数据，以上 在保证了数据的准确性的条件下，可以有效降低现场工作的强度和难度。3）注重标准的经济性和社会效益 编写标准草案时从实际需要出发，不追求高性能、高指标，避免造成经济 浪费。五、标准的整体结构本

11、标准内容主要包括最终确定标准为 6 个部分：范围、规范性引用文件、 术语与定义、技术要求、试验方法、标志、包装、运输和贮存。六、标准的主要内容及条款解析1）标准的适用范围 本标准规定了甲醇制氢发电系统的术语和定义、技术要求、试验与测试、 标志、包装、运输和贮存。2）术语和定义本标准规定了水氢原料、甲醇制氢发电系统等 2 个术语和定义。3）技术要求 技术要求包括环境要求、结构要求、原料要求、安全要求、电磁兼容性、绝缘电阻、抗电强度、功能要求、噪音等方面a）环境要求包括环境空气温度、环境相对湿度以及海拔高度的要求，三个 参数考虑到系统本身性能及广东省环境气候条件来设定。 此外，特殊的环境条件 需要

12、额外拟定保障方案。b）结构要求：对甲醇制氢发电系统的构件、材料等提出要求，保障构件、 材料的可靠性、耐腐蚀性。构件、材料的质量是保证系统安全、人员安全的重要 因素之一。c）原料要求是对配制水氢原料中水和甲醇液体的成分要求，需要避免水氢 原料中杂质分子的存在。存在于水中的杂质离子过多会影响中间产物氢气的纯 度，进而损坏发电单元，影响系统的寿命。d）安全要求包括电、热、氢以及碰撞安全。甲醇制氢发电系统涉及到热化 学反应、电化学反应，中间过程产物还包含高热值、低密度的氢气，车用甲醇制 氢发电系统还需考虑到行车中的碰撞安全。 电安全方面， 系统中需要考虑到防雷 防静电、电击保护、带电设备的异常保护；热

13、安全方面，则需要保证系统高温出 须有防护及高温警示； 氢安全方面， 对系统中氢气的压力、 氢气管道及部件的气 密性和氢气泄漏防护进行要求； 碰撞安全方面， 系统需要保证在发生碰撞后， 即 便系统损坏也不会造成严重的系统爆炸危害。e）电磁兼容性、绝缘电阻和抗电强度参照了目前电动汽车方面的相关标准 要求，以保证系统在电路控制方面的正常运行。f）功能要求对甲醇制氢发电系统的启动、运行、保护、人机交互性进行规 定。系统的启动和运行方面从系统使用寿命及使用领域的实用性考虑， 保护和人 机交互性则是提供人员使用及调控上的便捷可靠。g）噪音方面依据目前M1类汽车对噪音的标准要求。h）安全标识方面，主要是高压

14、和高温两个方面进行规定。i ）防护等级方面，根据系统的使用环境特点，以及系统本身与外界的隔绝 要求进行定级。4）试验方法 主要规定了甲醇制氢发电系统的环境试验、工况试验、接地连续性试验、 电击防护试验、电磁兼容性试验、抗电强度试验、绝缘电阻试验、气密性试验、 噪音试验、抗振可靠性试验和防护等级试验。a）环境试验参考了道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验 第4 部分：气候负荷（ GB/T 28046.4）中的测试方法，结合系统本身对温度环境的 可靠性需求，进而规定了系统需要满足高温、低温、温度变化、恒定湿热和交变 湿热试验。b）工况试验主要让系统在规定的环境条件范围内进行启动，检测系统的启 动

15、状况是否符合规定，包括启动方式、启动时间、运行时间、系统温度、异常保 护和系统控制等检测项目。c） 接地连续性、电击防护、绝缘电阻试验均参照机械电气安全机械电 气设备第1部分：通用技术条件（GB5226.1 ）中对机械电气设备的防护测试 方法。d）电磁兼容性试验分两部分，一部分是无线电骚扰值测试，参考用于保 护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法（GB18655）中对骚扰极限 值的测试；另一部分是电磁抗干扰值测试，参考信息技术设备 抗扰度限制和 测量方法（ GB/T 17618）中对抗干扰值的测试。e）抗电强度试验直接按照技术要求中对抗电强度的规定进行测试：甲醇制氢发电系统的动力电路导线

16、和保护联结电路之间施加50Hz、有效值为1000V的正弦交流电压或等效其峰值的1414V电压，时间至少1s。f ）气密性试验参照燃料电池发动机性能试验方法（ GB/T 24554）中的 测试方法进行气密性测试。g） 噪音试验根据系统的使用环境不同，可依据声学声压法测定噪声源 声功率级和声能量级 反射面上方近似自由场的工程法 （GB/T 3767）中的规定， 选定测试环境、测试界面（距系统外表面的距离，离地面距离）和测试点数量， 然后进行噪音试验。h） 抗振可靠性试验参照了汽车用燃料电池发电系统技术要求（GB/T 25319）的测试方法，再根据系统使用状态下的振动可能性进行参数选定。i ）防护等级试验参照了道路车辆 电气电子设备防护等级（ IP 代码） （GB/T 30038-2013）对车辆电气电子设备的防护等级测试方法。5）标志、安装、运输和贮存 主要依据包装储运图示标志( GB/T 191)、标牌( GB/T 13306) 和机电产品包装通用技术条件( GB/T 13384)等标准，对甲醇制氢发 电系统在标志、安装、运输和贮存方面进行规范。结合甲