T-CPSS 1009-2025 铝燃料电池发电系统技术规范

2025-08-22发布2025-08-22发布T/CPSS1009—2025 Ⅱ 12规范性引用文件 13术语和定义 14系统要求 24.1系统组成及分类 24.2技术要求 34.3系统要求 34.4电池发电单元 54.5液流单元 54.6环境试验 54.7振动 64.8防爆性能 65试验方法 65.1试验条件 65.2系统试验 75.3电池发电单元 95.4液流单元试验 5.5环境试验 5.6振动试验 5.7防爆性能 6检验规则 6.1检验分类 6.2出厂检验 6.3型式检验 7标志、包装、贮存和运输 7.2包装 7.3贮存和运输 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由中国电源学会提出并归口。本文件起草单位：宁波烯铝新能源有限公司、中电科(宁波)海洋电子研究院有限公司、中南大学、青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司、中铝东南材料院(福建)科技有限公司、深圳市德兰明海新能源股份有限公司、宁波工业互联网研究院有限公司、广东天空能源有限公司。本文件主要起草人：杨闯、郑登行、翟军伟、徐深洋、木建一、黄元春、赵龙、吴建新、尹相柱、雷健华、王成光、张克勤、苏小斌、卢伟力。本文件为首次发布。本文件规定了铝燃料电池发电系统的术语和定义、系统要求、试验方法、检验规则、标志、包装、贮存和运输要求。本文件适用于人民防空工程、应急备用、离网发电或其他适用领域用铝燃料电池发电系统(直流输出电压范围小于等于600V)的设计、制造、试验、运行及维护，其他用途可参照执行。本文件不适用于氢燃料、甲醇燃料等非金属燃料电池发电系统。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T191包装储运图示标志GB/T2423.1电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A:低温GB/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B:高温GB/T2423.7环境试验第2部分：试验方法试验Ec:粗率操作造成的冲击GB/T2423.10电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc和导则：振动GB/T2423.17电工电子产品基本环境试验规程试验Ka:盐雾试验方法GB/T2828.1计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划GB/T2900.65电工术语照明GB/T4208外壳防护等级(IP代码)GB15603常用化学危险品贮存通则GB17915腐蚀性商品储存养护技术条件GB20592化学品分类、警示标签和警示性说明安全规范急性毒性GB/T20626.1特殊环境条件高原电工电子产品第1部分：通用技术要求GB/T31241便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全技术规范GB/T36276电力储能用锂离子电池YD/T799—2010通信用阀控式密封铅酸蓄电池YD/T2344.1—2011通信用磷酸铁锂电池组第1部分：集成式T/CCSA313—2021通信用铝空气电池系统T/CES241—2023工商业储能一体化柜通用技术规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。也称为铝空气电池、铝基燃料电池、铝空气发电机或铝空气燃料电池等，以空气中的氧为正极活性物质，金属铝或者铝合金为负极活性物质，碱溶液或盐溶液为电解液，将化学能转变为电能的装置。由1个及以上单体电池组成的电池发电单元、液流单元、启动用储能单元、监控单元和通风冷却部分等组成的独立发电系统。2注：碱溶液反应后的废液需要由专业机构进行回收处理，盐溶液可以用大量水稀释后分类处理。注：主要用于启动控制系统或泵组，一般采用阀控式密封铅酸蓄电池或者磷酸铁锂电池。系统待机状态时，无输出电压、电流时控制系统注：待机状态指铝燃料电池系统无功率输出，控制器(未对启动储能单元进行充电，也未对液流单元进行加热时)仅监测各种信号的状态。通过电源转换后进行稳压直流输出或者交流输出。其中，选定DC-DC电源转换器时，可参考单体电池的电压平台区间为0.8V～1.8V之间，根据电池串并联的情况进行计算后匹配。液流单元通风与温度管理单元能单元 管道供电线路系统输出功率额定值范围：0.5W～6kW。控制线路34.2技术要求4.2.1使用条件系统应能在下列环境条件下正常运行：a)海拔不超过1000m,若超过1000m时制造商应按照GB/T20626.1的规定设计和生产；b)使用温度：环境温度为0℃~40℃(客户指定测试时参考用户要求);c)相对湿度：25%～90%;d)储运温度：-40℃~50℃。4.3系统要求4.3.1外观及结构外观及结构应满足以下要求：a)产品外观应平整，色泽均匀，无明显色差，表面不得有划痕、变形、裂纹等缺陷；b)标识应清晰、完整、位置准确；c)各部件配合紧密，结构稳固，无松动；d)系统的输出接口、电源接口、干接点接口等应有明确的标识；e)系统的正、负极端子及极性应有明显标识，便于连接；f)系统正常运行时，不应出现液体泄漏现象；g)产品尺寸及体积符合设计图纸及相关技术文件要求。4.3.2额定容量在环境温度25℃±2℃时，铝电极和电解液尚未使用的系统，按产品标称的额定功率放电时，工作时间达到标称或者系统达到限制电压，额定功率与工作时间相乘得额定容量。系统应具备以下启动/关机方式：——手动启动/关机——自动启动/关机4.3.4待机功耗系统待机功耗应不大于测试样品额定功率的2%。4.3.5过载能力输出为额定功率的110%时，系统应能正常运行10min以上。4.3.6保护与告警4.3.6.1输出过载输出超过用户设定的过载保护值时，应发出告警并自动停机保护。4.3.6.2输出过、欠压系统输出电压高于过压或者低于欠压保护设定值时，应发出告警并延迟5s后自动停机保护。4.3.6.3输出短路系统输出短路时，应发出告警并自动停机保护。4系统中的部件工作温度高于过温保护设定值时，应发出告警并自动停机保护。4.3.6.5电解液泄漏当电解液泄漏时，应发出告警并自动停机保护。4.3.6.6风扇故障当系统的通风单元发生故障时，应发出告警。4.3.6.7传感器故障当系统的传感器发生故障时，应发出告警。系统除具备上述告警功能外，还应具备电解液更换告警、电池反应单元故障(输出中断等)、液流单元故障(电解液泄漏)、氢气浓度超限(不高于1%)和系统故障(回路断开、负载断开故障)等。系统应能通过接口将告警信号传输到显示屏。针对告警信息系统应给出相关处理建议，或应提供告警代码与处理建议的操作手册。4.3.7输出功率可调在额定输出功率范围内，系统应能够根据负载自适应调节输出功率。4.3.8启动储能单元管理功能系统在对启动储能单元进行充电时，应具有限流充电功能。功率大于100W以上的发电系统，系统在正常运行时，系统噪音应不大于65dB。功率小于或等于100W的发电系统，系统在正常运行时，系统噪音应不大于60dB。4.3.10防护等级要求4.3.11温度放电性能4.3.11.125℃放电性能在环境温度25℃±2℃时，系统按额定功率放电，应放出不少于额定容量的95%。在环境温度40℃±2℃时，系统按额定功率放电，应放出额定容量的100%。4.3.11.3客户指定测试(55℃放电性能)在环境温度55℃±2℃时，系统按额定功率放电，应放出额定容量的100%。4.3.11.40℃放电性能在环境温度0℃±2℃时，系统按额定功率放电，应放出不少于额定容量的90%。4.3.11.5客户指定测试(-10℃放电性能)在环境温度-10℃±2℃时，系统按额定功率放电，应放出不少于额定容量的80%。4.3.12绝缘电阻在环境温度为15℃~35℃,相对湿度不大于90%时，系统直流输出端与外壳的绝缘电阻应不低于254.4电池发电单元4.4.2监测信息(带控制系统)铝电极从初始状态放电至放电终止状态后的利用率不应小于80%。系统在25℃±2℃环境温度下，输出为额定功率时，铝电极从放电起始到放电终止完成后的比能系统输出为额定功率时，碱体系下每度电电解液消耗量应不超过3L,盐体系下每度电电解液消耗环境温度大于55℃±2℃时，电堆输出功率从0到100%额定功率的启动时间应不大于2min。环境温度大于25℃±2℃时，电堆输出功率从0到80%额定功率的启动时间应不大于5min,电堆输出功率从0到100%额定功率的启动时间应不大于10min。环境温度在0℃±2℃时，电堆输出功率从0到80%额定功率的启动时间应不大于25min,电堆输出环境温度在-10℃±2℃时，电堆输出功率从0到80%额定功率的启动时间应不大于45min,电堆输4.4.7额定功率测试系统的额定功率，应能达到该系统的标液流经过的所有液箱、管道、接头、阀门、泵等零部件均应选取耐强碱4.5.2密封性磷酸铁锂电池应符合YD/T2344.1中5.4.2的要求。系统试验温度为0℃±2℃,被测试系统应能在此环境温度下降额工作。6系统试验温度为40℃±3℃,被测试系统应能在此环境温度下正常工作。按照GB/T31241中相关电池安全性能：短路测试要求，试验后被测试设备不起火、不爆炸。按照GB/T2423.7中试验要求，a)使用温度(环境温度):0℃~40℃(特殊场合参考用户要求);b)使用湿度：25%～90%; 十+理单元 (可选)配电·控制线路供电线路管道7—电压表：不低于0.5级；——电流表：不低于0.5级；——温度计：具有适当的量程，其分度值不大于1℃,标定准确度不低于0.5℃; 计时器：按时、分、秒分度，准确度为±0.1%;—尺寸测量装置：分度值不大于1mm;准确度为±0.1%;——重量测量装置：准确度为±0.1%。a)按照图2连接试验电路；d)计算其放电容量，结果应符合4.3.2的要求。b)当遥控启动/关闭时检查系统是否运行/关闭正常；a)按照图2连接试验电路；b)启动系统并调节负载，使负载功率为110%的额定值，记录系统能正常运行的时间；调节线性负载使负载电流大于110%,检查系统是否自动停机并有声或光告警，试验结果应符合在系统正常运行状态下，使输出短路，检查系统是否自动停机并有声或光告警，试验结果应符合8使系统中的某部件温度达到过温保护设定值(主要指发电单元),检查系统是否发出声或光告警并模拟电解液箱体破损发生渗漏，检查系统是否发出声或光告警并自动停机保护，试验结果应符合调节负载，在不超过额定功率110%条件下，试验结果应符合4.3.7的要求。对于由磷酸铁锂电池当启动储能装置的系统，其管理功能应按照YD/T2344.1中5.4.2进行试验，系统输出为额定线性负载并处于满载工作状态时，在设备正前方1m,设备高度二分之一处用声级b)检查直径12.5mm的球形物体试具是否能够完全进入壳内。5.3.11.125℃放电性能b)按照图2连接试验电路；c)保持系统在高低温箱内(保持必要的空气循环),设置温度25℃,静止2h,按额定功率进行放电，测量其放电时长计算出放电容量或直接测量放电容量，试验结果应符合4.3.11.1的要求。5.3.11.240℃放电性能b)按照图2连接试验电路；9c)保持系统在高低温箱内(保持必要的空气循环),设置温度40℃,静止2h,进行额定容量的放电试验，测量其放电时长计算出放电容量或直接测量放电容量，试验结果应符合5.3.11.3客户指定测试(55℃放电性能)a)系统使用新配的铝电极和电解液b)按照图2连接试验电路；c)保持系统在高低温箱内(保持必要的空气循环),设置温度55℃,静止2h,进行额定容量的放电试验，测量其放电时长计算出放电容量或直接测量放电容量，试验结果应符合5.3.11.40℃放电性能b)按照图2连接试验电路；c)保持系统在高低温箱内(保持必要的空气循环),设置温度0℃,静止2h,进行额定容量的放电试验，测量其放电时长计算出放电容量或直接测量放电容量，试验结果应符合4.3.11.4的要求。5.3.11.5客户指定测试(-10℃放电性能)a)系统使用新配的铝电极和电解液b)按照图2连接试验电路；c)保持系统在高低温箱内(保持必要的空气循环),设置温度-10℃,静止2h,进行额定容量的放电试验，测量其放电时长计算出放电容量或直接测量放电容量，试验结果应符合b)按照图2连接试验电路；d)记录其放电时间，当达到测试样品标定的截止电压f)按照公式(1)计算铝电极利用率，结果应符合4.4.3的要求。δ——铝电极利用率%;mo——放电初始时的质量，单位为克(g);b)按照图2连接试验电路；d)当达到测试样品标定的截止电压或系统的低电压保护值时，停止放电，并记录此次放电过程f)按照公式(2)计算铝电极比能量。计算值应符合4.4.4的要求。mo——放电初始时的质量，单位为克(g);m,——放电截止时的质量，单位为克(g)。b)按照图2连接试验电路；d)当达到测试样品标定的截止电压或系统的低电压保护值时，停止放电，记录此次放电过程的e)按照公式(3)计算铝电极电解液消耗量。计算值应符合4.4.5的要求。V——放电初始时的电解液体积，单位为升(L)。分别在-10℃(客户指定测试时)、0℃和25℃、55℃(客户指定测试时)温度条件下启动系统，用计时器测量输出功率从0到稳定的80%额定值的时间和0到100%额定值的时间。结果应符合4.4.6的要5.4.7额定功率在环境温度为25℃±5℃条件下，将系统进出液系统连