T-CPSS 1009-2025 铝燃料电池发电系统技术规范

ICS27.070CCSK82团体标准T/CPSS10092025治燃料电池发电系统技术规求铝燃料电池发电系统技术规范治燃料电池发电系统技术规求hnicalspecificationsforaluminumfuelhnicalspecificationsforaluminumfuelgenerationsystemgenerationgenerationsystem2025-08-22发布2025-08-23实施中国电源学会发布T/CPSS10092025前言 II1范围 33术语和定义 4系统要求 4.1系统组成及分类.................................…24.234.6...................54.7振动 4.8................5试验方法 5.5115.6振动.....................116检验规则 6.2出厂检验 6.3型式检验 7标志、包装、贮存和运输 7.1标志 7.2包装 7.3贮存和运输 T/CPSS10092025前言本文件按照GB/T1.12020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。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、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、深圳市德兰明海新司、宁波工业互联网研究院有限公司、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、本文件为首次发布。T/CPSS10092025铝燃料电池发电系统技术规范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。下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日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。GBGB/T191包装储运图示标志GBGB/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GBGB/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GBGB/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GBGB,/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GBGB/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GBGB/T4208外壳防护等级(IP代码)常用化学危险品贮存通则腐蚀性商品储存养护技术条件急性毒性化学品分类、警示标签和警示性说明安全规范GB15603GB17915GB常用化学危险品贮存通则腐蚀性商品储存养护技术条件急性毒性化学品分类、警示标签和警示性说明安全规范GB/T36276电力储能用锂离子电池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/T31241GB/T36276电力储能用锂离子电池YD/T7992010通信用阀控式密封铅酸蓄电池YDYD/T2344.12011通信用磷酸铁锂电池组第1部分:集成式T/CCSA3132021通信用铝空气电池系统T/CES2412023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。铝燃料电池aluminumfuelcell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。3.2铝燃料电池发电系统aluminumfuelcellgenerationsystem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。1T/CPSS100920253.3单体电池singlecell由正极材料、负极材料和电解质组成的,将负极铝的氧化而失去的电子通过电解液与正极氧进行氧化还原反应的基本单元。3.4液流单元liquidflowunit指由电解液、管道、泵组与控制部分组成的,对电解液进行输送和控制的单元。其中电解液是与单体电池进行电化学反应的配比溶液,一般为盐溶液或碱溶液。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。3.5启动用储能单元theenergystorageunitforstarting系统启动时,用以辅助铝燃料电池启动的外部储能装置。待机功耗standbypower系统待机状态时,系统待机状态时,无输出电压、电流时控制系统的待机功率。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。4系统要求4.4.1.1系统由电池发电单元、系统由电池发电单元、液流单元、启动用储能单元、监控单元、通风与温度管理单元等部分组成,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。系统原理示意图如图1所示。系统原理示意图如图1所示。图1系统原理示意图4.1.2系统输出功率额定值系统输出功率额定值范围:0.5W~6KW.2T/CPSS10092025注1:当用户要求并与制造厂协商后,可以生产上述功率额定值以外的产品,只要系统直流输出电压范围小于等于注1:注2:4.2技术要求4.2.1使用条件GB/T20626.1系统应能在下列环境条件下正常运行:a)海拔不超过,若超过GB/T20626.1为0C4025%~90%;相对湿度:储运温度:25%~90%;4.4.3系统要求4.3.1外观及结构外观及结构应满足以下要求c)各部件配合紧密,结构稳固,无松动;产品尺寸4.3.2额定容量产品标称的额定功率放电时,工作时间达到4.3.34.3.4待机功耗构立满足以下要求:见应平整,色泽均匀,无明显色差,外观及结构应满足以下要求c)各部件配合紧密,结构稳固,无松动;产品尺寸4.3.2额定容量产品标称的额定功率放电时,工作时间达到4.3.34.3.4待机功耗构立满足以下要求:见应平整,色泽均匀,无明显色差,表面不得有划痕、变形、裂红青晰、完整、位置准确;纪合紧密,结构稳固,无松动;渝出接口、电源接口、干接点接口等应有明确的标识;E、负极端子及极性应有明显标识,便于连接;常运行时,不应出现液体泄漏现象;寸及体积符合设计图纸及相关技术文件要求。:5C土2C产品标称的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。l方式以下启动关机方式:/关机/关机毛应不大于测试样品额定功率的24.3.5过载能力min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。34T/CPSS100920254.3.6.4过温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。4.3.6.8告警信息上述告警功能外,还应具备电解液更换告警、电池反应单元故障4.3.6.8告警信息上述告警功能外,还应具备电解液更换告警、电池反应单元故障(夜泄漏)、氢气浓度超限(不高于1%)和系统故障(回路断开、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.可调为率范围内,系统应能够根据负载自适应调节输出功率。动储能单元进行充电时,应具有限流充电功能。iW以上的发电系统,系统在正常运行时,系统噪音应不大于65dF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。4.3.9噪音功率大于B/T4208B/T4208IP20及以上等级。放电性能5C±2ec时,系统按额定功率放电,应放出4.3.10系统应符合GB/T4.3.11温度放电性能不少于4.3.11.125ec放电性能不少于95%。95%。4.3.11.240ec放电性能4.3.11.40ec放电性能在环境温度0ec土2c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(-10ec放电性能)在环境温度-10C±2ec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15C~35C,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25T/CPSS10092025MQ。4.4电池发电单元4.4.1耐腐蚀性直接接触电解液、反应物、潮气等物质的构件、连接构件的紧固零件、无其他保护的载流零部件,均应耐腐蚀。4.4.2监测信息(带控制系统)应能监测以下信息:输出电压、输出电流和温度等。4.4.3铝电极利用率系统在25℃土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量不小于2.51/kg4.4.5铝电极电解液消耗量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量应不超过10L。4.4.6启动时间环境温度大于55℃士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℃±2c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,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,电堆输出功率从0到100%额定功率的启动时间应不大于35min。环境温度在-10℃士2c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,电堆输出功率从0到100%额定功率的启动时间应不大于60min。注:低温状态下可采用电加热辅助或者储能耦合的方式加快启动。4.4.4.7测试系统的额定功率,测试系统的额定功率,应能达到该系统的标定额定功率。4.5液流单元4.5.1耐腐蚀性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腐蚀性材料。4.5.2密封性在液流单元循环测试过程中,应没有液体泄漏。4.5.3启动用储能单元磷酸铁锂电池应符合YD/T2344.1中5.4.2的要求。4.6环境试验4.6.1低温工作按GB/T2423.1中试验A:低温试验方法进行试验。系统试验温度为0C±2C,被测试系统应能在此环境温度下降额工作。T/CPSS100920254.6.2高温工作按GB/T2423.2中试验B:高温试验方法进行试验。系统试验温度为40C土3C,被测试系统应能在此环境温度下正常工作。测试系统的额定功率,应能达到该系统的标定额定功率。4.7振动模拟系统在运输等条件下的振动试验,试验后被测试设备应能正常工作。4.8防爆性能4.8.1针刺允许被测试样品出现渗漏现象,但不应出现爆炸、起火。4.4.8.2短路按照1241中相关电池安全性能:1241中相关电池安全性能:短路测试要求,试验后被测试设备不23.7中试验要求,试验后被测试设备不起火、不爆炸。l1中7.4加速度冲击试验要求,试验后被测试设备不起火、不爆炸·要求条件应满足下列要求:度(环境温度):0ec~40c(特殊场合参考用户要求);4.4.8.3跌落按照GB/T4.4.8.4冲击按照GB按照GB31241中7.455试验方法5.1试验条件5.1.1环境条件要求系统的环境条件应满足下列要求:系统的环境条件应满足下列要求:度:25%~90%;度:25%~90%;力:86kpa106kpa。b)使用湿度:25%~90%;c)大气压力:86kpa106kpa试验电路图试验电路图图2试验电路图7T/CPSS100920255.2测试设备要求除另有规定外,试验中所使用的仪器、仪表精度应满足下列要求: 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1C,标定准确度不低于0.5C; 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%。5.3系统试验5.3.1外观及结构试验额定容量试验应按照如下步骤进行:a)按照图2连接试验电路;b)启动系统,按照额定功率进行放电;c)记录其放电时间,当达到测试样品标定的的截止电压或系统的低电压保护值时,停止放电;d)计算其放电容量,结果应符合4.3.2的要求。5.5.3.3启动/关机方式试验关闭时检查系统是否运行/关闭正常;启动/关机方式试验按照如下方式进行:关闭时检查系统是否运行/关闭正常;关闭时检查系统是否运行/关闭正常;关闭时检查系统是否运行/关闭正常;恢复时检查系统是否运行/关闭正常;恢复时检查系统是否运行/关闭正常;结果应符合4.结果应符合4.3.3的要求。当系统输出空载,未对启动储能单元进行充电,也未对电解液进行加热时,测量系统控制的输入有功功率。结果应符合4.3.4的要求。过载能力试验按以下步骤进行:a)按照图2连接试验电路;结果应符合4.3.5的要求5.3.6保护与告警试验5.3.6.1输出过载试验4.3.6.1的要求5.3.6.2输出过、欠压试验调节输出电压超过输出过压保护设定值或低于输出欠压保护设定值时,检查系统是否自动停机并有声或光告警,试验结果应符合4.3.6.2的要求5.3.6.3输出短路试验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4.3.6.3的要求T/CPSS100920255.3.6.4过温试验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自动停机保护,试验结果应符合4.3.6.4的要求5.3.6.5电解液泄漏试验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4.3.6.5的要求5.3.6.6风扇故障试验模拟风扇故障,检查系统是否发出声或光告警,试验结果应符合4.3.6.6的要求5.3.6.7传感器故障试验5.3.6.8告警信息试验短消息等方式将告警信号传送到近端和远程监控设备。试验结果应符合4.3.6.8的要求。5.3.7输出功率可调节试验调节负载,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。.8启动储能单元管理功能试验对于检查系统是否具有限流充电功能。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,试验结果应符合4.3.8的要求。5.5.3.9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计测量其值。试验结果应符合4.3.9的要求。b)检查直径12.5mm的球形物体试具是否能够完全进试验结果应符合4.3.10的要求。5.3.11温度放电性能5.3.11.125ec放电性能测试方法如下: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25ec,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。5.3.11.240ec放电性能测试方法如下:b)按照图2连接试验电路;8T/CPSS10092025c)保持系统在高低温箱内(保持必要的空气循环),设置温度40ec,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4.3.11.2的要求5.3.11.3客户指定测试(55C放电性能)测试方法如下: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55C,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4.3.11.3的要求。5.3.11.4oec放电性能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,进行额定容量的试验结果应符合放电试验,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5.3.11.5客户指定测试(-10C放电性能)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,试验结果应符合用绝缘电阻测试仪直流500V的测试电压测试,对被测系统直流输出回路对地进行测试。试验结果5.4检查直接接触电解液、检查直接接触电解液、反应物、潮气等物质的构件、连接构件的紧固零件、无其他保护的载流零部件,有无腐蚀现象。5.4.2监测信息检查电池反应单元能否监测电池输出电压、输出电流和温度等参数。5.4.3铝电极利用率试验铝电极利用率试验应按照如下步骤进行:a)放电初始前,用电子秤测量系统内所有铝电极的质量;b)按照图2连接试验电路;c)启动系统,接额定负载,按照额定功率进行放电;记录其放电时间,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e)放电截止后,用电子秤测量系统内所有铝电极的质量;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T/CPSS100920250tmo式中:momt5.4.4铝电极比能量试验铝电极比能量试验应按照如下步骤进行:按照图2连接试验电路;则试样品标定的截止电压或系统的低电压保护值时,则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,评测量系统内所有残余铝电极的质量;2)计算铝电极比能量。计算值应符合4.4.4的要求。 0t极比能量kwh/kg;极放电量,单位为千瓦时(kwh);初始时的质量,单位为克(g);截止时的质量,单位为克(g)。耗电解液量试验夜消耗量试验应按照如下步骤进行:哈前,用量杯测量系统内所有电解液的体积;的放电量;f)按照公Q(2)MMt式中:铝电极比能量Qmolt5.4.5铝电极消耗电解液量试验铝电极电解液消耗量试验应按照如下步骤进行:2连接试验电路;充,接额定负载,按照额定功率进行放电;则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,b)按照图2放电量;VV=的放电量;f)按照公Q(2)MMt式中:铝电极比能量Qmolt5.4.5铝电极消耗电解液量试验铝电极电解液消耗量试验应按照如下步骤进行:2连接试验电路;充,接额定负载,按照额定功率进行放电;则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,b)按照图2放电量;VV=Q(3)1000式中:V铝电极电解液消耗量L/kwh;Q铝电极放电量,单位为千瓦时(kwh);V放电初始时的电解液体积,单位为升(L)。5.4.6启动时间试验分别在-10ec(客户指定测试时)、oec和25C、55ec(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的要求。5.4.7额定功率T/CPSS10092025时),连续6h工作,其中满载不低于5h,监测检测输出电压大于标定的截止电压。5.5液流单元试验5.5.1耐腐蚀性试验检查液流经过的所有液箱、管道、接头、阀门、泵等零部件是否有腐蚀现象。5.5.2密封性试验被检设备的液流单元注满电解液(或处于动态循环工作状态),应符合4.5.2的要求。5.5.3启动储能单元试验按YD/T2344.12011中5.4.2充电限制的充电方式对磷酸铁锂电池进行试验,结果应符合4.5.3的要求。5.6环境试验按按GB/T2423.1中相关低温测试要求进行试验,结果应符合4.6.1的要求。按按GB/T2423.1中相关高温测试要求进行试验,结果应符合4.6.2的要求。5.7振动试验按GB/T2423.10中"试验FC"进行试验。系统无包装、不通电、不含蓄电池和电解液,试验后被测5.8防爆性能5.5.8.1针刺按照GB36267针刺试验相关条款要求试验,结果应符合4.8.1的要求。5.8.2短路将产品用外电路总电阻80mQ土20msQ将正负极端子短路。试验终止条件(满足其一即可):1.电池温度下降到比峰值低20%;2.短路维持8h。结果应符合4.8.2的要求。5.5.8.3跌落按照GB/T2423.7中跌落试验相关条款要求,结果应符合4.8.3的要求。5.8.4冲击按照GB31241中7.4加速度冲击试验要求,结果应符合4.8.4的要求。6检验规则6.1检