T-CECA-G 0365-2025 氢液化装置能效评价技术规范

T/CECA-G0365—2025氢液化装置能效评价技术规范TechnicalSpecificationforEnergyEfficiencyEvaluationofHydrogenLiquefactionPlants（2025-XX-XX发布 2025-XX-XX实施）中国节能协会发布目次范围规范性引用文件术语和定义总则能效评价指标能效测试方法能效评价等级与判定规则能效改进要求标志、报告与管理附录A（规范性）氢液化装置能效测试用仪器设备要求附录B（规范性）氢液化装置能效计算细则附录C（资料性）典型氢液化装置能效优化案例前言为规范氢液化装置的能效评价方法，统一能效指标要求，引导氢液化装置节能技术升级，降低氢液化过程的能源消耗，推动氢能产业绿色低碳发展，依据国家相关法律法规、能源管理标准及氢液化技术发展现状，制定本标准。本标准按照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》的规定起草。本标准由中国节能协会提出并归口。本标准起草单位：XX氢能科技有限公司、XX能源研究院、XX化工工程设计有限公司、XX高校能源与动力工程学院、XX电力集团有限公司、XX氢能检测中心。本标准主要起草人：XXX、XXX、XXX、XXX、XXX、XXX、XXX、XXX、XXX、XXX。本标准为首次发布。1范围本标准规定了氢液化装置的能效评价指标、测试方法、评价等级、判定规则、改进要求及标志、报告与管理要求。本标准适用于以氢气为原料，采用低温制冷工艺（包括节流制冷、膨胀机制冷、混合制冷等）进行氢气液化的成套装置（以下简称“装置”），涵盖装置的设计、运行、改造后的能效评价，不适用于小型试验性氢液化装置及非低温制冷工艺的氢液化装置。本标准可作为氢液化装置能效等级认定、节能改造评估、能源管理考核的依据，供生产企业、检测机构、监管部门及相关单位使用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本标准必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本标准；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。GB/T191—2008包装储运图示标志GB/T2589—2020综合能耗计算通则GB/T3484—2009企业能量平衡通则GB/T13234—2022企业节能量计算方法GB/T29458—2012氢气储存输送系统安全技术规范GB/T37244—2018氢能术语GB50177—2018氢氧站设计规范GB50264—2013工业设备及管道绝热工程设计规范T/CECA100—2023氢能产业节能评价通则ISO14687-2:2012氢燃料第2部分：质子交换膜燃料电池用氢IEC61737-1:2018光伏系统用设备第1部分：通用要求3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1氢液化装置hydrogenliquefactionplant由原料气预处理系统、制冷系统、液化系统、储存系统及辅助系统组成，采用低温制冷工艺将气态氢气冷却至液化温度（通常为-253℃），生产液氢的成套设备。3.2能效energyefficiency氢液化装置在正常运行过程中，输出液氢所获得的有用能量与输入装置的总能量之比，反映装置能源利用的有效程度。3.3单位液氢综合能耗comprehensiveenergyconsumptionperunitliquidhydrogen装置生产单位质量（或体积）液氢所消耗的各种能源（包括电能、热能、燃料等），折算为标准煤后的总能耗，单位为kgce/kg（或kgce/m³）。3.4制冷系统COPcoefficientofperformanceofrefrigerationsystem制冷系统的制冷量与输入制冷系统的净功之比，无量纲，是衡量制冷系统能效的核心指标。3.5原料气预处理能耗energyconsumptionoffeedgaspretreatment原料氢气在进入液化系统前，经过净化、干燥、压缩等预处理过程所消耗的能源总量。3.6能效基准值benchmarkvalueofenergyefficiency基于当前行业平均技术水平确定的，用于判定氢液化装置能效是否合格的基准能耗值。3.7能效改进潜力energyefficiencyimprovementpotential氢液化装置当前能效水平与行业先进能效水平的差距，即通过技术改造、管理优化等措施可实现的节能量。4总则4.1基本要求4.1.1氢液化装置的能效评价应遵循科学、公正、准确、可操作的原则，以实际运行数据为基础，结合装置设计参数、运行工况，全面评价装置的能源利用效率。4.1.2装置的设计、建设、运行应符合本标准及相关规范性引用文件的要求，优先采用节能型设备、工艺和技术，降低能源消耗，减少污染物排放。4.1.3能效评价应涵盖装置的全流程，包括原料气预处理、制冷、液化、储存等各个环节，不得遗漏关键能耗单元。4.1.4参与能效评价的检测机构应具备相应的资质，检测仪器设备应经计量校准合格，检测人员应具备专业能力，确保检测数据的真实性、准确性和可靠性。4.2适用工况4.2.1本标准规定的能效评价适用于装置正常稳定运行工况，即装置负荷在设计负荷的80%～110%之间，原料气组分、压力、温度等参数符合设计要求，无重大设备故障和异常停机。4.2.2对于特殊工况（如启停阶段、负荷波动过大、原料气参数异常等）产生的能耗数据，不应作为能效评价的依据，但应在评价报告中予以说明。4.2.3装置运行过程中，应记录关键能耗参数和运行数据，建立能效档案，为能效评价和改进提供依据。5能效评价指标5.1核心指标5.1.1单位液氢综合能耗（E）：作为氢液化装置能效评价的核心指标，反映装置整体能源利用效率，按下式计算：E=式中：E——单位液氢综合能耗，单位为kgce/kg；EtotalmLH25.1.2制冷系统COP（ε）：反映制冷系统的能源利用效率，按下式计算：ε=式中：ε——制冷系统COP，无量纲；QcWnet5.2辅助指标5.2.1原料气预处理能耗占比（η₁）：原料气预处理能耗与装置总能耗的比值，反映预处理环节的能源消耗水平，按下式计算：η式中：η1Epretreatment5.2.2液化系统热损失率（η₂）：液化系统的热损失量与输入液化系统的总能量之比，反映液化系统的保温和能量损失情况，按下式计算：η式中：η2QlossQin5.3指标要求氢液化装置能效评价指标的基准值和先进值应符合表5.3的规定。评价指标基准值先进值单位液氢综合能耗E（kgce/kg）≤12.0≤10.0制冷系统COPε≥0.25≥0.30原料气预处理能耗占比η₁（%）≤25.0≤20.0液化系统热损失率η₂（%）≤8.0≤5.0注：对于采用可再生能源（如光伏、风电）供电的氢液化装置，单位液氢综合能耗可根据可再生能源占比适当调整，调整方法参见附录B。6能效测试方法6.1测试条件6.1.1测试期间，装置应处于正常稳定运行状态，负荷保持在设计负荷的80%～110%，连续运行时间不少于72h，期间无重大设备故障和异常停机。6.1.2原料气参数应符合设计要求，其中氢气纯度≥99.999%（体积分数），水分含量≤10μL/L，杂质含量符合ISO14687-2:2012的规定。6.1.3测试环境温度为5℃～35℃，相对湿度≤85%（无凝露），大气压力为86kPa～106kPa，无强电磁干扰、剧烈振动等影响测试结果的因素。6.1.4测试用仪器设备应经计量校准合格，在有效期内使用，仪器精度应符合附录A的规定。6.2测试内容6.2.1能源消耗测试：分别测量装置运行期间消耗的电能、热能、燃料等各类能源的消耗量，记录相关参数，包括电压、电流、功率、流量、温度、压力等。6.2.2液氢产量测试：通过计量装置测量测试期间生产的液氢质量（或体积），记录液氢的温度、压力等参数，折算为标准状态下的产量。6.2.3制冷系统性能测试：测量制冷系统的制冷量、输入净功，记录压缩机、膨胀机、换热器等关键设备的运行参数，计算制冷系统COP。6.2.4预处理环节能耗测试：测量原料气净化、干燥、压缩等预处理过程的能源消耗量，计算原料气预处理能耗占比。6.2.5液化系统热损失测试：通过测量液化系统的进出口温度、热量传递速率等参数，计算液化系统热损失率。6.3测试方法6.3.1电能消耗测试：采用电能质量分析仪测量输入装置的总电能，分别测量各能耗单元（压缩机、泵、风机等）的电能消耗，记录测试时间内的平均功率和总耗电量。6.3.2热能消耗测试：对于采用蒸汽、热水等热能的装置，采用流量计测量热能介质的流量，结合进出口温度差，计算热能消耗量；对于采用燃料加热的装置，测量燃料消耗量，结合燃料热值，计算热能消耗量。6.3.3液氢产量测试：采用质量流量计或称重法测量液氢产量，质量流量计精度≤±0.5%，称重设备精度≤±0.1%，每小时记录一次数据，取平均值作为测试期间的液氢产量。6.3.4制冷系统COP测试：采用焓差法测量制冷系统的制冷量，通过功率计测量输入制冷系统的净功，每隔1h记录一次数据，取平均值计算COP。6.3.5热损失测试：采用热流计测量液化系统的热流密度，结合换热面积，计算热损失量；同时测量输入液化系统的总能量，计算热损失率。6.4数据处理6.4.1各类能源消耗量应折算为标准煤，折算系数按照GB/T2589—2020的规定执行，其中电能折算系数为0.1229kgce/(kW·h)，蒸汽（0.8MPa，170℃）折算系数为0.1184kgce/kg。6.4.2测试数据应进行有效性筛选，剔除异常数据（如设备故障、参数突变等导致的数据偏差），采用有效数据计算能效指标。6.4.3每个测试指标应至少记录30组有效数据，取平均值作为最终测试结果，计算结果保留两位小数。7能效评价等级与判定规则7.1评价等级氢液化装置能效评价分为三个等级，分别为一级（先进水平）、二级（合格水平）、三级（不合格水平），具体等级划分如下：7.1.1一级能效：所有核心指标和辅助指标均达到本标准表5.3规定的先进值，装置能源利用效率处于行业先进水平。7.1.2二级能效：核心指标达到基准值，辅助指标可达到基准值或先进值，装置能源利用效率符合行业平均水平，满足基本节能要求。7.1.3三级能效：核心指标未达到基准值，或任一辅助指标严重超标（超出基准值10%以上），装置能源利用效率低下，需进行节能改造。7.2判定规则7.2.1能效评价以核心指标为主要判定依据，辅助指标为补充判定依据，核心指标不达标则直接判定为三级能效。7.2.2若核心指标达到先进值，辅助指标中有1项未达到先进值但达到基准值，仍可判定为一级能效；若辅助指标中有2项及以上未达到先进值但达到基准值，判定为二级能效。7.2.3若核心指标达到基准值，辅助指标中有1项超出基准值10%以内，可判定为二级能效，但需提出针对性改进建议；若辅助指标中有1项及以上超出基准值10%以上，判定为三级能效。7.2.4测试过程中，若发现装置存在弄虚作假、数据造假等行为，直接判定为三级能效，且该评价结果有效期内不得重新评价。7.2.5能效评价结果有效期为2年，有效期内若装置进行重大技术改造、工艺调整或运行工况发生显著变化，应重新进行能效评价。8能效改进要求8.1三级能效装置改进要求8.1.1三级能效装置应在能效评价结果出具后6个月内，制定详细的节能改造方案，明确改造目标、技术措施、实施计划和责任人。8.1.2改造方案应针对能效不达标的指标，优先采用成熟、可靠、节能效果显著的技术和设备，主要改进方向包括：a)优化制冷系统，采用高效压缩机、膨胀机，改进制冷循环工艺，提高制冷系统COP；b)加强液化系统保温，采用高效保温材料，减少热损失，降低液化系统热损失率；c)优化原料气预处理工艺，采用高效净化、干燥设备，降低预处理环节能耗；d)加强设备运维管理，定期对压缩机、换热器等关键设备进行清洗、维护，确保设备处于最佳运行状态；e)推广可再生能源应用，结合光伏、风电等清洁能源，降低化石能源消耗。8.1.3改造完成后，装置应重新进行能效测试和评价，确保达到二级及以上能效水平；若改造后仍未达到二级能效，应停止运行，直至完成合格改造。8.2二级能效装置改进要求8.2.1二级能效装置应结合自身运行情况，识别能效改进潜力，制定持续改进计划，逐步提升能效水平，争取达到一级能效。8.2.2持续改进措施可包括优化运行参数、加强能源管理、采用节能新技术等，每年应对能效改进效果进行评估，更新改进计划。8.3一级能效装置要求一级能效装置应保持先进的能效水平，加强技术创新和管理优化，探索更高效的节能技术和工艺，发挥行业示范引领作用，定期分享节能经验。9标志、报告与管理9.1标志9.1.1达到一级、二级能效水平的氢液化装置，可在装置显著位置张贴能效等级标志，标志应清晰、牢固，包含装置名称、能效等级、评价日期、评价机构等信息。9.1.2能效等级标志样式应符合国家相关规定，一级能效标志为绿色，二级能效标志为蓝色，三级能效装置不得张贴能效等级标志。9.1.3禁止伪造、篡改能效等级标志，禁止将三级能效装置伪装为一级、二级能效装置。9.2评价报告9.2.1能效评价完成后，检测机构应出具正式的能效评价报告，报告应包括以下内容：a)装置基本信息（名称、型号、生产企业、投产日期、设计参数等）；b)测试依据、测试条件、测试仪器设备信息；c)测试数据、能效指标计算过程及结果；d)能效等级判定结果及依据；e)能效改进建议（针对二级、三级能效装置）；f)检测人员、审核人员、批准人员签字及检测机构盖章。9.2.2评价报告应真实、准确、完整，不得弄虚作假，报告有效期为2年，与能效评价结果有效期一致。9.3管理要求9.3.1氢液化装置生产企业应建立能效管理体系，加强能源计量、统计和分析，定期开展能效自查，建立能效档案，记录装置运行数据、能效测试结果、节能改造情况等。9.3.2生产企业应每年向中国节能协会及相关监管部门报送装置能效情况，包括运行能耗、能效等级、节能改造进展等信息。9.3.3检测机构应加强自身管理，规范检测流程，确保检测数据的真实性和准确性，接受行业主管部门的监督检查。9.3.4行业主管部门应加强对氢液化装置能效的监督管理，定期开展抽查，对能效不达标的装置责令限期整改，对弄虚作假的企业和检测机构依法予以处罚。附录A（规范性）氢液化装置能效测试用仪器设备要求A.1通用要求A.1.1测试用仪器设备应符合国家相关标准要求，经计量校准合格，在有效期内使用，校准证书应真实有效。A.1.2仪器设备应具备良好的稳定性和可靠性，能适应氢液化装置的运行环境，抗干扰能力强，测量数据准确。A.1.3仪器设备的测量范围应覆盖测试参数的变化范围，测量精度应满足本附录的规定。A.2专用仪器设备要求表A.1专用仪器设备要求仪器设备名称测量参数测量范围测量精度电能质量分析仪电压、电流、功率、耗电量电压：0～1000V；电流：0～1000A；功率：0～1000kW≤±0.5%质量流量计液氢流量、原料气流量0～1000kg/h≤±0.5%称重设备液氢质量0～5000kg≤±0.1%热流计热流密度0～1000W/m²≤±2.0%温度传感器各环节温度-300℃～100℃≤±0.1℃压力传感器各环节压力0～10MPa≤±0.2%焓差测试仪制冷量0～1000kW≤±1.0%A.3仪器设备校准与维护A.3.1测试用仪器设备应定期进行计量校准，校准周期不超过1年，校准后应粘贴校准合格标识。A.3.2仪器设备在使用前应进行检查和调试，确保设备正常运行；使用过程中应做好维护记录，及时处理设备故障。A.3.3仪器设备应存放在干燥、通风、无腐蚀、无振动的环境中，避免损坏和性能下降。附录B（规范性）氢液化装置能效计算细则B.1能源消耗量折算方法B.1.1电能消耗量折算：电能消耗量（kW·h）乘以折算系数0.1229kgce/(kW·h)，得到电能折算后的标准煤消耗量。计算公式：E式中：EelecWelecB.1.2热能消耗量折算：a)蒸汽热能：蒸汽消耗量（kg）乘以蒸汽折算系数，得到蒸汽折算后的标准煤消耗量，其中0.8MPa、170℃蒸汽折算系数为0.1184kgce/kg。计算公式：E式中：Esteammsteamb)燃料热能：燃料消耗量（kg）乘以燃料低位发热值（kJ/kg），再除以标准煤低位发热值（29307kJ/kg），得到燃料折算后的标准煤消耗量。计算公式：E式中：EfuelmfuelQnetB.1.3总能源消耗量：各类能源折算后的标准煤消耗量之和，即E_{total}=E_{elec}+E_{steam}+E_{fuel}+\dots。B.2单位液氢综合能耗计算单位液氢综合能耗按下式计算：E=式中各参数含义同本标准5.1.1条，计算结果保留两位小数。注：若装置采用可再生能源供电，可再生能源消耗量不计入总能源消耗量，单位液氢综合能耗按下式调整：E式中：E'ErenewableB.3制冷系统COP计算制冷系统COP按下式计算：ε=式中各参数含义同本标准5.1.2条，其中制冷量Qc采用焓差法测量，输入净功WB.4辅助指标计算B.4.1原料气预处理能耗占比：η式中各参数含义同本标准5.2.1条，计算结果保留一位小数。B.4.2液化系统热损失率：η式中各参数含义同本标准5.2.2条，其中热损失量Qloss通过热流计测量计算，输入总能量Q附录C（资料性）典型氢液化装置能效优化案例C.1案例1：制冷系统优化改造C.1.1装置概况：某氢液化装置设计产能为100kg/d，运行年限5年，原能效等级为三级，单位液氢综合能耗13.2kgce/kg，制冷系统COP为0.22，主要问题为制冷压缩机效率低下、制冷循环不合理