T/CES 175-2022 质子交换膜水电解制氢系统性能试验方法
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- 标准类型：团体标准规范
- 标准语言：中文版
- 文件类型：PDF文档
- 更新时间：2025-06-24
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资料介绍
以下是《T/CES 175-2022 质子交换膜水电解制氢系统性能试验方法》的详细总结：
一、标准基础信息
- 标准编号：T/CES 175-2022
- 标准名称：质子交换膜水电解制氢系统性能试验方法
- 提出单位：中国电工技术学会
- 归口单位：中国电工技术学会标准化工作专家委员会储能技术专业分会工作组
- 起草单位：国网智能电网研究院有限公司、国网浙江省电力有限公司、武汉理工大学等12家机构。
- 首次发布：2022年12月
二、适用范围
- 工业与商业应用：适用于工业/商业用质子交换膜（PEM）水电解制氢系统。
- 系统定义：以质子交换膜为隔膜，由电解槽、附属设备（管道、箱体等）构成的制氢系统（详见附录A）。
三、核心术语与定义
- 单位制氢能耗：额定状态下生产1m³氢气（标准态）消耗的总电量（含电解槽及辅助设备）。
- 制氢效率：理论能耗与实际能耗之比（%）。
- 热回收效率：回收热量与单位制氢能耗之比（%）。
- 综合效率：制氢效率 + 热回收效率（%）。
- 额定运行状态：产气压力1MPa、温度60℃、电密≥0.7A/cm²，或制造商规定的额定产氢量状态。
四、性能试验项目
试验分为 运行性能 与 环境影响 两大类：
| 运行性能试验 | 环境影响试验 |
|---|---|
| 1. 产氢性能试验 | 1. 可闻噪声等级试验 |
| 2. 电能消耗试验 | 2. 环境适应性试验 |
| 3. 热回收试验（可选） | |
| 4. 效率试验 | |
| 5. 水消耗量试验 | |
| 6. 启动/关机试验 | |
| 7. 产氢变化试验 | |
| 8. 功率变载性能试验 |
注：无热回收功能的系统可省略热回收试验。
五、试验准备要求
- 试验计划：明确目的、规范、人员资质、仪器鉴定等。
- 数据采集：制定数据采集频次（≥60s）和记录方案。
- 试验前检查：
- 核对技术文件（合格证、压力容器证书等）。
- 系统气密性（按GB/T 19774）、泄漏量检测。
- 原料水/电源/自控系统符合设计要求。
六、测量仪器与方法
| 测量项目 | 仪器要求 |
|---|---|
| 电能输入 | 功率表/电压表/电流表（精度≥0.5级），符合IEC标准。 |
| 氢气输出 | 流量计（精度≤1%）、纯度分析仪（分度值≤0.01%），按GB/T 7445检测。 |
| 热回收流体 | 流量计（精度≤1%）、温度/压力传感器，符合ISO 5167。 |
| 可闻噪声 | 声级计（按ISO 3744），测量点需各方协商。 |
| 环境条件 | 温湿度计、气压计（酒精/水银型）。 |
七、试验方法与结果计算
1. 产氢性能试验
- 步骤：额定状态运行≥20min，持续测试≥3h，记录氢气流量、纯度、温度、压力。
- 计算公式：
q_h = /frac{I /cdot n /cdot /eta_0}{2390}
（q_h：氢气产量；I：电流；n：电解槽片数；/eta_0：电流效率，默认100%）
2. 电能消耗试验
- 步骤：额定产氢量运行≥3h，记录槽电流、槽电压、辅助电功率。
- 计算公式：
- 总输入功率：
P_{/text{in}} = /frac{U_{/text{el}} I_{/text{el}}}{1000} + P_{/text{ex}} - 单位制氢能耗：
W_h = /frac{P_{/text{in}} /cdot T}{q_h}
- 总输入功率：
3. 热回收试验
- 步骤：控制回流温度，测试≥3h，记录进出口温度及流体流量。
- 计算公式：
Q_{/text{HR}} = (t_{/text{HR1}} - t_{/text{HR2}}) /cdot q_{/text{mr}} /cdot S_{/text{HR}}
（S_{/text{HR}}：流体比热，水为4.186 kJ/(kg·K)）
4. 效率试验
- 制氢效率：
/eta_{/text{hy}} = /frac{q_h /cdot Q_{h0} / (22.43 /times 10^{-3})}{P_{/text{in}} /times 3600} /times 100/% - 综合效率：
/eta_{/text{total}} = /eta_{/text{hy}} + /eta_{/text{th}}
5. 启动/关机试验
- 冷启动：冷态（≥48h）下测试启动时间/能耗。
- 热启动：储存态（≥48h）下测试启动时间/能耗。
- 关机：额定态运行后测试泄压至冷态的时间及能耗。
6. 功率变载性能试验
- 加载/减载流程：
- 初始稳态运行≥15min。
- 按10%阶梯调整功率（速率按制造商要求）。
- 记录响应时间（
/Delta t_1 = t_{12} - t_{11}）、调节时间（/Delta t_r = t_{13} - t_{12}）。
7. 环境适应性试验
- 测试条件：
项目 条件 测试内容 低温 0°C，放置≥2h 启动时间、额定运行1h产氢量变化 高温 40°C，放置≥2h 同上 低湿度 20% RH，放置≥2h 同上 高湿度 80% RH，放置≥2h 同上
八、试验报告要求
- 标题页：报告编号、试验单位、系统标识、制造商、日期等。
- 目录：章节标题与页码。
- 总结报告：
- 试验目的与描述
- 仪器清单与计算方法
- 结果图表（表格、曲线图）
- 结论与建议
九、附录内容
- 附录A（规范性）：定义系统边界（含电解槽、换流器、分离系统等核心组件）。
- 附录B（资料性）：
- 参考条件：温度15°C、压力101.325 kPa。
- 热值基准：默认高热值（HHV），使用低热值（LHV）需标注。
十、参考文献
引用GB 32311、GB/T 19774、GB/T 37562等7项国家标准。
此总结覆盖标准核心内容，包括试验方法、计算公式、关键图表及流程要求，适用于系统性能验证与合规性测试。