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工信部发布《燃料电池汽车测试规范》
来源:香橙会研究院 | 作者:香橙会研究院 | 发布时间: 2021-06-15 | 447 次浏览 | 分享到:

以下是香橙会研究院氢能行业周报及点评(607-613)。本周FCVC展会上海城市群发布了6个城市名单,同时工信部发布了一个文件,均预示着燃料电池汽车城市群示范的脚步越来越近了。

上海城市群名单发布

在第六届国际氢能与燃料电池汽车大会(FCVC2021)上,上海市与苏州、南通、嘉兴、淄博、鄂尔多斯、宁夏回族自治区(宁东能源化工基地)共6座城市正式签订燃料电池汽车城市群项目合作协议。

香橙会研究院点评:上海城市群选择在这个时点官宣,我们可以大胆猜测,国家燃料电池汽车城市群示范,真的是快了。

工信部发布《燃料电池汽车测试规范》(试行版)

6月11日,工业和信息化部装备工业发展中心发布《燃料电池汽车测试规范》。该《规范》包括了燃料电池系统额定功率、质量功率密度、体积功率密度、低温冷起动以及燃料电池车纯氢续驶里程等方面的测试方法。

香橙会研究院点评:这个文件被认为是五部委燃料电池汽车城市群示范实施的配套文件。在2020年9月份发布的《燃料电池汽车城市群示范目标和积分评价体系》里,制定了一系列的技术指标,比如规定燃料电池系统额定功率和系统/电堆功率密度等指标要求。但这些技术指标如何测试达标,需要事先明确测试规范,然后才好考核认定。

此前2009年10月30日发布了《GB/T 24554-2009燃料电池发动机性能试验方法》,此次工信部发布《燃料电池汽车测试规范》(试行版),是对燃料电池汽车测试进行进一步规范。

工信部发布的《燃料汽车测试规范》可以看作是五部委燃料电池汽车城市群示范落地的准备工作。

   重磅!工信部发布《燃料电池汽车测试规范》

  以下为《燃料电池汽车测试规范》的具体内容:

   燃料电池汽车测试规范(试行版)

  1、通用要求

  测试过程中采集数据的频率应不低于5Hz,数据应精确到小数点后2位,另有说明除外。

  2、燃料电池系统额定功率测试方法

  按照GB/T 24554-2009第7.4章节的规定进行燃料电池系统的额定功率试验。测试平台按照规定的加载方法对系统进行加载,加载到制造商申报的系统额定功率后持续稳定运行60min,在此期间燃料电池系统应满足:

  a) 燃料电池系统的输出功率应始终处于60min平均功率的97%~103%之间;

  b) 燃料电池系统输出的60min平均功率应不低于申报值;

  c) 燃料电池系统持续稳定运行60min内,其单电池平均电压应不低于0.6V,计算方式为60min燃料电池堆的平均电压除单电池节数。

  以燃料电池系统输出的60min平均功率作为燃料电池系统的额定功率PFCE,根据GB/T 24554-2009第8.3章节的规定计算电堆的功率Pstack。

  注1:单电池节数采用双极板(含两端单流场极板)数减1的方式计算,包括空电池。

  注2:计算质量功率密度和体积功率密度时,燃料电池系统额定功率测量值以kW为单位,保留三位小数;最终记录燃料电池系统额定功率标称值时,以kW为单位,向下圆整到整数。

  3、燃料电池系统质量功率密度测试方法

  3.1 燃料电池系统质量

  按照GB/T 24554-2009第7.11章节的规定测量燃料电池系统的质量m,测量时应按照尽可能保证被测系统完整性的原则,应确保被称重的燃料电池系统在连接氢气源和散热器的条件下即可正常工作,称重范围包括燃料电池系统边界内的所有部分,如图1所示,单位为kg,具体包括:

  a) 燃料电池模块,包括燃料电池堆、集成外壳、轧带、固定螺杆、CVM等;

  b) 氢气供应系统,包括氢气循环泵和/或氢气引射器等;

  c) 空气供应系统,包括空气滤清器、消音装置、空气压缩机、中冷器、增湿器等;

  d) 水热管理系统,包括冷却泵、去离子器、PTC等,不包括辅助散热组件、散热器总成、水箱、冷却液及加湿用水;

  e) 控制系统,包括控制器、传感器等;

  f) 组成燃料电池系统所必需的阀件、管路、线束、接头和框架等。

   重磅!工信部发布《燃料电池汽车测试规范》  图1 燃料电池系统边界示意图

  3.2 燃料电池系统质量功率密度MSPFCE

  燃料电池系统质量功率密度MSPFCE按照公式(1)进行计算,单位为W/kg。

   重磅!工信部发布《燃料电池汽车测试规范》

  4、燃料电池堆体积功率密度测试方法

  4.1 燃料电池堆体积VStack

  完成燃料电池系统性能试验后,制造商应对被测的燃料电池系统进行必要的拆解,以便对燃料电池堆的体积进行测量。燃料电池堆体积测量示意图如图2所示,根据公式(2)计算,单位为L。

   重磅!工信部发布《燃料电池汽车测试规范》

  式中:

  w——两个端板之间的宽度(mm);

  l——双极板外廓长度(mm);

  h——双极板外廓高度(mm)。

  注1:宽度w不包括端板、绝缘板、集流板,但应包括所有极板。

  注2:拆解过程中不应拆解端板,防止因预紧力改变影响测量结果。

   重磅!工信部发布《燃料电池汽车测试规范》 图2 燃料电池堆体积测量示意图

  双极板长度应测量燃料电池堆双极板长度方向的最远外廓尺寸,单位为mm;双极板高度应测量燃料电池堆双极板高度方向的最远外廓尺寸,单位为mm,图2枚举了可能的测量场景,其他测量场景应参考执行。

  其中,对于连续空白区域面积大于等于双极板外廓面积(l*h)4%的部分,计算双极板面积时应去除该部分面积(氢气、空气、水路通道除外)。连续空白区域面积的计算,应由第三方检测机构基于被测试对象的双极板实物进行测量计算。

   重磅!工信部发布《燃料电池汽车测试规范》 图3 燃料电池堆长宽测量示意图

  4.2 燃料电池堆体积功率密度VSPStack

  燃料电池堆体积功率密度VSPStack按照公式(3)计算,单位为kW/L。

   重磅!工信部发布《燃料电池汽车测试规范》

  5、燃料电池系统低温冷起动测试方法

  5.1 浸机方法

  5.1.1 试验开始前,燃料电池系统应处于冷机状态。

  5.1.2 将燃料电池系统置于环境舱内,并加注冷却液。

  5.1.3 在浸机开始前,燃料电池系统应起动至怠速状态,持续时间(含起动)不超过3min,然后立即关闭燃料电池系统。

  注:对于具备低温吹扫功能的燃料电池系统,可在环境仓降至厂商指定温度并持续至少15分钟后,按照5.1.3规定的方法进行低温吹扫代替浸机前吹扫。

  5.1.4 设定环境舱温度为-30℃或更低温度,环境舱的温度应控制在设定温度的±2℃内,当环境温度达到设定温度后开始计时,有效浸机时间为12 h,浸机过程中不应有人工干预、加热保温及外接热源等措施。

  注:有效浸机时间是指从环境舱的温度达到设定温度后开始计时到浸机结束。

  5.2 测试方法

  试验步骤如下:

  a) 浸机过程结束后,由测试平台向燃料电池系统发送起动指令。

  b) 测试平台向燃料电池系统发送加载指令,加载到制造商申报的系统额定功率后持续稳定运行10min,燃料电池系统的输出功率应始终处于10min平均功率的97%~103%之间,且燃料电池系统输出的10min平均功率应不低于申报值,然后测试平台发送关机指令,完成关机操作。

  c) 记录从测试平台发送起动指令开始至燃料电池系统达到额定功率的时间以及氢气消耗量。

  5.3 数据记录

  试验中需要记录的数据如下:

  a) 环境温度(℃);

  b) 有效浸机时间(h);

  c) 燃料电池堆的电压(V)和电流(A);

  d) 各个辅助系统的电压(V)和电流(A);

  e) 氢气消耗量(g);

  f) 冷起动时间(s)。

  6、燃料电池汽车纯氢续驶里程

  6.1 测试条件

  6.1.1 在20℃~30℃的室温下进行室内试验。

  6.1.2 机械运动部件用润滑油黏度和轮胎压力应符合制造厂的规定。

  6.1.3 车上的照明、信号装置以及辅助设备应该关闭,除非试验和车辆白天运行对这些装置有要求。

  6.1.4 除驱动用途外,所有的储能系统(电能、液压、气压等)应充到制造厂规定的最大值。

  6.1.5 试验车辆需按制造厂的规范进行磨合,且磨合里程不小于300km。

  6.1.6 M1、N1类车辆和总质量不超过3500kg的M2类车辆的底盘测功机设定按照GB 18352.6-2016附件CC的规定进行。其他类型车辆的底盘测功机设定按照GB/T 27840-2011附录C的规定进行,其中城市客车的附加质量为最大设计装载质量的65%。如果行驶阻力曲线由汽车生产企业提供,需要提供第三方试验报告、计算报告或其他相关资料,并由测试机构检验。

  6.1.7 储氢系统压力为制造厂规定的公称工作压力(±0.5MPa)。

  6.1.8 对于装有动力电池且动力电池参与驱动的燃料电池电动汽车,试验前应按照制造厂的要求调整动力电池SOC。

  6.2 测试方法

  6.2.1 M1、N1类车辆和最大设计总质量不超过3500kg的M2类车辆,按照GB/T 38146.1规定的循环工况进行续驶里程测试,其他类型车辆按照GB/T 38146.2规定的循环工况进行续驶里程测试,在底盘测功机上进行。

  按照公式(4)计算燃料电池堆的输出总能量EFC(kWh):

   重磅!工信部发布《燃料电池汽车测试规范》

  按照公式(5)计算动力电池的净能量变化量EBAT(kWh):

   重磅!工信部发布《燃料电池汽车测试规范》

  6.2.2 满足下列两个条件之一即应停止试验。达到试验结束条件时,挡位保持不变,使车辆滑行至最低稳定车速或5km/h,再踩下制动踏板进行停车。

  a) 当仪表给出停车指示时;

  l) 试验循环中车辆的速度公差和时间公差不满足要求。

  注1:M1、N1类车辆和最大设计总质量不超过3500kg的M2类车辆应满足GB 18352.6-2016附录C.1.2.6.6的规定,若车辆申报的最高车速小于CLTC的最高车速,对于超过车辆申报最高车速的部分,按照GB 18352.6-2016附件CA.5的规定对试验循环进行修正,此时要求驾驶员将加速踏板踩到底,允许车辆实际车速超过GB 18352.6-2016附录C.1.2.6.6的规定的公差上限,但不能超过公差下限。

  注2:其他类型车辆应满足GB/T 27840-2011中5.5.1的规定,若车辆申报的最高车速小于CHTC的最高车速,对于超过车辆申报最高车速的部分,按照GB 18352.6-2016附件CA.5的规定对试验循环进行修正,此时要求驾驶员将加速踏板踩到底,允许车辆实际车速超过GB/T 27840-2011中5.5.1的规定公差上限,但不能超过公差下限。

  6.2.3 试验结束后,记录试验车辆行驶的距离D,单位为km,测量值按四舍五入圆整到整数,该距离即为车辆的续驶里程。按照公式(6)计算车辆的纯氢续驶里程DFC(km):

   重磅!工信部发布《燃料电池汽车测试规范》

  6.3 数据记录

  从整车起动开始采样,直至试验结束,总采样时间为T(s),采集参数包括:

  a) 燃料电池堆电压UFC(V);

  b) 燃料电池堆电流IFC(A);

  c) 动力电池电压UBAT(V);

  d) 动力电池电流IBAT(A)。




【中标】

145公里:河北定州至高碑店氢气长输管道可研项目启动

6月9日,中国石油天然气管道工程有限公司中标河北定州至高碑店氢气长输管道可行性研究项目。该管道全长约145公里,是国内目前规划建设的最长氢气管道。

定州至高碑店氢气管道管径为508毫米,全长约145公里。该项目是河北省南北方向氢气干线管网规划的一期项目,对于解决京津冀地区南北氢气运输难题,形成区域氢气骨干管网,推行京津冀地区新能源利用具有重要意义。

香橙会研究院点评:2014年,中国石油天然气管道工程有限公司设计了国内首条氢气长输管道——济源至洛阳氢气管道,开创了氢气管道设计的历史,并在氢气长输管道、加氢站、油气电氢混合站、天然气管道掺氢输送等方面储备了丰富的技术。

【政策】

1、深圳“十四五”规划:开展电解水制氢、固态储氢、电堆技术攻关,积极构建氢能产业创新体系

6月9日,深圳发改委发布深圳市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要。其中,针对氢能与燃料电池产业的规划有三处:战略性新兴产业、未来产业策源地、绿色生活创建行动。

香橙会研究院点评:深圳有比亚迪,是锂电池的大本营,深圳对氢燃料电池态度如何,市场很关注。现在深圳十四五规划明确提出要积极构建氢能产业创新体系,这意味着深圳终于打破沉默,锂电池和燃料电池两条技术路线并举,此前深圳,已经进入广东燃料电池汽车示范城市群里。

2、新疆维吾尔自治区“十四五”规划:推进风能、光伏发电进行电解水制氢;开展智能光伏、风电制氢试点

6月4日,新疆维吾尔自治区人民政府出台《新疆维吾尔自治区国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》《纲要》中有三处内容与氢能产业有关。

香橙会研究院点评:新疆绿氢产业潜力巨大,这个各方都看在眼里。

【签约】

1、巴拉德调整战略,独立拓展中国市场

6月9日,巴拉德动力与三家核心零部件供应商戈尔公司、东岳未来氢能、宁波信远在上海签订战略合作协议。其中戈尔是全球氢燃料电池汽车用质子交换膜市占率最高的供应商,东岳未来氢能则是国产品牌中最有实力进行批量装车的一家,宁波信远将为巴拉德独家供应相关双极板石墨材料。这意味着巴拉德独立进军中国的国产化之路就此展开。

香橙会研究院点评:巴拉德进入中国市场最早,但更多的是采取技术授权等方式,随着中国氢燃料电池市场的发展,丰田、现代纷纷在中国落地设厂,巴拉德似乎落后了。现在巴拉德似乎也醒悟过来,要改变以往的打法,独立拓展中国市场。

2、北京市大兴区与东方氢能签署战略合作协议

6月10日,北京市大兴区人民政府与东方电气(成都)氢燃料电池科技有限公司签署战略合作协议。签约后,东方氢能北京总部、膜电极研发中心和制造基地将落地大兴。根据合作协议,大兴区人民政府与东方氢能就氢能产业合作建立全面战略合作关系,东方氢能将以燃料电池为核心,以产业融合为特色,与大兴区开展紧密合作,借助大兴区氢能产业优势资源,共同打造产业融合的良好局面。

香橙会研究院点评:东方氢能所在的成渝城市群没有进入国家示范名单,对东方氢能的短期订单影响较大。现在东方氢能跟北京大兴战略合作并将北京氢能总部落在大兴,算是来分食北京城市群的订单。

3、隆基在西安高新区建氢能总部

6月9日上午,2021全球硬科技创新大会期间,“硬科技·自立自强”西安高新区投资环境说明会暨重点项目签约仪式举办,隆基氢能总部项目计划投资3亿元,成立西安隆基氢能科技有限公司作为电解水制氢设备项目总部,项目规划面积约1.5万平方米,初期达到年产500MW,100台1000Nm3/h碱式电解设备的能力,通过5-10年产能扩大到1万台。  

FCVC新品发布

1、上汽大通全球首款高端氢燃料电池MPV亮相

6月8日,全球首款高端氢燃料电池MPV上汽大通MAXUS EUNIQ 7亮相第六届国际氢能与燃料电池汽车大会(FCVC),加氢3分钟,续航605km 。

2、未势能源发布“百辆氢能重卡示范项目”6月9日,未势能源发布“百辆氢能重卡示范项目”,该项目是未势能源与大运、东风、福田三家企业合作,配套上燃动力自主研发的111kW燃料电池系统超越-300EP,联合开发的氢能重卡车型。值得一提的是,该项目基于雄安新区“容易线”建筑骨料运输需求,道路规划全长50公里,加氢站10座,设计速度80公里/小时,不日将正式落地投入运营。

3、风氢扬发布SINGULAR元极系统

6月8日,风氢扬在FCVC 2021大会推出的SINGULAR元极系统,基于创造性的“异源同构” 开发策略,以及深度差异化的“超级矩阵”开发平台,采用层级式系统构架,在通用化平台下通过快速适配层设计与交互式主动学习决策系统,实现PLUG IN/OUT型燃料电池系统的短周期开发与OTA持续迭代升级。

4、航天氢能FCVC会上展示120kW燃料电池系统

6月8日,航天氢能在FCVC会上展示了120kW燃料电池系统。目前航天氢能已经投资1亿元建成生产能力为50MW/年的燃料电池电堆中试生产线,该产线包含完整的膜电极组件、超薄金属双极板组件、电堆、系统的生产制造和测试检测;采用完全自主工艺和100%国产设备配套,并兼容柔性工艺和线上品质检测集成,自动化水平达到国内领先。

5、寿命超3万小时,潍柴巴拉德发布120kW燃料电池系统

6月8日,巴拉德动力系统和潍柴巴拉德氢能科技有限公司分别为其首次亮相的200千瓦FCwave?船用燃料电池模组和120kW燃料电池发动机举行盛大产品发布会。据了解,潍柴巴拉德氢能科技有限公司发布的新品120kW燃料电池发动机功率密度高达4.0kW/L,质量功率密度超过560W/kg,系统最高效率提升至60%以上,寿命超过30000h,实现-30℃的快速低温启动,可应用于公路客车以及环卫、自卸、牵引等中重型卡车场景。

6、重塑股份正式推出130kW大功率PRISMA XII+电堆、镜星十二+燃料电池系统

6月10日,重塑股份正式推出130kW大功率PRISMA XII+电堆、镜星十二+燃料电池系统。作为镜星系列的全新升级产品,镜星十二+在多项技术指标上均有进一步提升,包括:系统额定功率下BOP功耗减少近10kW,系统效率提升约10%;电堆体积功率密度4.4kW/L,较上一代产品提升26%。

6月1日,河北唐山河钢集团投放15辆25吨氢能重卡,其中,重塑股份为该批氢能重卡提供系统,净输出功率110kW。

7、清能股份正式发布燃料电池电堆和系统新品

6月9日,清能股份正式发布燃料电池电堆和系统新品。其中VLS II Pro系列电堆在VLS II的基础上对产品的结构和性能做了改进,有效提升了电堆的使用寿命,单堆最大功率最高可达165kW;VL II Pro系列系统集成了公司自主研发的VLS II Pro系列电堆及氢循环模块,与VL II系列系统相比,该系列产品的结构和性能有了较大改进,体积比功率和质量比功率分别提高了40%和18%。

8、新源动力正式推出最新产品HYMOD?-150燃料电池模块

6月9日,新源动力正式推出最新产品HYMOD?-150燃料电池模块。该产品在无外增湿、绝压阴极侧110~250kPa、阳极侧130~270kPa的高压操作条件下,峰值输出功率可达150kW,可满足-40℃低温启动功能,IP67防护等级,抗振功能符合SAEJ2380-2009标准,设计耐久性达到10000小时,模块功率密度4.5kW/L。

9、新研氢能在FCVC展示了大功率金属板电堆产品

6月8日,新研氢能展示了大功率金属板电堆产品,输出功率将覆盖50-110kW范围。其中,(反应面积~300cm2)250片膜电极电堆功率60kW(150kPa表压,0.6V单片电压),由双堆集成出的89kW燃料电池系统于2020年底安装在50辆12m厦门金旅公交车上。

10、骥翀氢能在FCVC展示了MH170电堆模块

6月8日,骥翀氢能展示了MH170电堆模块。该系列电堆最大功率已突破160kW,实现了在无辅助热源条件下-39℃的成功启动,MH170系列电堆裸堆的最大比功率可达4.7kW/L、4.0kW/kg,因此同样的电堆功率下,原材料使用更少,降本空间大大提升。

11、济平新能源可供批量销售PEM电解槽所用的特制催化剂

在FCVC展会上,济平新能源展示了最新研发成果,可供批量销售的PEM电解槽所用的特制催化剂,解决了国产品牌在这个领域的空缺。


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