图为全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会副秘书长陈晨在CBIS2018“锂想”峰会上
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2018年11月8日,以“新时代·破而立:前行中的产业转折之路”为主题的“锂想”2018第三届动力电池应用国际峰会(CBIS2018)在北京兴基伯尔曼饭店开幕。全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会副秘书长陈晨在峰会上发表主题演讲,以下为主题演讲内容。
报告分两部分:第一部分国内燃料电池标准化概况,主要介绍全国燃料电池和液流电池标准化工作的情况,介绍目前相关的社团组织的标准化的活动。第二部分,国际燃料电池标准化的概括。这部分介绍燃料电池对口的国际IEC/TC 105的一些情况,另外还包括我前段时间做的国外主要机构标准化的情况,包括美国、日本、欧洲和韩国。
首先介绍国内燃料电池标准化概况,全国燃料电池和液流电池标准化委员会由2008年国家标准委批复成立的,目前是第二届,我们的主任委员是燃料电池的领袖,中科院大连物理与化学研究所的衣宝廉院士,我们标委会成立的时候对口了国际进口电池标准委员会的工作,国际组织在邀请各个国家参加会议的时候,每个国家都有一个代表,这个代表就是这一个国家的对口机构,我们就是国内能够代表参加IEC/TC 105活动的机构。目前主要的工作是负责燃料电池和液流电池标准化的工作,我的报告是介绍燃料电池的工作。
这个图是典型的一张燃料电池的工作范围的系统边界图,很多标准里也有。对于燃料在储存部分的标准和输出接入到其他系统的这部分我们不负责,我们负责系统边界内的一些标准,这个是系统的,除此之外,包括核心的部件,电池模块,里面的工作也是属于我们标委会的。
为了使我们的标准的制定有一定的规律,而不是零散的,我们依据标准的系统、协调、完整与国际标准这4大原则,建立了标委会自己的标准体系,在这个标准体系指导下,进行燃料电池标准化的工作。系统性,我们在制定燃料电池标准的时候,不是想做什么就做什么,而是考虑行业的需求建立一套完整的体系,体系下制定标准,每一个标准不是单独而是有机结合在一起的,包括标准之间的协调性和完整性都需要考虑。
基于这几个原则我们建立了燃料电池标准体系,横向包括基础标准、通用标准、所有的领域的标准,这个是大的分类,在大的分类下面,我们又进行了细分,包括通用安全要求、重点项目配套的技术方面的要求、测试方法、安装等等。在细的条款下,咱们进行了进一步划分,有一些可以做标准,有一些做行标,有一些可以做团体标准。国家对国标的要求越来越严,基础安全和重点项目配套可以用国标的,其他像双极板、膜电极的标准不再批复了,而是让大家做行业标准、团体标准,毕竟适用性是结合行业的。
在标准体系的横向大类方面,我们也是跟国内IEC/TC 105保持很好的结合,在这个体系的指导下,标委会做了很多工作,发布标准30多项,加上技术文件将近40项。在基础里面,现在有两个数据标准,主要有28816,当时是采用IEC的标准,燃料电池术语,我们的祖国比较多的是质子交换膜燃料电池,依照我们国家自己的情况,制订了2004 2.1—2017就是质子交换膜燃料电池的术语。在燃料电池工作技术标准里面,我们细分了辅助系统,供氢部分、材料和部件,膜电极、双极板系列的标准,还有聚合物、干电池核堆的测试标准。另外我们也研究了空气当中气体杂质对质子交换膜燃料电池影响的情况,只有一项是固体氧化物。在固定式领域,采用固定式电站,采用IEC的标准,目前国内的标准比较少,备用电源自己制定两个标准,一方面根据燃料电池在通讯基站作为备用电源推出一系列的项目,依据这个做的标准,国网希望我们给他们制定一个标准,将燃料电池引用到变电站,我们跟供电公司合作,制定了变电站的标准,这也是今年刚刚发布的。
驱动和辅助动力,主要在车用上面,道路车、非道路车,无人机领域标准的制定,道路车,结合奥运会示范的时候,做了一些汽车和客车的技术要求测试方法,这个要求是比较少的,后期在车用领域方面的工作比较多,所以制定了道路车用燃料电池模块,道路安全、我们想通过标准化的工作对燃料电池的发电机的寿命进行预测,目前标准验证是比较好的,这个标准是下一步来做,电池寿命希望通过标准能够初步进行预估计。非道路车辆方面,当时制定了工业起升车辆的标准,我们是不含储氢,下一步怎么和气瓶合作也是下一步的标准。在微型领域,我们跟大化所一起,他们有项目应用,我们也想推出来,做项目的标准,希望通过标准引领产业往这样方面来进行研究。
这个是标委会整体的标准化的情况,可以看到,之前燃料电池在实验室和示范运行做了大量的工作,主要在基础、零部件、结合汽车制定了乘用车、轿车测试方法的标准,固定式都是用采标为主,国内的行业没有做得特别多,从2013年开始,开始制定行业服务产业的发展,低温标准的制定,模块标准、备用电池标准的制定,都是服务产业发展的,今后这也是我们标委会工作的方向。
今年标准化工作,对我们来说是非常有意义的一年,因为2018年1月1号《中华人民共和国标准化法》开始实施了,把标准重新进行了把控和分类,分国家、行业、地方、团体、企业标准,第一次把国际市场上做得比较多的团体标准给予法律的地位。国家鼓励学会、协会、商会、联合会、技术联盟协调相关市场需求来制定团体标准。《标准化法》的出台有两个重大的突破,第一个突破是打破了国家政府机构作为标准的唯一机构,团体标准出现了以后,很多学会、协会都可以进行标准的立项及发布,是不受政府束缚的,这是一方面。另外一方面,每个技术委员会都有一个工作范围,我做燃料电池,他做氢能,在国家备案的时候,都有很好的界定,相互分工互相合作,有好处,也有弊端,遇到交叉过程的东西,标准很难立项,做起来也很难,但是团体标准,完全没有限制,这样对于一些有交叉的行业标准做团体标准来说,还是一件好事。
稍微总结一下,到目前来说,有中国电器工业协会、中国汽车工业协会、中国汽车工程学会已经开始做燃料电池的标准了,电工所和协会是在一起的,无人机的标准以协会标准为基础,汽车工业协会和汽车工程学会做DC/DC和空压机的测试,我们以前想做,再加上技术不成熟,和其他的有冲突,一直列在计划,但是没有实施的,其实这是一件好事情,因为这些标准确实是行业缺失的,如果通过团标推出来,对行业的发展也是一件好事。也是刚刚推出行业标准,比较少,后续也会做很多的工作。这是国内的基本情况。
国际电工委员会燃料电池技术委员会,IEC/TC 105,IEC、ITU,ITU是电信的,我们燃料电池被划为IEC电工这个行业,IEC1999年开始做燃料电池标准工作的,秘书处在德国,之前的主席是日本的专家,去年刚刚更新了主席,变成了法国的专家,秘书处和主席都在欧洲,欧洲标准化话语权比较多,日本、中国和韩国力量跟欧洲还是有些差距。IEC/TC105有P成员和O成员之分,我们的祖国一直以P成员的身份参与到组织里来,比较积极的成员国家有德国、法国、意大利、日本、韩国。IEC/TC 105工作组有14个,2个特别工作组(AHG),以及1个联合工作组。
IEC/TC 105有它的工作范围,概括起来就是燃料电池在各种类型的燃料电池在一些相关领域的应用,包括发电、驱动领域,并且适合微型,IEC比较重视的工作可逆操作模式的燃料电池发电系统。
大家听到的术语比较多,固定式、便携式、微型,固定式和小型固定式特征都是用于离网和并网的应用。便携式在国内应该是能够携带的比较简单的,按照我们的理想应该是可以移动的,比如是车载。微型应该是像笔记本用的,功率比较小,电压也比较小,能携带、手持的,现在做手机充电器的研究都属于这个领域。
IEC/TC 105的架构,横向跟我们标准体是一样的,再细分结合我们国内的情况,细分把不同的应用领域特点进行分类,包括不定时,安全、性能、安装、,交通工具上开展工作比较少,目前只有两项,便携式只有1项,微型多一些,主要是韩国在做,三星做一些小型的安全性能还有一些互换性。可逆模式和生命周期评估,这是IEC新开的,也是重点要发展的领域,生命周期评估,就是燃料电池的环保不只是使用,包括生产、后续的回收都要进行评估,这也是下一步国内的工作重点。
这个是IEC/TC 105制定的架构里面具体的标准,稍微提一下,电池类型方面,不像国内分那么详细,尽可能把一个标准能够涵盖各种类型的燃料电池,除非在电堆和模块层级上才会对它进行分类。
IEC/TC 105的工作,目前是比较全的,因为做工作比较早,各个领域基本上都有,范围也是比较宽的,目前唯一缺少就是在车标准化工作还没有开展。
国外标准化机构,一个国家的标准化工作跟标准化的机制和体制有关系,美国的标准化是自愿的标准体制,政府在标准化扮演的角色非常的有限,主要是协会和学会,美国的协会和学会非常多,锂电也有相关的,电池也有,我列的这些都是相关的学会和协会开展的工作。包括ANSI也是非政府的组织,不制定标准,只是把已经有标准加上美国国家标准的编号进行发布,这个是简单的美国的情况,包括SAE、UL、ASTM(美国材料与实验协会)很多微量元素的测试一直在氢能领域,SAE清晰品质的测试方法都是参考它的。
日本也是比较有代表性的,政府主导,发挥了专业团体的作用,也是我们的祖国努力的方向,政府和团体配合做,日本有电器工业协会,是团体,在政府的授权和指导下开展燃料电池的标准化活动,自己本身也制定了自己国家的标准。欧洲和韩国代表性不强,标准不多,主要有一些大飞机和热电联产设备的标准。
我们的祖国标准化工作的起步并不晚,现在跟着国际标准走,也不是非常落后,我们也在努力积极跟上国际的步伐,包括开展一些不一样的燃料电池,另外我们也希望可以配合国家标准化的改革加强团体标准的合作,提高国家标准的完整性。