燃料電池行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀綜述

馬秋玉 趙子亮 趙洪輝 王宇鵬 都京 鮑金成

（中國(guó)第一汽車(chē)股份有限公司 新能源開(kāi)發(fā)院，長(zhǎng)春 130013）

主題詞：燃料電池 標(biāo)準(zhǔn) 機(jī)構(gòu) 體系 分析

1 前言

環(huán)境和能源已經(jīng)成為全球共同關(guān)心的問(wèn)題，燃料電池汽車(chē)作為能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要舉措，是未來(lái)能源技術(shù)的重要發(fā)展方向。各個(gè)國(guó)家紛紛公布傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的禁售時(shí)間，燃料電池汽車(chē)成為世界各大汽車(chē)廠商及研發(fā)機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)，都京等認(rèn)為燃料電池汽車(chē)以其高效率和零排放的特點(diǎn)被認(rèn)為具有廣闊的發(fā)展前景[1]。

標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)用于規(guī)范燃料電池行業(yè)，郭麗平認(rèn)為必須引起社會(huì)各界的重視，為燃料電池的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)[2]。

2 國(guó)外燃料電池標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

自從豐田發(fā)布第一款氫燃料電池車(chē)MIRAI以來(lái)，使得氫燃料電池車(chē)再次得到廣大OEM的重視，分別又有本田Clarity以及現(xiàn)代NEXO等氫燃料電池車(chē)型，掀起了新一輪的發(fā)展，各國(guó)也紛紛出臺(tái)相關(guān)政策、法規(guī)鼓勵(lì)燃料電池的發(fā)展。國(guó)際上現(xiàn)已形成比較完備的標(biāo)準(zhǔn)體系來(lái)規(guī)范和引領(lǐng)行業(yè)的發(fā)展[3]。

國(guó)際上目前已形成ISO、IEC兩大燃料電池標(biāo)準(zhǔn)化組織。其中，ISO主要關(guān)注電動(dòng)車(chē)輛，包括性能指標(biāo)、試驗(yàn)方法；IEC則主要集中電相關(guān)零部件。兩個(gè)組織協(xié)調(diào)合作，共同為燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系完善而努力[4]，國(guó)際燃料電池標(biāo)準(zhǔn)化組織見(jiàn)表1。

表1 國(guó)際燃料電池標(biāo)準(zhǔn)化組織[5]

為了規(guī)范燃料電池行業(yè)發(fā)展，各國(guó)紛紛成立自己的標(biāo)準(zhǔn)化組織，完善標(biāo)準(zhǔn)體系[6]，各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化組織見(jiàn)表2。

表2 各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化組織[7]

國(guó)際燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系目前已經(jīng)覆蓋系統(tǒng)性能、安全、可靠性3大層面。

在燃料電池系統(tǒng)性能方面，國(guó)際上已有SAE J2615-2100《汽車(chē)用燃料電池系統(tǒng)性能測(cè)試》[8]，其中對(duì)燃料電池系統(tǒng)的啟動(dòng)特性、額定功率、峰值功率、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和穩(wěn)態(tài)特性試驗(yàn)做出了明確規(guī)定[9]。

在燃料電池安全性方面，國(guó)際上已有GTR13《氫和燃料電池車(chē)輛全球技術(shù)法規(guī)》[10]，其中對(duì)安全性進(jìn)行了全面的約束，確保燃料電池汽車(chē)安全性等級(jí)與傳統(tǒng)汽車(chē)相當(dāng)[11]。

在可靠性方面，國(guó)際上有IEC 62282-2:2012《燃料電池技術(shù)第2部分燃料電池模塊》[12]，其中對(duì)不同環(huán)境條件與不同運(yùn)行條件對(duì)燃料電池安全性的影響進(jìn)行考核，適用于堿性燃料電池、聚合物電解質(zhì)燃料電池和固體氧化物燃料電池等。

3 國(guó)內(nèi)燃料電池標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

燃料電池涉及的產(chǎn)業(yè)鏈比較長(zhǎng)，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)也比較多，但是鑒于燃料電池技術(shù)此前一直處于研發(fā)階段，真正制定燃料電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)委員會(huì)并不多，主要是與燃料電池直接相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，包括全國(guó)燃料電池及液流電池標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC 342）、全國(guó)氫能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC 309）、全國(guó)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)電動(dòng)車(chē)輛分技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC 114/SC 27）、全國(guó)氣瓶標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)車(chē)用高壓燃料氣瓶分技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC 31/SC 8）。在全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下，各個(gè)標(biāo)委會(huì)協(xié)同合作，共同推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展[13]，中國(guó)燃料電池標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)見(jiàn)表3。

經(jīng)過(guò)社會(huì)各界的共同努力，我國(guó)燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系已經(jīng)具備初步框架，根據(jù)中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)統(tǒng)計(jì)，截止2018年5月，中國(guó)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共計(jì)76項(xiàng)，其中涉及氫能基礎(chǔ)設(shè)施、燃料電池整車(chē)、發(fā)電系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、電堆5個(gè)層面[14]。

表3 燃料電池標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)

在燃料電池領(lǐng)域相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)逐步完善。在2017年，新發(fā)布燃料電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)18項(xiàng)，包括GB/T 35178—2017《燃料電池電動(dòng)汽車(chē)氫氣消耗量測(cè)量方法》[19]、GB/T 35544—2017《車(chē)用壓縮氫氣鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶》、GB/T 33978—2017《道路車(chē)輛用質(zhì)子交換膜燃料電池模塊》[20]；2018年新發(fā)布燃料電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，GB/T 36288—2018《燃料電池電動(dòng)汽車(chē)燃料電池電堆安全要求》[21]等。

另外，已有的一些標(biāo)準(zhǔn)如GB/T 24549—2009《燃料電池電動(dòng)汽車(chē) 安全要求》[22]、GB/T 24554—2009《燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)方法》等，共7項(xiàng)正在修訂完善，完善整車(chē)體系安全規(guī)定、新增動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境適應(yīng)性測(cè)試共4項(xiàng)，使得現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)更加完善[23]。

另一方面，《燃料電池電動(dòng)汽車(chē)能量消耗量及續(xù)駛里程試驗(yàn)方法》、《燃料電池整車(chē)低溫冷啟動(dòng)》、《燃料電池碰撞試驗(yàn)方法》、《燃料電池整車(chē)動(dòng)力性試驗(yàn)方法》共4項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)也在緊鑼密鼓的立項(xiàng)討論、制定當(dāng)中。

4 國(guó)內(nèi)外燃料電池標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

同濟(jì)大學(xué)[24]基于與德國(guó)IPEK合作項(xiàng)目，對(duì)中國(guó)和德國(guó)燃料電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行簡(jiǎn)要對(duì)比分析，對(duì)比分析結(jié)果見(jiàn)表4。

從表中對(duì)比分析可以看出，中國(guó)近年來(lái)燃料電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在數(shù)量上有一定優(yōu)勢(shì)，但在整車(chē)層面評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)仍然較少。因此中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)需統(tǒng)籌考慮、完善標(biāo)準(zhǔn)體系，使標(biāo)準(zhǔn)體系朝著更加系統(tǒng)化、規(guī)范化方向發(fā)展。

中汽研王芳[25]等針對(duì)整車(chē)、系統(tǒng)、氣瓶、加氫口4個(gè)層面的國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對(duì)比分析，分析結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析

從表中對(duì)比分析可以看出，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)雖然已經(jīng)逐步覆蓋整車(chē)氫安全、燃料消耗量、系統(tǒng)性能、氣瓶以及加氫口性能等層面，但與國(guó)際相比，整車(chē)碰撞相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)仍然欠缺。且部分標(biāo)準(zhǔn)仍未通過(guò)認(rèn)證，未來(lái)標(biāo)準(zhǔn)體系的完善還需全行業(yè)的共同努力。

5 結(jié)論及啟示

我國(guó)燃料電池標(biāo)準(zhǔn)體系已經(jīng)具備初步框架，可以為我國(guó)氫燃料電池行業(yè)的發(fā)展提供一定的支持與保障，但在零部件領(lǐng)域的安全要求以及測(cè)試評(píng)價(jià)方法仍然欠缺，未來(lái)需要在實(shí)踐中不斷補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，完善標(biāo)準(zhǔn)體系，借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，為我國(guó)燃料電池行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。