近日，由國(guó)網(wǎng)江蘇電力牽頭編制的IEEE國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《質(zhì)子交換膜燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能及效率測(cè)試方法導(dǎo)則》正式獲得電氣和電子工程師學(xué)會(huì)批準(zhǔn)立項(xiàng)，這是江蘇電力系統(tǒng)內(nèi)首個(gè)氫能?chē)?guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

（本文來(lái)源：微信公眾號(hào) 蘇電牛思 ID：SuDian-News）

關(guān)于IEEE：

全稱(chēng)電氣與電子工程師協(xié)會(huì)（Institute of Electrical and Electronics Engineers），成立于1963年，由美國(guó)電氣工程師協(xié)會(huì)（AIEE）和無(wú)線電工程師協(xié)會(huì)（IRE）合并而成，總部位于美國(guó)紐約。是一個(gè)國(guó)際性的電子技術(shù)與信息科學(xué)工程師的協(xié)會(huì)，也是全球最大的非營(yíng)利性專(zhuān)業(yè)技術(shù)學(xué)會(huì)。協(xié)會(huì)致力于電氣、電子、計(jì)算機(jī)工程和與科學(xué)有關(guān)的領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)和研究。

概念解讀：

這么復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)到底是個(gè)啥？

相信不少朋友心中已經(jīng)打了許多個(gè)問(wèn)號(hào)：“質(zhì)子交換膜燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能及效率測(cè)試方法導(dǎo)則”每個(gè)字都認(rèn)識(shí)，但連起來(lái)怎么讀不懂呢？它又和氫能有什么關(guān)系？

讓我們來(lái)解剖一下，逐步理解“質(zhì)子交換膜”“燃料電池”“熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)”和“動(dòng)靜態(tài)性能及效率測(cè)試”——

◆質(zhì)子交換膜

“質(zhì)子交換膜”就像是燃料電池里的“交警”，它指揮著氫離子有序通過(guò)。

想象一下，在燃料電池里，氫氣和氧氣想要“牽手”產(chǎn)生電能，但這個(gè)過(guò)程得有“規(guī)矩”，不能讓氫氣和氧氣直接“親密接觸”，不然就會(huì)“爆炸”！質(zhì)子交換膜只允許氫離子通過(guò)，而像電子和氫氣中的其他“搗亂分子”，它統(tǒng)統(tǒng)都給攔下來(lái)。這樣，氫離子就能安全地到達(dá)另一邊，和電子結(jié)合產(chǎn)生電流，保證了燃料電池的安全和高效運(yùn)行。

質(zhì)子交換膜燃料電池原理圖

◆質(zhì)子交換膜燃料電池

質(zhì)子交換膜燃料電池是目前技術(shù)最成熟、市場(chǎng)應(yīng)用最廣泛的氫燃料電池。電池以氫氣和氧氣為原料，通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)直接產(chǎn)生電能，反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)物只有水，實(shí)現(xiàn)“零碳”供電。此外，該電池還具有啟動(dòng)快、功率密度大等一系列優(yōu)勢(shì)，目前已在車(chē)輛、無(wú)人機(jī)、分布式發(fā)電等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。

◆熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)

而以質(zhì)子交換膜燃料電池為基礎(chǔ)構(gòu)建的“熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)”，就像一個(gè)高效的能源轉(zhuǎn)換器，輕松將氫氣和氧氣的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)余熱回收，配合儲(chǔ)熱設(shè)施供應(yīng)用戶日常采暖，實(shí)現(xiàn)熱電“聯(lián)合產(chǎn)出”。

熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)示意圖

◆動(dòng)靜態(tài)性能及效率測(cè)試方法導(dǎo)則

“能源轉(zhuǎn)換器”強(qiáng)不強(qiáng)、效率高不高，總得有個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)，“動(dòng)靜態(tài)性能及效率測(cè)試方法導(dǎo)則”就是熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的“體檢表”。它詳細(xì)規(guī)定了如何測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能（啟動(dòng)速度、并網(wǎng)穩(wěn)定性等）、靜態(tài)性能（電壓、電流等）以及它的效率如何。這就像是一份全面評(píng)估的“成績(jī)單”，讓我們對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的實(shí)力一目了然！

有了這份衡量標(biāo)準(zhǔn)，就能確保熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在推廣應(yīng)用過(guò)程中，能夠穩(wěn)定、高效地工作。這不僅有利于氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，還能為國(guó)家實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供有力支持。

氫能崛起：

以標(biāo)準(zhǔn)制定助力氫網(wǎng)互動(dòng)

在新能源的舞臺(tái)上，氫能憑借其“高能量、零污染”的超能力，被譽(yù)為21世紀(jì)的“終極能源”。國(guó)家高度重視氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，自2021年以來(lái)，多個(gè)部委聯(lián)合發(fā)布了氫能相關(guān)政策和規(guī)劃，明確了氫能在中國(guó)未來(lái)能源結(jié)構(gòu)中的戰(zhàn)略性地位。

國(guó)家能源局發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035年）》

在“雙碳”目標(biāo)的指引下，國(guó)家正在積極推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，正在進(jìn)行低碳轉(zhuǎn)型的企業(yè)也紛紛將目光投向氫能。電網(wǎng)作為能源傳輸和分配的重要基礎(chǔ)設(shè)施，要如何利用氫能？

答案是喜人的。氫能具有高能量密度和長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能的特性，可以彌補(bǔ)可再生能源波動(dòng)性所帶來(lái)的不穩(wěn)定性。通過(guò)氫能與電網(wǎng)的互動(dòng)，電力人可以將多余的電能轉(zhuǎn)化為氫能儲(chǔ)存起來(lái)，等到需要時(shí)再轉(zhuǎn)化為電能使用，從而實(shí)現(xiàn)能源的跨季節(jié)、跨地域優(yōu)化配置。氫能與電網(wǎng)的互動(dòng)，完全符合能源轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)需求。

燃料電池發(fā)電全過(guò)程

目前，氫能與電網(wǎng)的互動(dòng)主要依賴于燃料電池。在政策層面，包括四川、遼寧、北京等在內(nèi)的10多個(gè)省、40多個(gè)市縣都在積極推進(jìn)氫燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)項(xiàng)目的發(fā)展。

燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)的影響力不斷擴(kuò)大，對(duì)于該系統(tǒng)的運(yùn)維管理卻尚未實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，這將對(duì)燃料電池未來(lái)的推廣和應(yīng)用產(chǎn)生阻礙，進(jìn)而影響氫能與電網(wǎng)的互動(dòng)。

氫概念圖

作為“新能源之都”，常州正在加快打造“氫灣”。近年來(lái)，常州多家高新技術(shù)企業(yè)致力于氫能產(chǎn)業(yè)研發(fā)應(yīng)用，例如常州地區(qū)的共享單車(chē)供應(yīng)企業(yè)永安行，先后推出了氫能自行車(chē)、燃料電池等氫能產(chǎn)品。依托于氫能產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展和時(shí)代發(fā)展需要，今年初，國(guó)網(wǎng)常州供電公司牽頭開(kāi)展氫能?chē)?guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定工作。

氫能產(chǎn)業(yè)園區(qū)概念圖

精益求精：

從細(xì)節(jié)入手攻關(guān)標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)

2月，國(guó)網(wǎng)常州供電公司成立了氫能?chē)?guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定工作組，在確定選題后查閱了大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料，制定了研究方向與工作計(jì)劃。4月22日，團(tuán)隊(duì)正式向IEEE工業(yè)電子化學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)工作委員會(huì)提交立項(xiàng)申請(qǐng)。

工作組成立，立項(xiàng)工作啟動(dòng)會(huì)

在爭(zhēng)取立項(xiàng)的線上研討中，來(lái)自標(biāo)委會(huì)成員國(guó)的專(zhuān)家愛(ài)德華茲提出了質(zhì)疑：“你們的標(biāo)準(zhǔn)中所描述的質(zhì)子交換膜燃料電池冷卻方式不明確，涵蓋范圍太寬泛，需要對(duì)冷卻方式進(jìn)行明確。”

工作組成員雷宇通思考：質(zhì)子交換膜燃料電池有空冷和水冷*兩種類(lèi)型。通過(guò)查閱資料發(fā)現(xiàn)，相較而言，水冷方式散熱具有效率高、噪音小、溫度均勻的特點(diǎn)，能更好地滿足高功率燃料電池的需求?？紤]到標(biāo)準(zhǔn)落地后的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，工作組最終將標(biāo)準(zhǔn)的制定聚焦在水冷質(zhì)子交換膜燃料電池設(shè)備的系統(tǒng)測(cè)試要求，并重新對(duì)立項(xiàng)申請(qǐng)進(jìn)行了修正和完善。

*空冷是利用周?chē)諝獾膶?duì)流和散熱來(lái)降低燃料電池的溫度，而水冷方式通過(guò)液體吸收廢熱。

線下集中研討

專(zhuān)家的質(zhì)疑進(jìn)一步引起了工作組對(duì)標(biāo)準(zhǔn)細(xì)節(jié)問(wèn)題的思考，為了確保標(biāo)準(zhǔn)順利獲批立項(xiàng)，工作組決定將各個(gè)細(xì)節(jié)再進(jìn)行進(jìn)一步確定，將嚴(yán)謹(jǐn)做到極致。每一個(gè)細(xì)節(jié)范圍的確定都需要進(jìn)行多項(xiàng)的了解研究和擇優(yōu)比較，而此時(shí)，距離立項(xiàng)表決只剩不到兩周時(shí)間。

成員們分工合作，爭(zhēng)分奪秒，利用晚上的時(shí)間分頭查閱資料，白天開(kāi)展集中研討，對(duì)立項(xiàng)申請(qǐng)中涉及的類(lèi)型、方式等細(xì)節(jié)一一進(jìn)行了明確。

立項(xiàng)表決會(huì)議如期舉行，來(lái)自標(biāo)委會(huì)成員國(guó)的16位專(zhuān)家出席會(huì)議并進(jìn)行表決。線上會(huì)議中，各國(guó)專(zhuān)家給予高度評(píng)價(jià)，經(jīng)投票表決，超過(guò)2/3的專(zhuān)家同意了立項(xiàng)申請(qǐng)，項(xiàng)目申請(qǐng)文件通過(guò)了IEEE標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)下屬新標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)的批準(zhǔn)，正式立項(xiàng)。