中汽院杜坤：氢能与燃料电池检测技术与检测装备研究

10月30-31日，2024汽车技术与装备发展论坛在苏州召开，政府领导，院士专家，装备、汽车及产业链企业高层齐聚，围绕“共筑汽车产业新质生产力”年度主题，聚焦新技术、新装备、新生态展开深入研讨，探索装备制造与汽车产业的融合发展路径。论坛由1场闭门会、1场开幕大会、2场特色活动和4场分论坛构成，搭建起国内首个聚焦“汽车技术与装备发展”领域的高端对接平台。其中，在2024汽车技术与装备发展论坛之氢燃料电池技术研究及测试装备论坛上，中汽院新能源科技有限公司副总经理杜坤发表了演讲。以下内容为现场发言实录:

报告分为四个内容，首先也是介绍一下氢能的现状和发展趋势。发展氢能的底层逻辑有两点。第一点，氢是元素周期表的第一个元素，所以就决定了它低碳清洁这么一个维度。第二个，人员的供给侧，将来随着风光等间歇性能源的使用，储能的属性就是氢能的第二个属性。在供给侧和用户侧之间，通过氢和电相互交融的模式，是能够解决能源发展，低碳可持续的路径。因此氢能也被国家定位为战略性新兴产业和未来产业的重点发展方向。

在氢能赛道这块，预计在2030年，我国电解质氢的市场空间将超过3000亿元。到2050年，氢能在中国能源体系的占比将达到约10%。同样在氢能产业链上面来讲，由于氢能产业链比较长，氢能产业的结构是覆盖了自储运+用的这么一个相对完善的一个整体系统，涉及到了制氢技术的创新。

目前在上游制氢，我们电解水制氢的占比只有4%。包括像苏州，更多的是工业复产氢的这么一个资源。而对于国内电解质氢在一兆瓦以上，或者是说对于KM电解槽，对于风光电源匹配的测试技术来讲，是有短缺的。在下游应用上面来讲，从交通端向能源端应用，特别是往重载方向发展，随着重卡工程车辆的一个应用，对应着大功率的诊断系统和电化学匹配的需求也愈发明显。

近年来，在燃料电池电站特别是兆瓦时电站作为分布式供能的一个发展模式上面来讲，应用案例也逐渐突破。但是，氢能电站相关的测试方法和标准体系，也是没有的。总结起来讲，氢能产业发展趋势面临两个方面。

第一个就是千瓦级向兆瓦级的发展。

第二个就是交通端向能源端发展方向。

所以对于设备和标准规范，我们也面临着我们超大功率的电堆的研发验证，面临着我们兆瓦级的pem电解槽，和兆瓦级的氢能电站的研发验证体系，这块对测试来讲也提出了新的需求和挑战。

总结起来，氢能是大功率化、多元化的应用场景，而且也提出了绿氢、环保的应用要求。对于测试来讲，像德国hero也提出了五兆瓦，我们的减槽和pem槽，共同测试的这么一个一体化槽的测试设备。对于电堆来讲，300千瓦系桑电堆，甚至单400千瓦的电堆，也逐步在国内实现。

对于氢能电站，我们在多维度，或者现场检测的设备和现场检测的技术要求来讲，都提出了一些共性的技术的要求。针对这些挑战，我们也做出了一些思考。

第二个方面也介绍一下新能源江苏公司的一些布局，江苏公司也是在中国汽研和常熟高新区助力下，通过央地合作这种模式，打造的中国企业的全资子公司，布局的是氢能产业的方向。它的目的应该是深化检测和装备之间的联系，通过检验标准方法与装备工具之间的融合，来助力中国汽研和中国中检在业务上进行转型升级，支撑氢能产业的一个高质量发展。所以我们的业务类型也围绕着氢能检测装备和氢能检测技术两块方面去做。

2022年的8月18号，公司注册成立。迄今为止我们在科研上也做了很多事，包括在国家科技型中小企业，也在九月份获批了苏州市的十家重点研发机构，并联合江苏省内的重点高校及企业，成立了苏州市的氢能创新联合体，也在积极申报，像高新技术企业和国资委的启航企业。

公司是定位装备和测试技术融合发展，助力于氢能产业的这个有。两个方面:

第一个方面是通过关键技术的攻关，研发国产化的超大功率的测试设备，推动氢能应用从交通端向能源端进行铺开，突破氢能领域应用技术的一个发展。

第二个是打造氢能体系的一个建议。形成氢能领域成熟的验证链条和标准规范体系，推动氢能体系的高质量发展，为国家能源战略和绿色低碳转型提供坚实的支撑。

在业务方向上，有三块业务的布局，就是装备加服务加工程这种一站式的解决方案。在氢能检测设备这块，从定制化的设备，到我们传统的电堆子系统，包括我们系统测试台这块来讲，都是有布局的，也掌握了包括像控制和软件等核心的技术。

新能源江苏公司也面向华东提供高功率等级的电堆系统的测试，也建有国内系统层级最大散热功率的系统环境仓，并且已经率先开展了氢能电站和电解槽的一些实际认证的一些项目。

第三个，随着氢能从交通向能源端过渡，相信也有越来越多的人员央企布局到我们氢能实验室里，我们可以提供从制氢、供氢管入、实验室的氢安全、用氢设备等全链条解决方案。我们也为整车厂提供过加氢站，燃料电池系统实验室、燃料电池样车服务的全链条服务。

这里面也介绍一下新能源江苏公司在氢能检测技术领域的探索。首先还是围绕氢能有三个方面，从制氢方面讲，我们瞄准兆瓦级的检测能力，作为国内最先建有300千瓦pam槽的检验能力的第三放机构，也面临着5兆瓦的键槽，甚至更高，或者1.5兆瓦的pam槽的测试能力需求。

第二方面也建有实验室的实验能力。

第三方面氢能电站现场的一些服务类型。

在兆瓦级电解槽的测试平台，因为面临着电力的需求，包括我们制氢后面尾端氢气的收集，还有我们电解槽大流量下的一些流量标定，氧中氢、氢中氧的调控，针对这些技术需求，是需要有兆瓦级的电解槽制氢平台，特别是面临键槽，键槽在一些实际应用过程中，使用范围也是达不到预期，甚至会出现一些事故，更多需要我们正向去开发电解槽测试平台。

新能源江苏公司就是作为一个新的合作模式的发动者，通过众筹科研模式，跟我们键槽的零部件供应商，键槽的生产厂，还有pam槽的生产商，共同去搭建这么一个六兆瓦，键槽是一千标放到一千二百标方。pam槽是200到300标方的电解槽的测试能力，电解槽最后是由中汽院江苏新能源统一运营管理，面向华东地区做研发验证测试。这块前端是一个六兆瓦的定义，后端的左边是LK键槽的测试系统，右边是我们200-300标方的pam槽的测试系统，当然pem槽的测试能力可以进一步进行扩展，这是第一个方面。

第二个方面，在实验室测试服务方面，我们提供材料层级、零部件层级，包括通过国庆中心的协作，也提供整车层级，包括动力系统层级的全方位的解决方案。这里面都有一个关键字眼，就是大功率。也就是我们电堆400千瓦以上，系统会到500千瓦测试能力。

实验室的资源来讲，从系统做控制器的快速圆形测试，到电堆匹配的子系统测试，最后到系统城市，到我们环境的振动，环境仓、EMC的一些开发性测试，这些全覆盖。

这里电堆也是从单电池、小功率到400千瓦左右层级的电堆测试，也为国内国际上很多的电堆企业提供过一些测试验证服务。在系统这块也可以做我们引射器循环泵，包括我们的喷气阀、加湿器、空压机，我们冷却泵的这些测试零部件级的测试验证。在电解槽这块，现在的话是一个覆盖300千瓦。因为最近在华东地区，pam槽的也比较火，而面向pam槽有极化曲线的测试需求，也有我们活化的测试需求，也有我们带压测试的一个测试需求，同时还可以带一些表征。

所以对兆瓦级电站的测试体系，更多的是不同维度下，包括安全、性能、环境，集成度、功能、功能安全、信息这种。从我们的制氢端到兆瓦机发电端，再到我们馈电段整体的一个体测评体系的一个验证。这块也是对推动我们氢能电站的标准方法，有一些思考。

最后也介绍一下，我们在氢能检测装备开发方面的一些的工作。首先氢能检测装备是中国气研通过国家重点研发计划进行科技化转化的这种发展模式。经过五年的迭代，已经形成了系列化的燃料电池测试装备，它的功率感范围覆盖比较广，也给国内单堆实现过4000千瓦的一个验证实验。这块的产品线上面来讲，我们也提供包括质子交换膜、SOFC, 电解槽制氢和现场检测的一些测试装备，现场一些现场检测计量的一些测试装备。

通过测试台参数来看，系统层级是做到300千瓦，可以并机做到500千瓦。这块包括我们的流量精度是做到0.25%。电堆测试台可以做到混氮测试的这么一个功能，可以做到0到40%的氮气混合。但也可以做到加湿气体，干湿混气，然后像空气16000升的话，最小控制精度可以做到320升左右，2%左右的一个量产的进度，也可以提125度以下所有温度的测试。

针对超大功率电锥测试台来讲，包括像能源的一个利用，包括加湿技术的一个应用，包括我们数据处理软件的一个需求。这些东西来讲，也就提出了一个新的供电、供热、多项耦合的需求。我们自备的这个大功率测试台，它有几个典型的技术特点。第一个，是通过测试者的角度去建立测试台。所以更多的是模块化进行布局。

一方面来讲是要求它的管路没有有交叉，第二个，它可以更多的提供独立化的一些定期安全考虑。第三个，模块化的测试台出台，像跨楼层，比如说二楼，三楼的这么一个实验室，社区实验室的一个应用。

第二个方面，快速的快速响应和稳态控制精度方面来讲，也是比较有特点。第三点，整个控制软件是自主开发。这个软件可以做到快速响应，也基本上在100毫秒左右，是可以实现所有的一个调节。

这里面也举了另外一个例子，在剂量装备的探索。因为随着亲人的多元化，产业对计量测试的需求也日益增多，其中对于氢能车辆，氢能测试台架，包括我们加氢站的流量计，都有不同规格、不同介质的这么一个流量计的测试需求。对于计量来讲，这里面就会存在着流量计不易拆卸，而试氢管路拆卸之后易泄漏，包括计量介质，通过我们水或者是空气介质，在换算这种方式存在着溯源误差的这种形式，也有流量计的工作压力高的等特点。

针对这些情况，我们就开发出了可以供给测试台现场标定的这种计量测试台。这种计量测试台通过标准方法通实现氢燃料测试台，现场还原它计量校准解决不易拆卸和易泄漏的这一些问题。整个是走向实验室，面向0到3000方每小时的这么一个计量范围，也有我们加氢站的使用的这么一个计量设备。

为什么会用中国汽研来做检测装备呢？第一个，中国企业的第一个优势就是说测评和装备相融合。因为我们测评技术可以让我们的装备快速迭代，而也能够保证我们装备的适用于不同企业的样品。

第二点，对于装备来讲，测试应用也可以保证装备的7乘24小时的一个使用，可以保证装备零部件以及整机的一个可靠性，这是第一个方面。第二个方面，正因为我们测试场景具备现场的氢气使用条件和60方每分钟3000千瓦能量的使用环境。我们可以做到高功率等级的系统电堆测试台出厂前调试验证这个功能。

第三个方面，依托央企平台，可以覆盖我们售后服务团队，在整个所有华东、华南、华北，我们可以做到24小时内的服务团队，到现场响应，以上就是我汇报的所有内容。

装备夯实根基，技术引领未来，期待通过本次论坛的深入交流和技术探讨，能够为新能源汽车技术进步贡献行业智慧，也希望各位专家学者，能够在本论坛持续建立长期联系，共同助推新能源汽车行业高质量发展。