傅花宁——关于我国氢能标准化体系建设的思考

傅花宁

项目经理

德国莱茵TÜV集团

各位嘉宾、各位领导、各位氢能界的朋友们，大家下午好！我是德国莱茵TUV工业服务与信息安全的傅花宁，今天我为大家汇报的题目是关于我国氢能标准化体系建设的思考。

在氢能领域我们国家与欧美日韩等发达国家相比起步较晚，但是最近几年我们的氢能产业取得了很大的发展，我们的氢能装备也逐步实现了国产化。但是，在我们这个发展过程中，我们也碰到很多问题，比如说我们的氢能装备所用到的一些关键部件几乎还是以进口为主，即使有些部件我们取得了一些国产化，但是还没有得到大规模的应用、批量化的生产，而且我们国家的标准研究、起草是滞后于我们的行业发展的，今天这个主题我为大家说一下我个人的一些见解。

我的汇报分为三部分：第一部分是说现状，第二个部分说面临的挑战以及我们需要做哪些工作 ；最后做一个总结并阐述我个人的一些建议。

首先，我为大家简单的先举个例子来介绍我们关键部件国产化的现状。我们在储氢系统里面，最关键的部件就是气瓶，目前我们国家的III型储氢气瓶的制造技术相对来说是比较成熟的，目前国内主要的代表厂家有科泰克、国富氢能、中材、天海、斯林达等，现在斯林达被弗吉亚收购了，叫弗吉亚斯林达。四型储氢气瓶方面， 我们国家对制造许可评审要求中对于生产线的要求相对比较严格，不过这是也是为了行业的安全和长期发展。现在国内通过三新评审，得到拿到制造许可证的企业只有3家，其中2家是我们的低压LPG气瓶工厂，他们已经取得相应证书，还有一些厂家正在积极的申请资质中。储氢气瓶的成本主要是由碳纤维和气瓶阀这两块构成，碳纤维的成本概占了整个气瓶大概60%以上（不含阀门），虽然35MPa的阀门已经实现了国产化， 但终端应用领域依然有很多35MPA的阀门是用进口的。70MPa阀门主要是依赖进口，而35Mpa和70Mpa阀门的价格相差10倍，所以如果我们解决了碳纤维的国产化问题以及瓶阀的问题，氢气瓶的价格会有很大的降本空间。

至于储氢气瓶的标准，目前我们国家都有相应的标准（参照ISO19881起草的），GB/T35544主要是针对三型瓶的，我们的四型瓶目前是团体标准。国外法规有欧盟法规EC 79/2009和EU 406-2010，最新的UNR134是和全球统一技术法规GTR-13，美国有SAEJ2579。关于气瓶阀，我们国家的标准是参照国外标准的基础之上进行起草的，新的国标正在修订中，新国标的修订考虑了我们国家的实际情况，加了很多内容，我估计明年上半年应该会正式发布，大家可以关注一下。

储氢系统和供氢系统中还有很多其他的部件，大家从表格中可以看到，最右边一列空着的，说明针对这些产品我们还没有标准，左边一列主要都是美国的、欧盟的，还有ISO的标准。我们的专家在起草国内标准的时候，我发现很多人对国外的标准好像是不怎么了解的，包括国内领先的一些制造厂家也是，我想我们在起草一些团体或行业标准，甚至国家标准的时候，我建议大家可以先了解一下国外的一些标准是怎么制定的。

再来看这个表格是针对加氢站的。我们在运氢和储氢容器方面的标准还是比较完整的，区别就是国外IV型长管拖车技术成熟，而国内在这一领域还处于研发阶段。加氢站里面的一些主要设备，比如说氢气压缩机，国内目前没有相应的标准，我们的加氢机是有标准，但只是总的基本安全和性能要求。加氢机的加注协议，我们国内都没有相应的标准，加氢机软管都是进口，加氢机中的管件，接头，流量计，安全阀，传感器，探测器等都要依赖进口，国内也没有相应的标准。

至于加氢站用的钢管，美国ASME B31.12，这个标准出来后引起了很多的关注，但这个标准是适用于多种应用场景，它不是专门针对加氢站的，所以我们在起草标准的时候ASME是一个很好的参考内容，但是更需要针对性。EN10216—5是欧盟的一个无缝钢管的标准，也不是专门针对加氢站的，我国加氢站法规GB50516里面有提到要符合GB/T40297，但这套标准是工业用无缝钢管的通用标准，并不是专门针对加氢站场景的，这个标准其实已经很落后了。其他方面如软管，除了加氢机的软管，还有长管拖车到站卸气用软管目前也没有对应的标准。

所以现在我们的设备虽然已经实现了国产化，但我觉得只是设备集成的国产化，如果我们把这些设备打开，这里面很多管阀件，一些控制单元的设备其实都是依赖进口的，如果真正实现国产化，很多东西需要我们进行技术攻关。

前面我说了一些标准化建设的现状，我们这个行业有很多临氢关键零部件依赖进口，国内也缺乏相应的标准，如果没有关键技术突破，就得一直依赖进口，我们的产品就很难做到完全的国产化。

接下来我和大家聊聊标准化体系建设需要面对的几大挑战，这也是我们行业面临的几大问题。

首先我想给大家介绍的是金属材料和非金属材料以及塑料内胆，我们要实现产品国产化，首先我们开发这些产品我们所使用的材料就需要进行深入的研究，特别是在临氢环境下，如何选择合适的材料至关重要。目前国内外有相应的一些测试标准，其中也提到了一些测试方法，但是在我们的国家标准里面没有进行详细的说明这些试验怎么做，测试方法还不够清晰。国外的标准建议大家可以深入研究一下，个人觉得比国内标准写的更全、更深入、更详细。

要研究材料的测试问题，我们面临的一个挑战就是测试平台的问题，比如说我们做氢气兼容性实验，它有圆片法，有慢应变速率拉伸试验，有断裂力学法，疲劳寿命试验法等等，测试腔体里面要承受高压，又要保持温度，湿度可控等等，以用来模拟产品实际使用的工况，包括极限高低温度。 今天上午的时候我听到一个日本专家做的一个专题报告，他提到一些使用场景，材料最高温度可以达到900多度，目前我们国内可能都没有这种设备，而这些测试的设备都是需要定制化的。然后做测试的时候过程需要研究一下这些材料产生的缺陷，裂纹产生和扩展的机理是什么样的，裂纹的发展是什么样的趋势，这需要系统性的测试才能掌握这些规律。另外我们金属材料也好，还是非金属材料也好，研究不同材料的成份和交货状态对抗氢脆能力的影响，包括在不同的使用环境下有哪些变化，临氢环境下，这些材料它会产生怎样的一些力学性能的变化，这都是需要我们进行研究的，掌握这些数据之后，我们在开发产品的时候才能选择合适的材料。

下面这两个图是来自我们莱茵实验室，这是氢气兼容性实验，今年国内有一个厂家委托我做的，我们把样品送到我们德国总部，我非常开心接到这样的任务，因为这对我们材料的国产化来说，我觉得是非常有意义的一件事情，可以让我们的市场对国产的材料建立起信任，所以我也把这两张图给大家展示一下。这是一个用氢气和氦气作为对比的圆片法测试，我们把材料进行切片，1毫米厚，共15片圆片，通过对比测试，记录他们在氢气和氦气的环境下它们的爆破值，测试下来他们的数值是比较接近的，这个材料是适用于零氢环境下的。

这二个挑战我们有这么多部件，我们产品开发出来了，怎么样验证我们产品性能是可靠的，那就需要我们实验室有测试能力，但是目前我们国内的实验室的测试能力是不够全的，不完整的。两个方面：第一是设备和工装还不够完善，第二在测试的时候测试方法到底应该怎么执行，我觉得我们可以结合实际工况在这方面做一些深入的研究。

我们需要考虑我们的产品在它生命周期内到底可能会有哪些可能性的失效模式，在做性能实验的时候，我们测试的环境应该怎么设置，测试方法如何执行，测试程序应该研究一下。测试平台的搭建，也是比较有挑战性的。目前我们很多实验都要用到氢气，测试系统需要承受很高的压力，可能会产生氢气泄露，所以试验室是一个涉氢的危险场所，而且这套系统的造价也比较贵，几千万人民币，国内目前这种实验室也不多，全球其实也就几家。

第三个挑战就是系统的安全评价问题。我们有了材料，产品也做出来了，但是我们的产品集成在一起就是一个系统，那么系统的安全怎么保证，这也需要我们做一个研究。比如说系统某一个部位出现泄露了，它可能还遇到点火或者火源，可能会发生燃烧、爆炸的风险。这些其实在日本他们都做过一些实验进行研究的，目前我们国内好像还没有这种类似的实验室和实验机构做这些工作，这些工作对我们来说确保系统的安全评价风险是非常有意义的，比如说我们加氢站，我们的安全间距要怎么考虑，在没有得到可靠数据的情况下，你也很难做出精准的判断。

国外他们在这方面做了一些研究，通过一些区域的泄漏，达到一定的浓度再进行点火，让它燃烧，看它会不会爆炸，爆炸之后会产生什么影响。还有车辆这一块，燃料电池汽车在行驶过程中如果发生了碰撞怎么样，气源是不是能及时进行关断，碰撞之后结构会不会产生一些问题等等，这些研究都是非常有价值的，需要我们搭建相应的测试平台。

最后我总结一下，目前氢能产品集成化发展还是比较快的，关键零部件主要依赖进口，技术亟待突破。但我们在氢能领域的研究起步比较晚，缺乏能力较全的实验室和足够的实验数据。虽然相应标准也有跟进，但是总体来说标准化体系建设还是滞后于行业发展的。

我个人也提出了三点建议：

第一我们国家应该在氢能领域加大科研投入，完善氢能试验室的能力，实验室除了测试功能，还需要承担特殊的一些使命和任务，比如说我们要做一些科研项目，助推产业化发展和技术攻关；在标准起草的时候，实验室可以提供很多有用的基础数据。

第二我们要搭建一个技术交流的平台，今天像佛山这个会议非常好，但是我们交流的时间非常短，每位专家的话题都很有价值，但是这20、30分钟的时间是远远不够的；我们需要一个平台，让大学、科研机构以及生产单位、用户针对某一个领域进行深度探讨，这对国家的氢能发展也非常有意义。

第三我们国家在政策扶持这一块，目前针对加氢站，包括燃料电池汽车是有很多政策，但是在实验室、测试领域没有相应的扶持政策，临氢试验项目的测试成本都很高，所以我们企业做测试的时候是非常谨慎的，而建设氢能的实验室的投入很大，如果没有一定的测试量，或扶持政策，也会影响实验室建设的积极性，最终也会影响我们整个行业的技术进步和发展。

最后介绍一下TÜV莱茵，是全球提供独立检验服务的领导者，拥有近150年的历史，在全球各地设有分支机构，员工总数超过2万人，服务涵盖工业服务与信息安全、交通服务、产品服务、管理体系服务和培训与咨询。

我们大中华区已经有30年了，现在氢能领域我们有一支非常专业的团队，可以为我们的制氢、储氢、运氢以及燃料电池汽车等终端应用领域提供完整的解决方案。

谢谢大家，如果各位有什么疑问的话欢迎一起交流，今天我算是一个抛砖引玉，因为这里面任何一个标准我们可以讨论1—2天时间，如果今后大家感兴趣的话，明年我愿意去搭建这个平台，为我们各位氢能领域的爱好者、有使命、有担当的人士提供一个信息交流平台，谢谢大家！

氢听剧场现场