低溫水電解制氫系統(tǒng) 穩(wěn)動態(tài)及電能質(zhì)量性能測試方法（征求意見稿）

ICS27.010

團體標(biāo)準

T/CECA-G00XX—2022

低溫水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)動態(tài)及電能質(zhì)量

性能測試方法

Lowtemperaturewaterelectrolysissystemforhydrogenproduction-Testmethodof

staticandtransientoperationperformanceindex

（征求意見稿）

2022-XX-XX發(fā)布2022-XX-XX實施

中國節(jié)能協(xié)會發(fā)布

T/CECA-G—00XX—2022

目次

前言..........................................................錯誤！未定義書簽。Ⅲ

1范圍.................................................................................1

2規(guī)范性引用文件.......................................................................1

3術(shù)語和定義...........................................................................1

4符號定義.............................................................................4

5系統(tǒng)邊界.............................................................................6

6試驗條件.............................................................................6

7測試儀器儀表.........................................................................8

8穩(wěn)態(tài)運行性能試驗....................................................................10

9暫態(tài)運行性能試驗....................................................................14

10試驗報告...........................................................................23

參考文獻........................................................................25

II

T/CECA-G—00XX—2022

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)

定起草。

本文件由中國節(jié)能協(xié)會標(biāo)準化專委會提出并歸口。

主要起草單位：

主要起草人：。

本文件為首次發(fā)布。

III

T/CECA-G—00XX—2022

低溫水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)動態(tài)及電能質(zhì)量性能測試方法

1范圍

本文件規(guī)定了低溫水電解制氫系統(tǒng)的試驗邊界、試驗條件、測試儀器儀表、穩(wěn)態(tài)運行性能試驗、暫

態(tài)運行性能試驗等。

本文件適用于單槽額定功率大于100kW的低溫水電解制氫系統(tǒng)，包括堿性（ALK）水電解制氫系統(tǒng)、

質(zhì)子交換膜（PEM）水電解制氫系統(tǒng)和陰離子交換膜（AEM）水電解制氫系統(tǒng)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T19774水電解制氫系統(tǒng)技術(shù)要求

GB/T24499氫氣、氫能與氫能系統(tǒng)術(shù)語

GB32311水電解制氫系統(tǒng)能效限定值及能效等級

GB/T37562壓力型水電解制氫系統(tǒng)技術(shù)條件

GB/T37563壓力型水電解制氫系統(tǒng)安全要求

3術(shù)語和定義

GB/T19774、GB/T24499、GB32311、GB/T37562界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

低溫水電解制氫系統(tǒng)（lowtemperaturewaterelectrolysissystem）

制造商規(guī)定的正常工作溫度、壓力范圍內(nèi)，反應(yīng)原料水為液態(tài)的水電解制氫系統(tǒng)。

注1：以區(qū)別于反應(yīng)原料水為氣態(tài)的高溫水電解制氫系統(tǒng)。

電功率輸入（electricpowerinput）

水電解制氫系統(tǒng)電輸入端的有功電功率輸入。

[來源：GB/T27748.4-2017，3.10，有修改]

注2：電輸入端包括變壓器、整流器、電解槽以及其它輔助用電設(shè)施。

電能輸入（electricenergyinput）

水電解制氫系統(tǒng)電輸入端的有功電功率輸入時間積分值。

[來源：GB/T27748.4-2017，3.8，有修改]

額定功率（ratedpower）

水電解制氫系統(tǒng)在規(guī)定的工作條件下，由制造商規(guī)定的電解槽持續(xù)運行電功率輸入。

額定電流（ratedcurrent）

水電解制氫系統(tǒng)在規(guī)定的工作條件下，由制造商規(guī)定的電解槽持續(xù)運行電流輸入。

最小功率（minimumpower）

水電解制氫系統(tǒng)能夠連續(xù)穩(wěn)態(tài)運行（見3.11.2）15min的情況下,電解槽的最小電功率輸入。

最小電流（minimumcurrent）

1

T/CECA-G—00XX—2022

水電解制氫系統(tǒng)能夠連續(xù)穩(wěn)態(tài)運行15min的情況下,電解槽的最小電流輸入。

最大功率（maximumpower）

水電解制氫系統(tǒng)能夠連續(xù)穩(wěn)態(tài)運行15min的情況下,電解槽的電功率輸入不低于額定值的最大功率。

最大電流（maximumcurrent）

水電解制氫系統(tǒng)能夠連續(xù)穩(wěn)態(tài)運行15min的情況下,電解槽的電流輸入不低于額定值的最大電流。

狀態(tài)（state）

3.20.1

3.20.2冷態(tài)（coldstate）

水電解制氫系統(tǒng)處于環(huán)境溫度下既沒有能量輸入也沒有能量輸出的狀態(tài)。

[來源：GB/T28816-2020，3.110.1，有修改]

3.20.3

3.20.4穩(wěn)態(tài)（steadystate）

水電解制氫系統(tǒng)相關(guān)特征量（如功率、電流等）隨時間推移保持不變（或在制造商規(guī)定的偏差范圍

內(nèi)波動）的狀態(tài)。

[來源：GB/T28816-2020，3.110.5，有修改]

3.20.5

3.20.6暫態(tài)（transientbehaviour）

水電解制氫系統(tǒng)相關(guān)特征量（如功率、電流等）在兩個相鄰穩(wěn)態(tài)之間的過渡狀態(tài)。

[來源：GB/T2900.56-2008，351-24-07，有修改]

3.20.7

3.20.8熱待機狀態(tài)（hotstandbystate）

水電解制氫系統(tǒng)處于以下工作狀態(tài)：系統(tǒng)溫度大于制造商規(guī)定的最低運行溫度（見3.11.1），安全

相關(guān)的參數(shù)（如壓力、液位、液位差等）位于設(shè)計范圍內(nèi)，電功率輸入全部用于維持系統(tǒng)輔助設(shè)施的消

耗，電解槽零電流輸入（或零氫氣輸出），并能夠快速重新啟動。

注3：若制造商未規(guī)定最低運行溫度或規(guī)定的最低運行溫度小于測試環(huán)境溫度，認為系統(tǒng)不具有熱待機狀態(tài)。

運行（operation）

3.22.1

3.22.2運行溫度（operatingtemperature）

水電解制氫系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)范圍（見3.17）內(nèi)，制造商規(guī)定的最低和最高工作溫度區(qū)間。

[來源：GB/T20042.1-2017，3.3.11，有修改]

3.22.3

3.22.4穩(wěn)態(tài)運行（steadyoperation）

水電解制氫系統(tǒng)處于制造商規(guī)定的正常工作溫度、壓力、液位及液位差等安全運行范圍內(nèi)，且電解

槽的輸入功率或電流處于穩(wěn)態(tài)下且能保持預(yù)期產(chǎn)氫量及純度的運行模式。

3.22.5

3.22.6暫態(tài)運行（transientoperation）

水電解制氫系統(tǒng)處于制造商規(guī)定的正常溫度、壓力、液位及液位差等安全運行范圍內(nèi)，且電解槽的

輸入功率或電流處于暫態(tài)下的運行模式。

啟動（start）

3.24.1

3.24.2冷啟動（coldstart）

水電解制氫系統(tǒng)從冷態(tài)啟動。

3.24.3

3.24.4熱啟動（hotstart）

水電解制氫系統(tǒng)從熱待機狀態(tài)啟動。

2

T/CECA-G—00XX—2022

注4：若系統(tǒng)不具有熱待機狀態(tài)，認為系統(tǒng)無熱啟動。

正常關(guān)機（normalshutdown）

按照制造商規(guī)定的例行操作順序，把水電解制氫系統(tǒng)從穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)過渡到冷態(tài)或熱待機狀態(tài)。

時間（time）

3.28.1

3.28.2額定功率啟動時間（startresponsetimetoratedpower）

a)額定功率冷啟動時間（coldstartresponsetimetoratedpower）

水電解制氫系統(tǒng)從冷態(tài)過渡到首次額定功率輸入的時間間隔。

b)額定功率熱啟動時間（hotstartresponsetimetoratedpower）

水電解制氫系統(tǒng)從熱待機狀態(tài)過渡到首次額定功率輸入的時間間隔。

[來源：GB/T24548-2009，3.5.2.6，有修改]

3.28.3

3.28.4額定功率關(guān)機時間（ratedpowershutdowntime）

水電解制氫系統(tǒng)從額定功率穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)過渡到電解槽零功率輸入狀態(tài)的時間間隔。

3.28.5

3.28.6功率響應(yīng)時滯（powerresponsedelaytime）

水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中，設(shè)備從收到控制信號到電功率輸入可察覺的（電功率值超出制造

商規(guī)定的偏差范圍）開始向調(diào)節(jié)方向變化的時間間隔。

[來源：GB/T2900.56-2008，351-28-41，有修改]

3.28.7

3.28.8功率調(diào)節(jié)時間（powerregulationtime）

水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中，設(shè)備收到控制信號后，從功率變化起始時刻達到最新設(shè)定值穩(wěn)態(tài)

運行起始時刻的時間間隔。

功率調(diào)節(jié)速率（powerregulationrate）

水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中，設(shè)備收到控制信號后，從功率變化起始達到最新設(shè)定值穩(wěn)態(tài)運行

過程中的平均功率變化率。

功率控制精度（powercontrolprecision）

水電解制氫系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運行過程中，電解槽輸入功率的穩(wěn)態(tài)偏差（見3.22）與設(shè)定值之比。

功率調(diào)節(jié)范圍（powerregulationrange）

水電解制氫系統(tǒng)能夠連續(xù)穩(wěn)態(tài)運行15min的情況下,電解槽輸入功率的最大可調(diào)范圍，以輸入功率與

額定功率的百分比形式呈現(xiàn)。

準確度等級（accuracyclass）

在規(guī)定工作條件下，符合規(guī)定的計量要求，使測量誤差或儀器不確定度保持在規(guī)定極限內(nèi)的測量儀

器或測量系統(tǒng)的等別或級別。

[來源：JJF1001-2011，7.26/VIM4.25]

最大允許誤差（maximumpermissibleerrors）

對給定的測量、測量儀器或測量系統(tǒng)，由規(guī)范或規(guī)程所允許的，相對于已知參考量值的測量誤差的

極限值。

[來源：JJF1001-2011，7.27/VIM4.26]

熱中性電壓（thermoneutralvoltage）

實現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)可持續(xù)熱平衡操作（不產(chǎn)生廢熱，不對外吸收熱）的最小電壓。

3

T/CECA-G—00XX—2022

偏差（deviation）

給定時刻水電解制氫系統(tǒng)特征量的設(shè)定值與實際值之差。

[來源：GB/T2900.56-2008，351-21-04，有修改]

穩(wěn)態(tài)偏差（steadydeviation）

水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中，特征量的設(shè)定值與單位時間內(nèi)實際平均值之差。

單位總電耗（totalpowerconsumptionperunit）

水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中，生產(chǎn)標(biāo)準狀態(tài)下1m3氫氣所消耗的總電量，可通過所有電輸入端

的電能輸入與相應(yīng)時間內(nèi)總氫氣產(chǎn)量之比計算。

單位總電效（totalpowerefficiencyperunit）

水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中，理論制氫單位能耗與實際制氫系統(tǒng)單位總電耗之比（用百分數(shù)表

示）。

直流線損（dcpowerlineloss）

水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中，電源轉(zhuǎn)換單元輸出與電解槽輸入之間連接電路的平均電功率損耗。

電源轉(zhuǎn)換單元效率（powertransferunitefficiency）

水電解制氫系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換單元輸出的直流電能與該運行條件下輸入電能之比（用百分數(shù)表示）。

電壓效率（voltageefficiency）

水電解制氫系統(tǒng)電解槽輸入的直流電壓與該運行條件下其熱中性電壓之比（用百分數(shù)表示）。

[來源：GB/T20042.1-2017，3.2.27，有修改]

電流效率（currentefficiency）

完成預(yù)期化學(xué)反應(yīng)的電流與流過電解槽的總電流之比（用百分數(shù)表示）。

[來源：GB/T2900.98-2016，114-03-08，有修改]

負荷曲線（loadcurve）

作為時間函數(shù)的圖形化表示的負荷變化。

[來源：GB/T2900.50-2008，601-01-17，有修改]

4符號定義

表1示意了本文件中所用的符號及其定義。

表1性能指標(biāo)的符號及其含義

符號定義單位

dm水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中的平均氫氣露點℃

di試驗過程中每個記錄時間間隔下氫氣輸出露點℃

Eth熱中性電壓V

3

Fp水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)下的平均氫氣產(chǎn)量Nm/h

gm水電解制氫系統(tǒng)額定功率輸入下的平均氫氣純度Vol.%

gio試驗過程中每個記錄時間間隔下氫氣輸出含氧量Vol.%

Iis試驗過程中每個記錄時間間隔下電解槽的直流輸入電流A

Is水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中電解槽的平均輸入電流A

Mp水電解制氫系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)速率kW/s

mp穩(wěn)態(tài)試驗開始到試驗結(jié)束水電解制氫系統(tǒng)氫氣輸出的累計質(zhì)量流量kg

mi試驗過程中每個記錄時間間隔下氫氣輸出的實時質(zhì)量流量kg/h

Ns電解槽的小室個數(shù)

n穩(wěn)態(tài)試驗開始到試驗結(jié)束總記錄時刻個數(shù)

4

T/CECA-G—00XX—2022

符號定義單位

Pi試驗過程中每個記錄時間間隔下氫氣輸出表壓kPa

Pm_s水電解制氫系統(tǒng)啟動過程中的平均功耗kW

Pm_e水電解制氫系統(tǒng)關(guān)機過程中的平均功耗kW

Pm_w水電解制氫系統(tǒng)熱待機過程中的平均功耗kW

Prat水電解制氫系統(tǒng)額定功率輸入kW

Pmin最小電功率或電流輸入工況下，電解槽的電功率輸入kW

Pmax最大電功率或電流輸入工況下，電解槽的電功率輸入kW

Pl_n水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中的直流線損kW

Ps暫態(tài)運行性能試驗最新功率設(shè)定值kW

P0暫態(tài)運行性能試驗當(dāng)前功率值kW

Pm暫態(tài)運行性能試驗中以1分鐘為間隔，間隔時間內(nèi)功率平均值kW

rP_u電功率輸入的上升率kW/s

rP_d電功率輸入的下降率kW/s

Ti試驗過程中每個記錄時間間隔下氫氣輸出溫度℃

ts0啟動延遲時刻

ts1啟動開始時刻

ts2啟動后首次達到額定功率點時刻

te0關(guān)機延遲時刻

te1關(guān)機開始時刻

te2關(guān)機完成時刻

tu1功率上升操作開始時刻；

tu2功率上升達到最大值后穩(wěn)態(tài)運行的起始時刻

td1功率下降操作開始時刻

td2功率下降達到最小值后穩(wěn)態(tài)運行的起始時刻

tl1暫態(tài)運行性能試驗功率設(shè)置操作開始時刻

tl2暫態(tài)運行性能試驗功率變化起始時刻

tl3最新功率設(shè)定值穩(wěn)態(tài)運行起始時刻

tp1產(chǎn)氫量試驗開始時刻

tp2產(chǎn)氫量試驗結(jié)束時刻

tn1穩(wěn)態(tài)能耗試驗開始時刻

tn2穩(wěn)態(tài)能耗試驗結(jié)束時刻

tm1穩(wěn)態(tài)直流損耗試驗開始時刻

tm2穩(wěn)態(tài)直流損耗試驗結(jié)束時刻

Uir試驗過程中每個記錄時間間隔下電源轉(zhuǎn)換單元的直流輸出電壓V

Uis試驗過程中每個記錄時間間隔下電解槽的直流輸入電壓V

Us水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中電解槽的平均輸入電壓V

3

Vp穩(wěn)態(tài)試驗開始到試驗結(jié)束水電解制氫系統(tǒng)氫氣輸出的工況累計體積流量m

3

Vi試驗過程中每個記錄時間間隔下氫氣輸出的工況實時體積流量m/h

3

Wm_n水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中的平均能耗kW·h/Nm

Wr_n穩(wěn)態(tài)試驗開始到試驗結(jié)束電源轉(zhuǎn)換單元的輸入電能kW·h

Wa_n穩(wěn)態(tài)試驗開始到試驗結(jié)束輔助設(shè)施的輸入電能kW·h

Wr_d穩(wěn)態(tài)試驗開始到試驗結(jié)束電源轉(zhuǎn)換單元的直流輸出電能kW·h

Ws_n穩(wěn)態(tài)試驗開始到試驗結(jié)束電解槽的直流輸入電能kW·h

Wr_s水電解制氫系統(tǒng)啟動過程中電源轉(zhuǎn)換單元的輸入電能kW·h

Wa_s水電解制氫系統(tǒng)啟動過程中輔助設(shè)施的輸入電能kW·h

Wr_e水電解制氫系統(tǒng)關(guān)機過程中電源轉(zhuǎn)換單元的輸入電能kW·h

Wa_e水電解制氫系統(tǒng)關(guān)機過程中輔助設(shè)施的輸入電能kW·h

Wr_w熱待機試驗開始到結(jié)束電源轉(zhuǎn)換單元的輸入電能kW·h

Wa_w熱待機試驗開始到結(jié)束輔助設(shè)施的輸入電能kW·h

δp水電解制氫系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)精度%

ηs_e水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中電源轉(zhuǎn)換單元的電能轉(zhuǎn)換效率；%

ηs_v水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中電解槽的電壓效率%

ηs_c水電解制氫系統(tǒng)額定工作過程中電解槽的電流效率%

ηS水電解制氫系統(tǒng)額定工作過程中系統(tǒng)電功率輸入效率%

ΔP水電解制氫系統(tǒng)可調(diào)節(jié)范圍集合%

5

T/CECA-G—00XX—2022

符號定義單位

Δts啟動時長s

Δte關(guān)機時長s

Δtw熱待機試驗初始到試驗結(jié)束的持續(xù)時長s

Δtu從電功率提高操作開始時刻到最大值后穩(wěn)態(tài)運行的起始時刻之間的時間間隔s

Δtd從電功率降低操作開始時刻到最小值后穩(wěn)態(tài)運行的起始時刻之間的時間間隔s

Δtl水電解制氫系統(tǒng)功率響應(yīng)時滯s

5系統(tǒng)邊界

圖1示意了本文件中的水電解制氫系統(tǒng)的通用結(jié)構(gòu)邊界以及進出物理量?？諝?、氮氣可根據(jù)閥門儀

表工藝條件選擇性的配置。

本文件所適用的水電解制氫系統(tǒng)由框內(nèi)的全部或部分組件組成。

系統(tǒng)組件包括水電解槽a）及其他輔助設(shè)施b）-i）：

a)水電解槽：水電解制氫系統(tǒng)主體設(shè)備，其性能參數(shù)決定水電解制氫的技術(shù)性能。

b)氣液處理單元：用于分離氣體產(chǎn)品與液體介質(zhì)，包含氣水分離器、洗滌器等設(shè)備。

c)壓力調(diào)節(jié)單元：用于平衡氫氣側(cè)、氧氣側(cè)的壓力平衡，包含氫、氧調(diào)節(jié)閥、切斷閥等設(shè)備，可

根據(jù)實際工藝條件在氫氣側(cè)和/或氧氣側(cè)選擇性配置。

d)氣體純化單元：用于初步去除產(chǎn)品氣體中的雜質(zhì)、水分等，包含氫氣純化器、氧氣純化器等設(shè)

備。經(jīng)過本文件系統(tǒng)范圍內(nèi)的氣體純化單元后的產(chǎn)品氣體純度技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足GB/T197744.1

節(jié)普通型水電解制氫系統(tǒng)技術(shù)要求（氫氣純度大于等于99.7%、氧氣純度大于等于99.2%）；

本文件系統(tǒng)范圍不包含額外的更高純度的專用氣體純化設(shè)備。

e)水管理單元：用于補充原料水以及冷卻水的循環(huán)供應(yīng)，實現(xiàn)電解槽物料的供應(yīng)與反應(yīng)溫度控制。

f)電源轉(zhuǎn)換單元：用于將外部交流或直流電能轉(zhuǎn)換為水電解槽所需直流電能，包含變壓器、整流

器等設(shè)備，可根據(jù)電壓等級需求，選擇性的配置變壓器相關(guān)設(shè)備。

g)自控及監(jiān)測單元：用于水電解制氫系統(tǒng)的自動控制和監(jiān)測，并且能夠在系統(tǒng)發(fā)生故障時執(zhí)行相

應(yīng)的應(yīng)急動作。

圖1水電解制氫系統(tǒng)通用結(jié)構(gòu)邊界

6試驗條件

試驗環(huán)境條件

除非測試委托方單獨要求，本文件中各項試驗應(yīng)在如下規(guī)定的環(huán)境中進行：

a)環(huán)境溫度為5℃~40℃；

b)相對濕度在制造商要求之內(nèi)，且不超過90%；

c)大氣壓強一般為86kPa~106kPa；

d)無霜、露水、滲水、雨淋、強太陽輻射等；

e)水電解制氫系統(tǒng)應(yīng)在測試全過程中處于通風(fēng)、排氣暢通狀態(tài)。

6

T/CECA-G—00XX—2022

若測試環(huán)境壓強低于86kPa或海拔高度高于1300m，可參照本文件測試方法進行測試，需選用符合該

測試環(huán)境條件的測量儀器，并在測試報告中單獨標(biāo)注。

試驗準備

測試開始前應(yīng)確定待測系統(tǒng)的類型、產(chǎn)量、輔助設(shè)備、測試參數(shù)以及測試條件，應(yīng)編制測試方案并

參照GB/T37563制定相應(yīng)的安全措施。

應(yīng)根據(jù)試驗環(huán)境條件、測試參數(shù)、測試條件，選擇合適的測試儀器類型、量程以及最大允許誤差，

應(yīng)確保測量儀器滿足的試驗要求的準確度等級或最大允許誤差。

應(yīng)確定適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)采集時長和采集頻率，且應(yīng)在性能試驗之前準備好相應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄設(shè)備。

試驗用原料水技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合GB/T375625.1.2.5節(jié)、5.1.2.8節(jié)要求，對于陰離子交換膜水電解

制氫系統(tǒng)，原料水技術(shù)指標(biāo)可參照該要求，也可由制造商單獨規(guī)定。

試驗設(shè)備

圖2、圖3展示了水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行性能試驗、暫態(tài)運行性能試驗過程中需要的測試設(shè)備。

圖2水電解制氫系統(tǒng)測試設(shè)備安裝位置示意圖（使用平均流量計算法或直流電流測試計算法）

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圖3水電解制氫系統(tǒng)測試設(shè)備安裝位置示意圖（使用容積法）

不同參數(shù)的測試位置描述如下：

a)氫氣流量

應(yīng)在水電解制氫系統(tǒng)的氫氣產(chǎn)品氣輸出管線上設(shè)置流量計，測量儀表位置近系統(tǒng)的邊界處。

b)氫氣純度/露點

應(yīng)在水電解制氫系統(tǒng)的氫氣輸出管線旁路上設(shè)置露點儀、氫中氧或微量氧分析儀，測試儀表位置位

于流量計后端并近系統(tǒng)的邊界處。

c)氫氣溫度與壓力（平均流量法）

應(yīng)在水電解制氫系統(tǒng)的氫氣輸出管線上設(shè)置溫度傳感器、壓力傳感器，測試儀表位置位于流量計前

端并近系統(tǒng)的邊界處。

d)氫氣溫度與壓力（容積法）

應(yīng)在氣體儲罐引出管線上設(shè)置溫度傳感器、壓力傳感器。

e)電功率/電能輸入（交流/直流）

應(yīng)分別在電源轉(zhuǎn)換單元和輔助設(shè)施前端線路上設(shè)置電流傳感器、電壓傳感器、電能表等相關(guān)測試儀

表，測試儀表位置近系統(tǒng)邊界處。

f)直流電功率/電能輸出

應(yīng)在電源轉(zhuǎn)換單元后端線路上設(shè)置電流傳感器、電壓傳感器、電能表等相關(guān)測試儀表，測試儀表位

置近電源轉(zhuǎn)換單元電能輸出端口。

g)直流電功率/電能輸入

應(yīng)在水電解槽前端線路上設(shè)置電流傳感器、電壓傳感器、電能表等相關(guān)測試儀表，測試儀表位置近

電解槽電能輸入端口。

7測試儀器儀表

概述

測試儀器儀表應(yīng)檢定或校準合格，并在校準有效期內(nèi)。測試儀器儀表應(yīng)滿足試驗環(huán)境條件要求，儀

表的量程范圍應(yīng)符合制造商規(guī)定的量程范圍。

測試儀器

7.2.1氣體流量

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氣體流量應(yīng)使用質(zhì)量流量計（熱式流量計、科里奧利流量計等）或體積流量計測量（渦輪流量計、

旋渦流量計、浮子流量計、容積式流量計等）來測量，建議帶有累計計量功能。選擇流量計時應(yīng)考慮到

所供應(yīng)氣體的種類、流量范圍。當(dāng)測量基于體積時，應(yīng)通過測量流量計附近的氣體溫度、壓力來換算成

標(biāo)準狀況下的體積流量或質(zhì)量流量。氣體流量計的選擇可參照GB/T32201要求。

7.2.2溫度

溫度應(yīng)使用熱電偶、鎧裝熱電偶或鉑、銅熱電阻來測量，建議帶有顯示功能。溫度測量位置應(yīng)考慮

管壁與流體本體之間的溫度差異，應(yīng)按照說明書要求安裝。熱電偶的選擇可參照GB/T30429、GB/T18404

要求，熱電偶補償導(dǎo)線的選擇應(yīng)滿足GB/T4989要求。熱電阻的選擇可參照JB/T8623、GB/T30121要求。

7.2.3壓力

壓力應(yīng)使用壓力傳感器（表壓傳感器等）或壓力計（波登管壓力表等）來測量，建議帶有顯示功能。

壓力測量位置應(yīng)考慮管路內(nèi)的壓力損失、流體溫度以及其它因素，應(yīng)按照說明書要求安裝。壓力傳感器

的選擇可參照JB/T6170要求。

7.2.4氣體純度

氣體純度應(yīng)使用氫中氧、氧中氫（電化學(xué)、氧化鋯等傳感器）在線分析儀來測量。如有氣體純化單

元，純化純化后產(chǎn)品氣應(yīng)使用微量氧分析儀、微量氫分析儀（電化學(xué)、氧化鋯等傳感器）和露點分析儀

測量。

7.2.5電功率電能

電壓應(yīng)使用模擬式電壓表或數(shù)字式電壓表來測量，包含具有測量電阻、電壓、電流、電容等功能的

多用表。電壓的測量位置應(yīng)考慮線路的電壓損耗等因素，應(yīng)盡可能地位于測試裝置的端口處。電壓表的

選擇可參照GB/T12116要求。

電流應(yīng)使用互感器、霍爾電流傳感器或分流器來測量，包含具有測量電阻、電壓、電流、電容等功

能的多用表。電流表的選擇可參照GB/T20840.2、GB/T20840.8、JB/T7490、JJG1069要求。

電能應(yīng)使用電能表或多功能電能表測量，電能表建議具備無功電能或功率因素計量功能，電能表的

選擇可參照GB/T17215.701、GB/T17215.301要求。

7.2.6環(huán)境條件

在定義環(huán)境條件時，應(yīng)測量環(huán)境溫度、大氣壓強以及相對濕度，建議采用溫濕度計、絕壓測量儀來

測量。

7.2.7數(shù)據(jù)采集

在暫態(tài)運行性能試驗時，應(yīng)配置能夠滿足數(shù)據(jù)采樣時間要求的數(shù)據(jù)采集裝置，建議采用數(shù)據(jù)記錄儀

或帶有數(shù)據(jù)記錄功能的測試儀器儀表。

測試儀器準確度要求

測試儀器儀表準確度等級或最大允許誤差應(yīng)符合表2要求：

表2測試儀器儀表準確度要求

名稱準確度等級/最大允許誤差參照標(biāo)準

電壓表±0.5%GB/T12116

電流表0.5級JJG124

交流電能表1級JJG596

直流電能表1級JJG842

質(zhì)量流量計1.5級JJG1132，JJG1038

JJG1037，JJG1121，JJG257，JJG1030，JJG

體積流量計1.5級

633，JJG577，JJG1029

熱電偶/熱電阻±1.5℃JJF1637，JJG229

壓力傳感器1級JJG860

氫中氧測試儀±3%JJG365

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名稱準確度等級/最大允許誤差參照標(biāo)準

微量氧分析儀±5%JJG945

露點儀2級JJG499

數(shù)據(jù)采集裝置±0.2%

溫度計±1℃JJF1076，JJG205

濕度計±5%RHJJF1076，JJG205

絕壓測量儀±5hPaJJG875，

秒表±0.5S/dJJG237

8穩(wěn)態(tài)運行性能試驗

概述

穩(wěn)態(tài)運行試驗過程中，水電解制氫系統(tǒng)應(yīng)保持在額定功率或電流下穩(wěn)態(tài)運行，性能試驗包括：

——產(chǎn)氫試驗，此試驗測量計算系統(tǒng)的氫氣輸出，包括產(chǎn)量、純度；

——能耗試驗，此試驗測量計算系統(tǒng)所需要的單位能耗、單位總電耗以及直流線損；

——效率試驗，此試驗測量計算系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換單元效率，電解槽的電壓效率、電流效率以及系統(tǒng)的

單位能效與單位總電效；

所有穩(wěn)態(tài)運行性能試驗應(yīng)同時進行，為保障安全，試驗中建議優(yōu)先完成穩(wěn)態(tài)運行性能試驗后，再進

行暫態(tài)運行性能試驗。其它功率輸入的穩(wěn)定運行狀態(tài)下的性能指標(biāo)可參照本文件對應(yīng)公式計算。

表3穩(wěn)態(tài)運行性能試驗性能指標(biāo)

編號試驗類型性能指標(biāo)章節(jié)指標(biāo)來源

標(biāo)況氫氣產(chǎn)量（額定功率/電流）8.3.1

1產(chǎn)氫試驗氫氣露點（額定功率/電流）8.3.2GB32311GB/T19774

氫中氧（額定功率/電流）8.3.3

單位能耗（額定功率/電流）8.3.4GB32311

2能耗試驗單位總電耗（額定功率/電流）8.3.5本文件

直流線損（額定功率/電流）8.3.6本文件

電源轉(zhuǎn)換單元效率（額定功率/電流）8.3.7本文件

電壓效率（額定功率/電流）8.3.8本文件

3效率試驗電流效率（額定功率/電流）8.3.9本文件

單位能效（額定功率/電流）8.3.10GB32311

單位總電效（額定功率/電流）8.3.11本文件

試驗方法

穩(wěn)態(tài)運行性能試驗測試步驟如下：

a)試驗開始前，水電解制氫系統(tǒng)應(yīng)在額定功率下穩(wěn)態(tài)運行15min以上，并記錄試驗開始時刻；

b)試驗過程中應(yīng)保持水電解制氫系統(tǒng)電解槽的輸入功率或輸入電流設(shè)定值為額定功率或額定電

流；

c)試驗過程中以10min的時間間隔，分別測量輸出氫氣純度、露點、流量或累計流量；

若試驗過程中輸出氫氣流量的測量采用體積流量計，應(yīng)以相同的采樣時間間隔，進一步測量輸

出氫氣的溫度、壓力；

d)試驗過程中以10min的時間間隔，分別測量電源轉(zhuǎn)換單元、電解槽、輔助設(shè)施的電能、電流、

電壓輸入以及電源轉(zhuǎn)換單元的電能、電流、電壓輸出；

e)試驗持續(xù)時間不應(yīng)低于1h，測量數(shù)據(jù)次數(shù)不宜少于6次；

f)試驗完成后，記錄結(jié)束時刻；

其它功率輸入穩(wěn)定運行狀態(tài)下的性能指標(biāo)可參照以上試驗方法進行測試。

試驗性能指標(biāo)

8.3.1標(biāo)況氫氣產(chǎn)量

水電解制氫系統(tǒng)的標(biāo)況氫氣產(chǎn)量檢測方法有容積法、直流電流測試值計算法和平均流量計算法。

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8.3.1.1直流電流測試值計算法

按照GB32311附錄A的相關(guān)規(guī)定計算標(biāo)況氫氣產(chǎn)量。

8.3.1.2容積法

按照GB/T37562附錄B的相關(guān)規(guī)定計算標(biāo)況氫氣產(chǎn)量。

8.3.1.3平均流量計算法

a)采用帶累計功能的體積流量計測量時，應(yīng)使用理想氣體狀態(tài)方程，將檢測期間氫氣產(chǎn)量的工況

平均值轉(zhuǎn)換為標(biāo)況值：

n

273.15P101.3

i

3600Vpi1

Fpn

tp2tp1

101.3Ti273.15

i1

式中：

3

Fp——水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中的平均氫氣產(chǎn)量（Nm/h）；

Pi——試驗過程中每個記錄時間間隔下氫氣輸出表壓（kPa）；

101.3——標(biāo)準狀況下氣體的壓力（kPa）；

Ti——試驗過程中每個記錄時間間隔下氫氣輸出溫度（℃）；

273.15——標(biāo)準狀況下氣體的開爾文溫度（K）；

3

Vp——從試驗開始到試驗結(jié)束水電解制氫系統(tǒng)氫氣輸出的工況累計體積流量（m）；

tp1——產(chǎn)氫量試驗開始時刻（s）；

tp2——產(chǎn)氫量試驗結(jié)束時刻（s）；

n——從試驗開始到試驗結(jié)束總記錄時刻個數(shù)；

b)采用無累計功能的體積流量計測量時，應(yīng)使用理想氣體狀態(tài)方程，將檢測期間氫氣產(chǎn)量的工況

平均值轉(zhuǎn)換為標(biāo)況值：

nn

Vi273.15Pi101.3

Fi1i1

pnn

101.3Ti273.15

i1

式中：

3

Fp——水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中的平均氫氣產(chǎn)量（Nm/h）；

Pi——試驗過程中每個記錄時間間隔下氫氣輸出表壓（kPa）；

101.3——標(biāo)準狀況下氣體的壓力（kPa）；

Ti——試驗過程中每個記錄時間間隔下氫氣輸出溫度（℃）；

273.15——標(biāo)準狀況下氣體的開爾文溫度（K）；

3

Vi——試驗過程中每個記錄時間間隔下氫氣輸出的工況實時體積流量（m/h）；

n——從試驗開始到試驗結(jié)束總記錄時刻個數(shù)；

c)采用帶累計功能的質(zhì)量流量計測量時，應(yīng)按照下式計算穩(wěn)態(tài)運行過程中的系統(tǒng)標(biāo)況氫氣產(chǎn)量：

3600mp11.2

Fp

tp2tp1

式中：

3

Fp——水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中的平均氫氣產(chǎn)量（Nm/h）；

mp——從試驗開始到試驗結(jié)束水電解制氫系統(tǒng)氫氣輸出的累計質(zhì)量流量（kg）；

11.2——標(biāo)準狀況下氫氣的比重（Nm3/kg）；

tp1——產(chǎn)氫量試驗開始時刻（s）；

tp2——產(chǎn)氫量試驗結(jié)束時刻（s）；

d)采用無累計功能的質(zhì)量流量計測量時，應(yīng)按照下式計算穩(wěn)態(tài)運行過程中的系統(tǒng)標(biāo)況氫氣產(chǎn)量：

n

mi

Fi111.2

pn

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式中：

3

Fp——水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中的平均氫氣產(chǎn)量（Nm/h）；

mi——試驗過程中每個記錄時間間隔下氫氣輸出的實時質(zhì)量流量（kg/h）；

11.2——標(biāo)準狀況下氫氣的比重（Nm3/kg）；

n——從試驗開始到試驗結(jié)束總記錄時刻個數(shù)；

8.3.2氫氣露點

應(yīng)按照下式計算穩(wěn)態(tài)運行過程中系統(tǒng)輸出氫氣露點：

n

di

di1

mn

dm——水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中的平均氫氣露點（℃）；

di——試驗過程中每個記錄時間間隔下氫氣輸出露點值（℃）；

n——從試驗開始到試驗結(jié)束總記錄時刻個數(shù)；

8.3.3氫中氧

應(yīng)按照下式計算穩(wěn)態(tài)運行過程中的系統(tǒng)輸出氫氣的氧含量：

n

gio

gi1

mn

gm——水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中的平均氫中氧含量（%）；

gio——試驗過程中每個記錄時間間隔下氫氣輸出的氧含量值（%）；

n——從試驗開始到試驗結(jié)束總記錄時刻個數(shù)；

8.3.4單位能耗

水電解制氫系統(tǒng)的單位能耗應(yīng)按照GB32311附錄B的相關(guān)規(guī)定計算。系統(tǒng)的單位能耗包含電解槽的

單位直流能耗與輔助設(shè)施的交流單位能耗。如電解槽和輔助設(shè)施電力來源不同，測試報告應(yīng)將兩種能耗

分開標(biāo)出，并說明電力來源。

8.3.5單位總電耗

水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中的單位總電耗包含電源轉(zhuǎn)換單元自身能量損耗，線路能量損耗，電

解槽直流能耗，輔助設(shè)施的交流能耗等，建議測試報告標(biāo)明對應(yīng)單位總電耗下的系統(tǒng)的功率因素或無功

電能輸入，可按照下式計算：

Wr_nWa_n

Wm_n3600

tn2tn1Fp

3

Wm_n——水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中的單位總電耗（kW·h/Nm）；

Wr_n——從試驗開始到試驗結(jié)束電源轉(zhuǎn)換單元的輸入電能（kW·h）；

Wa_n——從試驗開始到試驗結(jié)束輔助設(shè)施的輸入電能（kW·h）；

tn1——能耗試驗開始時刻（s）；

tn2——能耗試驗結(jié)束時刻（s）；

3

Fp——水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中的平均氫氣產(chǎn)量（Nm/h），測試報告應(yīng)標(biāo)明標(biāo)況氫氣產(chǎn)量的

檢測方法；

8.3.6直流線損

直流線損的檢測方法有電能累計值計算法和電壓損失計算法。

8.3.6.1電能累計值計算法

采用電能表計量時，應(yīng)按照下式計算水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中的直流線損：

Wr_dWs_n

Pl_n3600

tm2tm1

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Pl_n——水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中的直流線損（kW）；

Wr_d——從試驗開始到試驗結(jié)束電源轉(zhuǎn)換單元的直流輸出電能（kW·h）；

Ws_n——從試驗開始到試驗結(jié)束電解槽的直流輸入電能（kW·h）；

tm1——直流線損試驗開始時刻（s）；

tm2——直流線損試驗結(jié)束時刻（s）；

8.3.6.2電壓損失計算法

采用電壓表、電流表計量時，應(yīng)按照下式計算水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中的直流線損：

n

UirUisIis

Pi1

l_nn

Pl_n——水電解制氫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行過程中的直流線損（kW）；

Uir——試驗過程中每個記錄時間間隔下電源轉(zhuǎn)換單元的直流輸出電壓（V）；

Uis——試驗過程中每個記錄時間間隔下電解槽的直流輸入電壓（V）；

Iis——試驗過程中每個記錄時間間隔下電解槽的直流輸入電流（A）；

n——從試驗開始到試驗