中国测试技术研究院熊茂涛：氢气计量时输入差甚至可能达到20%、30%
2018年 11 月 6-8日，第一届中国（佛山）国际绿色技术及产品推介会暨第二届中国（佛山）国际氢能与燃料电池技术及产品推介会（CHFC2018）将在佛山南海千灯湖举办。“氢听剧场”作为推介会极具特色的活动之一，将于11月6-7日在国内馆C1-11召开，旨在为氢能与燃料电池领域的前沿理念、核心技术、创新产品提供绝佳的“秀”舞台。能见App全程直播本次大会。
中国测试技术研究院熊茂涛出席本次大会，在“燃料电池技术议题”环节，作题为“加氢机的计量性能检测现状”的主旨演讲。
熊茂涛：现在随着加氢站的建设和燃料电池汽车的运用加氢机应用已经越来越多，我在这里就目前我们的一些工作进展和国家在计量法规上的现状跟大家做一个简单汇报，现在我们质子交换膜国标正在报批过程中，预计明年正式出台，以后氢气品质检测就可以按照新的国标来做。
我重点说一说国内外加氢站的建设情况。对于中国来说规划到2020年100座，2025年350座的规模。目前在建的我们做了一个不完全统计，截至8月份在建加氢站36座，运营的只有十来座。这个运营很大一部分并不是真正商业化运营，所谓商业化就是直接对客户。这个表可能还不一定很全，因为现在很多新建站已经建成，有待更新。
大家都知道，加氢机是一种计量器具，计量器具涉及到贸易双方的结算，第一它的压力现在最低到了35兆帕，我们都知道氢气密度很低，造成流速特别高，已经超过音速。另外在加注过程中，可能它的流态会形成压力和流量都会有一定的波动。由于目前我国在加氢站建设加氢机选用包括设计流程当中还有一些待解决的问题，所以现在对计量也面临着很多难题。
这是现有的加氢机情况。今天我转了一下，跟去年相比，我们的加氢机厂家已经增加了1倍，这说明这个市场现在越来越多，更多的厂家进来生产这个东西。但是现在就遇到这样的问题，现在有这么多的厂家，我们现在要建这么多的加氢站，但是现在的加氢机从计量的角度，国家对计量器具的监管还有很多问题。
第一政策不完善。比如说加氢站的审批流程包括站的选址、用地都还受到很多政策上的限制；
第二对具体产品来说，加氢站要进入商业化运营，就要尽量准确性。因为现在加氢机，一公斤价格基本上是五六十元。按照2.5%的正负误差，在中国可能正负差加起来就有5%的差距，运营方和使用方，比如说燃料电池汽车的用户就有5%的差距。我们就可以算这么一个账，我一个大巴车加一二十公斤，如果正负误差有5%，他可以人为设置一些正负误差，就会造成人为的一些漏洞，所以加氢机商业化运营以后对加氢性能的监管要加强。今年国家市场监管总局发布了一个准备实施强制管理的统一计量器具目录，把原来的一百多项计量器具大幅度缩减，缩减同时对一些新型计量器具包括压缩氢气加氢机是增加到这个目录当中，既要做鉴定规程，也要做型评大纲，以后将列入强制检定的范围。由于不规范，现有加氢机的技术指标都不统一、不完善，该有的指标比如说性能到底多少、流量范围到底多少，你去看一个加油站，加油站名牌是很清晰的，但是如果你这段时间参观加氢站，对加氢机来说各家标各的，没有一个统一法规，这样会给用户造成混乱，我不知道这个加氢机到底有没有检测，它的安全性能能不能保证。虽然我们现在有一个国标，但是这个国标是2014年出版的，但是正式制定的时间都是2011年、2012年。当时燃料电池汽车还不像今天发展这么快，所以大家可以拿来看一下，对加氢机当时是忽略了的。针对这种情况，目前我们做到两个方面，第一方面是现在对加氢机通过考核，可以做校准。现在我们正在编写压缩氢气加氢机的检定规程和型评大纲。你生产加氢机以后就要做型评，要取得国家认可以后才能生产，以后你首次用和以后用的过程当中要对加氢机的计量性能针对现在的加油机也好，加气机也好，同样要进行监管。
我们选了3个加氢站，包括撬装式的站，方法原理简单是两个方法，第一是质量法，简单来说就是用称来称，我一个气瓶到底从加氢机出来有多少辆，这是最直观的。第二个方法是我找一个标准器，这个标准器经过长时间考核，可以保证它的计量性能。这个标准器带到现场对串联的加氢机和汽车之间用串联方式进行检定。对称和气瓶都有相应考核，可以在现场串联在加氢机和车之间。我们通过进行考核，欧得用水标，水标以后用高压空气标定以后，再用时流氢气进行标定，这样就可以确定准确度水平，就可以在现场考核你的加氢机指标。
简单说一下我们目前取得的一些主要成果。第一是通过这几个站的考核，对目前加氢机的计量性能简单做了几个站，目前加氢机建设过程中主要有两种方式，一种是加注岛的方式，一种是撬装的方式，这两种最大差别就是储罐和反冲的问题。这个图是损失流量，在45兆帕大储罐大缓冲的情况下流量是比较平稳的，对流量计量考核是有利的。第二种情况是撬装式的，由于现在很多地方并不是永久站，临时站可能就遇到这种情况，一个很大的储罐作为缓冲，计量性能考核中就发现它的加注流量是一种脉动的方式，随着加充量相对于用压缩机一股一股来抽，这样流量波动就比较大，这样对流量计量考核来说，流量计量波动不管流量也好、压力也好，波动大了对它的计量性能是有影响的，所以这一块在建站过程中是一定要注意的。
我们就几个站做了一个简单的总结。运营方他们现在反映一个很大的问题，我的输入差，所谓输入差就是我从气体公司买了多少气和我的公交公司、物流公司精算，我卖了多少钱，这个差距比较大。最大的一个数量级可能10%都算很少，20%、30%算比较正常。这个来源来说，现在我们分析可能有4个方面。第一个方面，目前由于气体公司卖方市场，现在气体公司算压力、算温度，很多地方只算一个压力，连温度都不考虑，这对于运营方来说误差会比较大。目前短期内可能很难解决这个问题，因为这个问题你跟他提出来的话，他就说我把价格往上涨，但是你们运营方也要清楚，很多运营方汇报的时候，怎么亏那么多，买回来1万平方米，只卖了80%，还有20%去哪里了，这样运营方就找设备厂家。设备厂家是要考虑的一个方面，再一个是排放需要很多工艺流程，但是氢气的漏并不是很明显，很多时候我们用检漏仪还不好检，不用说你用泡沫水去弄就能起泡，有时候它是渗，另外加氢机实际工况加注岛或者撬装式的方式在设计过程中一定要考虑多方面因素，这样才能减少这个站的误差。以后商业化运营以后，大家肯定会考虑经济效益的，不会说我买回来多少差距这么大，随着应用越来越多，这个要引起重视。
另外一点，氢气瓶的温度监控。这是我们使用70兆帕的瓶，加的是35兆帕的氢气，它的温度现在最高值接近81度。这是什么概念？现在瓶的安全温度更高，但是常规不能超过85%。国内现在大量用35兆帕加氢气气瓶，对于加氢机来说，对于站这一块温度是有监控的，但是没有对加注过程中温度的监控。我们知道，加注后端温度最高，然后缓慢下降，等你加注完以后，现在氢气瓶装在顶部，跑起来的话是降温的，但是在加注后端过程中有可能温度比较高，这个和环境温度有关，另外和整个站的设计，你的预冷是不是到位，是用水冷、风冷还是什么方式，另外加注过程中还有流量的控制，国标当中不超过3.6公斤/分钟，但是这个值在现场做的话，估计大家可能都会说1公斤多就已经算可以了。这几年刚刚起步，都是安全第一，压力可能就用到33、34，怕温度高还加一系列的方式，把流量做了一些控制，随着这个车用越来越多，一个站400公斤也好，800公斤也好，以后随着车辆多，不可能一个车再加注半个小时，你就会加大它的加注时间，比如5分钟、10分钟，这样你就会提高流速。提高流速的情况下，就可能会引起温度的升温。所以我们建议车上气瓶的温度一定要控制起来，现在车上气瓶的温度是电堆温度，没有对气瓶加注过程中监管，这个是一定要监管的。国内大量用35兆帕的气瓶情况下，70兆帕由于有协议，他会主动监管温度，所以70兆帕这个问题反而不影响，而且70兆帕会降温到负40度、负30度，所以这个方面建议大家一定要警醒和关注。
说一下测试数据。我们现在也在做大量做实验，准备把加氢机的计量性能可能比国标稍微高一点 国标现在2.5%，我们做的过程中可能会做到1.5%到2%，因为要和中国现状相关。下一步的工作，包括完成压缩氢气加气机的规程和大纲制定工作等等。
我再花两分钟的时间讲一下高纯氢气品质分析。氢气的品质到底怎么样，大家都知道，氢气品质如果差了，对燃料电池的膜是有损伤的。原来这个膜可以用2万小时，由于氢气品质不够，只能用5000小时，等你发现的时候就已经晚了，建议你们要把这一块做好。现在我们做了取样装置，现在取样方式由气体公司提供一个检测报告，但是真正从加氢枪那个地方出来的氢气是不是符合要求，大家现在还需要做更多的工作，我们现在是在加氢枪直接取样。
我们现在更多是使用高纯清晰的国标。这个国标有这样一个问题，这个国标里面的检测项目比较常规，有八九项。大家现在基本上99.999%的氢气，但是我们经常说这5个9是不能保证的。为什么这么说？比如我的杂志含量含了10种，我只检测了5种，没有检的我就认为全部是氢气了。所以现在5个9，说不定4个9都达不到，但是对于燃料电池来说4个9就足够了。去年出来一个质子交换膜的国标，这个是团体标准，这个国标任务是氢标委制定的国标任务，今年正在报批。有什么区别？大幅度增加了检测的指标，现在参照国外欧洲的指标有十来项，刚才说了我只检5项，剩下的全是氢气，实际就是虚高的问题。现在我检十来项，剩下的才是氢气，说不定这个氢气的含量比5个9的氢气还纯。所以出来以后，加氢站会参照这个国标使用。
国标当中最难的一个事情是测流，其他都很简单，因为测流现在是4个PPM，现在你们买气，气体公司就做到10个PPM，因为个东西是完全靠引进国外的，我们现在也在做这方面的工作，我们院作为检测机构有责任对新国标出来的检查方法具有配套的能力。
痕量硫化物标准物质的制取。现在国家要求取证的问题，我们主要做这一块，这是我的同事在做。我就介绍到这里，谢谢大家！
