《从粉到氢和电——科威尔氢能测试方案全面助力产业链发展》
科威尔技术股份有限公司
产品经理
汪浩
各位同仁、各位嘉宾，我是科威尔氢能事业部的汪浩，非常感谢有这样一个机会。今天给大家汇报的内容是科威尔在2023年关于氢测试装备领域的一些相关进展情况。
首先从全球发展的主要逻辑来看，各国从环保的角度出发也在积极寻求一些清洁能源的转型，摆脱对化石能源相关的依赖。
从能源安全角度出发，也在寻找清洁能源，肩负起相应的脱碳的任务。还有从经济的角度出发，比如说欧美一些国家，美国或者中西希望出口相应的氢气来赚取相应的经济收益。欧美、美国、日韩等发达国家也出具相应的氢气的政策，这些政策也推动了相关氢能的发展。
接下来从全国的角度来说，首先是在“双碳”的大背景之下，我国也在2022年3月出台了氢能发展中长期规划，提到到2025年可再生能源制氢要达到10—20万吨每年。在2035年可再生能源制氢在终端消费中的比重会逐步提高。储氢方面，未来氢能的储存需要满足大规模低成本长周期的要求，绿电制绿氢有望成为未来新型储能的强力补充。
在燃料电池绿氢相关方面，首先燃料电池始终是氢能落地的相关抓手。我国燃料电池在重卡领域是最先实现商业化的一个重要市场，其次我国70%的氢气主要用在工业领域，比如说石油的炼化、化工，包括钢铁一些还原性气体。
接下来介绍一下在燃料电池测试领域相关技术的积累情况。
我们最新研发出来新型的加湿器的方案，相对原来而言，体积会有大幅的缩减，由于气液空间的减少，比如标机露点调升速率基本可以达到10摄氏度每分钟。关于动态调节，特别是背压调整速率，包括温度，需要考虑超调下的背压速率，在背压不超过5kPa的情况下，标机情况下最大的背压可以达到40kPa每秒，包括快速的降温速率是45摄氏度每分钟以及气体温控速率10摄氏度每分钟。在节能技术方面，我们现在已经实现了在大功率电堆，比如400千瓦电堆以及更大电堆方面可控氢气的循环、流量、温度和湿度的验证。这样为我们氢气的节约，包括排放方面可以减少30%—90%。我们在大兴的实验室经过相应的理论和实验结算，以200千瓦电堆为例，如果做耐久测试在1000小时的情况下，基本上节约氢气的成本是10万块钱左右。大功率电堆的余热回收技术，可节约用电的成本。举个例子，以200千瓦电堆为例，如果我们将这样一个技术应用在1000小时当中耐久测试，预计会省掉电费4万块钱左右。通过这样的一个节能技术，第一个体积的减少可以为客户在建设甲类实验厂房节约相应成本，包括可供氢气以及余热回收方面，客户在前期关于实验室外围条件的投入比重，以及在可持续耐久测试当中会极大降低投入的成本。
TestWell氢能及燃料电池测试软件，这款软件在电堆的测试台以及电解槽测试台当中得到了充分的应用。首先它是基于便签化，可以用在流程化的自定义脚本，这个脚本其实是应用类C的语言，通过程序的编辑可以实现自定义工况，同时也是考虑到以前测试台软件当中的序列公布，通过这样一个序列，比如一开始设置氮气吹扫的时间，这两种功能该款软件均具备。界面的配置化也是相当人性化，比如现在出厂的界面是一种固化的界面，如果客户比较关注自己特点的参数或者是相应的LOGO，它可以通过拖拽式的方式来实现界面的相关自定义。同时脚本的运用，也可以运用在曲线自定义的输出以及编辑的能力。
在产品谱系方面，我们标准的谱系已经完成了材料级的100瓦，包括短堆以及最大功率在400千瓦测试系统的谱系。短堆目前的出货量大概是30多套左右，也能满足在高精度动态调控的指标。
发动机也是我们非常成熟的一款产品，目前的额定功率是150千瓦到400千瓦的功率段，完成了相关标准谱系的覆盖。包括应用的场景与室外集装箱的配置方案，包括环境仓进行高低温以及高海拔的相关模拟，我们有着相当成熟的应用案例，同时也会应用在生产和研发测试等方面。
C100燃料电池单池测试系统是我们面向高校、科研院所，包括一些材料及做膜电极的厂家。我们可以进行相关的敏感性测试，包括极化曲线以及配合电化学工作站情况下的一些电化学测试。这个测试台它具备相应的高精度的露点控制及自动背压。搭配TestWell软件，可以完成最高8通道的数据存储与记录，同时也可以进行多轴图形的显示。搭配电子负载，标准的配置也是具备相应的抗反极测试的能力。
大功率ELS诊断装置则是针对电堆和电解槽满足在千瓦级别电流拉载情况下的阻抗测试，具备扫频和定频的能力，结果能规避电源和负载的相应干扰。设备搭配了高精度数据采集系统，通过合理配置电压和电流通道，也可以实现多通道功率分析的一机多用。右边这两张图是我们实际在客户现场进行了电解槽的拉载，1200V，扰动比例在5%，还有电堆拉在电流300A的情况下绘制了这样一个整堆的阻抗谱，包括单片阻抗的实际测试数据。
我们在电解槽方面也有相关的技术积累，其实目前国内外也是缺乏国标相应的测试标准，目前国内有的也是低温水电解制氢系统稳动态的测试方法，对于稳态和动态的测试方法提出了相关的要求。包括像中国氢能联盟也制定发布了“领跑者计划”，对于这样一个效率测试，包括纯度、静态也给出了指导性意见。
电解槽方面欧盟提到三个标准，分别是极化曲线测试、电化学当中的CV测试，还有阻抗测试。JRC当中规定的是阴极通路湿氢气，阳极通路纯氧水的测试。其实这三个标准科威尔充分解读，并且通过相应的实验在测试台上进行相关的验证，我们希望能够参与到这样关于电解槽测试标准的制定工作当中，这些标准的制定也将推动关于电解槽测试行业相关的发展。
电解槽测试中的核心技术，首先将风光电可再生能源与电解槽进行耦合性测试；第二个就是宽功率的压力组合，目前可以达到5%~150%的功率，以及相应从100kPa到5兆帕的任意压力组合。包括通过二级气分、干燥过滤以后实现在露点的情况下零下40度露点的测量，同时可以满足实时气体取样分析。堆后的取样点，我们可以在堆后解决由于气分的延迟性问题。
我们也完成了相应的谱系，PEM为例最高可以达到2.5兆瓦，同时关于PEM、AEM和ALK三种类型的产品也得到了相应的出货。其实针对材料级别的500瓦单池，也是面向于膜电极的一些测试，目前这款产品累计出货已经达到十几套，同时它也具备相关的极化曲线和电化学测试的相关功能。
在做一些材料对比活化或者敏感性的测试时，我们也搭配了多通道的测试，这个测试台使用模块化来进行设计，最高可以兼容到12个通道，包括高低压一些相关的测试，可以根据客户的需求进行配置，包括相应的扩展能力。
这是在今年关于电解槽大功率的实际应用情况，首先是2.5兆瓦的测试台，全防爆设计，最高额定流量是700标方，包括最大的背压是在4兆帕。右边是1.5兆瓦的橇装式实验台。目前上海、国外的客户进行了相关的试用，包括极化曲线测试和自动耐久性测试等。我们招标信息当中也提到了，我们最近跟国家能源集团展开了就5兆瓦的碱性电解槽测试系统来做相关的合作，主要是四个集装箱测试系统、公辅配套，包括电解槽的放置以及操作间。
下面简单介绍我们科威尔在氢能业务板块的相关情况，首先我们主要由三个产品线组成，电堆、发动机，包括制氢端的产品线。研发的人员是在60%以上。核心技术包括系统模块化的集成，包括诊断、模拟以及数字仿真等技术。
在产学研方面，包括与上海机动车检测中心、大连化物所以及清华大学合作。其中大连化物所主要是围绕电解槽的测试方法，与清华大学主要围绕大功率电堆快速活化的工艺。合肥是我们的生产制造中心，我们在北京、上海成立了相应的研发基地，北京主要是大兴实验区，投入了大功率的电堆和系统测试台，包括小功率的配合环境仓测试来验证我们的研发测试，包括客户前期的试用。上海这一块是规划投入大功率电堆以及电解槽的测试系统。供应能力这块，电源和负载也是自己生产，测试台年产能会在150套以上，具备相应的交付和能力。电堆测试台出货已经达到60套以上，包括大功率电堆在行业当中占有率也是非常高的，系统测试台已经达到100家相应的出货，包括电解槽目前累计完成大小功率堆，包括三种AEM、PEM和ALK的测试系统，和上海交通大学、天津大学，包括华电重工、国家电网和东岳等都有相应的出货。
2023年科威尔在燃料电池装备，包括电解槽装备完成了相应谱系化的覆盖，我们也具备了相应完整的氢能实验室的整体方案输出能力。我们致力于成为全球领先的测试装备公司，也希望给氢能的产业链发展添砖加瓦，谢谢大家！
氢听剧场现场
