／机械工业北京电工技术经济研究所 刁力鹏／

一、概述

由于能源需求的日益增长，化石燃料的消耗与CO2排放总量快速上升，“清洁、低碳、安全、高效”的能源变革已是大势所趋。习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话中表示：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。为实现这一伟大目标，大力发展燃料电池技术将是重要的措施之一。

可再生能源作为替代能源大规模使用受限于地域分布不均，以及其固有的间歇性、波动性与随机性等不足[1]。而氢能则是一种洁净的二次能源载体，可通过燃料电池产生电能和热能，其具有能量转化效率较高，获取来源途径多等优点。通过可再生能源进行大规模制备“可再生氢”[2]，再通过氢气的桥接作用，能够实现由化石能源顺利过渡到可再生能源的持续循环，从而催生可持续发展的氢能经济。因此，燃料电池产业化发展将是未来能源变革的重要工作任务。

产业发展，标准先行。我国燃料电池技术水平与先进国家相比，还存在一定的差距。在燃料电池产业发展初期，及时开展燃料电池标准推进工作，有利于引领全行业统一，对产业发展宏观布局，避免产业发展失衡，从而对燃料电池技术进步和产业发展提供强有力技术支撑。

二、标准现状

我国于2008年，经国家标准化管理委员会正式批复成立全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会（编号：SAC/TC 342），由机械工业北京电工技术经济研究所作为秘书处承担单位，负责开展国内燃料电池及液流电池领域（燃料电池标准范围见图1）的标准化工作。标准架构包含燃料电池发电系统、燃料电池模块、电池堆、单电池及其关键零部件，以及保障燃料电池发电系统正常运行的辅助系统。截止至2021年12月，全国燃料电池及液流电池标委会归口国家标准共计45项，其中燃料电池领域国家标准41项、液流电池领域国家标准4项（见图1）。

图1 燃料电池发电系统框图

根据燃料电池应用领域分类，标准体系可以分为：

1）基础通用标准，包括术语、模块等标准；

2）能源应用标准，分为电力应用、通信应用、工业应用、物流应用；

3）交通应用标准，分为车辆应用；船舶应用、火车应用、飞行器应用；

4）便携式应用/微型应用标准。

根据燃料电池应用场景的不同，按照产品属性分类在国家标准或行业标准层级制定包括：

1）产品安全性标准；

2）产品性能要求标准；

3）产品耐久性/寿命标准；

4）电池堆标准；

5）催化剂标准；

6）膜电极标准；

7）双极板标准；

8）其他关键部件或材料标准。

燃料电池标准体系框图见图2。

图2 标准体系框图

随着近两年燃料电池产业的快速发展，标准制定逐渐开始服务产业的发展。交通领域中，为配套燃料电池汽车的发展，标委会完成GB/T 33979—2017《质子交换膜燃料电池发电系统低温特性测试方法》[3]、GB/T 38914—2020《车用质子交换膜燃料电池堆使用寿命评价方法》[4]等低温、车用模块、车用电堆标准的制定。能源领域中，结合燃料电池在通信基站中的应用，组织完成GB/T 31036—2014《质子交换膜燃料电池备用电源系统：安全》[5]国家标准的制定；为推动质子交换膜燃料电池在电力系统变电站领域的应用，完成GB/T 36544—2018《变电站用质子交换膜燃料电池供电系统》[6]。便携式及微型燃料电池领域中，标委会紧跟市场发展，针对已有少量市场规模，但是缺少标准指导的领域（如无人机领域），及时组织开展GB/T 38954—2020《无人机用氢燃料电池发电系统》[7]国家标准的制定。

在国际上，负责燃料电池领域标准研制的是IEC/TC105（国际电工委燃料电池技术委员会）。由法国的Mr.Laurent Antoni担任主席，德国的Mr.David Urmann作为秘书。现有P成员国19个，O成员国13个。截止至2021年底，IEC/TC105下设39个WG/AG/JWG/AHG及MT，当前燃料电池在研国际标准16项。截至2021年12月，TC105发布现行燃料电池国际标准22项，我国已转化 16 项，占总数的 73%。

根据图3与图4可知，目前SAC/TC 342与IEC/TC105相比，SAC/TC 342现有标准制定的基础、关键零部件标准占比较大，其原因是我国燃料电池标委会成立前期，燃料电池处于实验室研究阶段，标准的制定主要集中在基础、关键材料和零部件等因素有关。而IEC/TC105国际标准以燃料电池发电系统应用出发，基础通用标准仅制定有4项。

图3 SAC/TC342国家标准领域分布

图4 IEC/TC105国家标准领域分布

三、问题分析

结合我国燃料电池标准化情况，分析燃料电池标准化问题如下。

（一）标准体系待优化

我国燃料电池技术起步较晚，与美国、日本、欧洲等先进国家和地区相关技术相比仍有一段差距。燃料电池标委会前期的标准化工作主要着重在电堆、关键零部件和材料方面，而国际标准更加着重于不用应用的燃料电池系统方面。伴随我国深化标准化改革及产业技术进步，燃料电池标准体系仍需要进一步优化调整，应将国内技术研发与国际标准采用相结合互补推动。

（二）重点标准待制定补缺

车用燃料电池产业是一个处于快速发展的新兴行业，燃料电池车的发展丰富了新能源汽车市场。财政部等5部委联合发布的《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》[8]（财建〔2020〕394号），通知中要求“示范期暂定为四年。示范期间，五部门将采取“以奖代补”方式，对入围示范的城市群按照其目标完成情况给予奖励。奖励资金由地方和企业统筹用于燃料电池汽车关键核心技术产业化，人才引进及团队建设，以及新车型、新技术的示范应用等……”。政策中明确要求了燃料电池发电系统中质子交换膜等八大关键零部件的考核要求，而质子交换膜等关键零部件作为燃料电池“核芯”将直接影响燃料电池整体性能。目前现行质子交换膜系列国家标准包含GB/T 20042.3—2021《质子交换膜燃料电池 第3部分：质子交换膜测试方法》[9]等7部分，膜电极、双极板等国家标准均已开展修订工作。为规范燃料电池行业技术，给相关示范应用提供统一的测试方法，为燃料电池制造商的内部生产、经营和质量检验提供强有力的依据和评价，也将为燃料电池制造商、燃料电池用户、相关检验部门和广大消费者提供良好的质量依据。对推动国内燃料电池技术的发展起到重要的引导作用，对提高国家的核心竞争力及新能源产业的发展具有推动作用。

（三）标准化横向合作需加强

燃料电池作为新型清洁能源之一，与传统电池不同，属于发电装置，具有安全、高效率、无污染等特点。近年来广泛应用于车辆、通信基站等示范项目，其中车用燃料电池的推广加速了燃料电池的快速发展。目前燃料电池在汽车整车领域主要集中在公交车和物流车两大类示范运营。未来还将拓展到冷链车、环卫车、混凝土搅拌车、工程车、应急电源车以及特种车等车辆。船舶、轨道车辆也将成为燃料电池技术应用重要场景，具有广阔的市场前景。随着燃料电池技术的发展，各技术领域标委会均已开始布局涉及燃料电池的国家标准计划研制，其中不可避免造成标准内容的交叉。各领域对产品在术语、技术指标等方面均会有不同的要求，可能造成用户在使用标准中的混乱。而组织标准的横向合作与技术协调、融合将是标准工作的任务之一。

四、未来展望与建议

随着近两年燃料电池产业的快速发展，标准制定紧密围绕产业的发展，为燃料电池在各领域标准中技术要求协调统一。根据燃料电池产业化发展动态，给出建议如下。

（一）完善标准体系建设

为围绕培育和发展我国新能源、新能源汽车产业，强化燃料电池标准化的顶层设计和工作统筹，科学建设燃料电池标准体系，有力支撑燃料电池技术发展，促进燃料电池应用产业化进程。顺应我国国家深化标准化改革进程，建立国家标准、行业标准、团体标准相协调的燃料电池新型标准体系。以国家新能源、新能源汽车发展政策以及地区政府对氢能及燃料电池的产业政策为导向，结合燃料电池及上下游产业发展进程和技术特点，重点补充制定重点领域燃料电池系统标准，修订关键零部件及材料的燃料电池标准，并在开展标准体系建设过程中培养一支优秀的标准化人才队伍。

（二）加快新兴领域标准制修订

（1）重卡应用领域

财政部等5部委联合发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》（财建〔2020〕394号（以下简称《通知》）。《通知》中强调，本次将采取“以奖代补”的方式，重点推动燃料电池汽车在中重型商用车领域的产业化应用，而通过近些年燃料电池研究，目前燃料电池重卡将是未来燃料电池在车用领域最快实现产业化的突破，配套燃料电池重卡的大功率燃料电池发电系统、车用模块、车用电堆等标准的制定将会是未来的发展方向。而配套的GB/T 20042质子交换膜系列标准修订也将是重点开展的工作任务之一。

（2）能源应用领域

2021 年国家能源局发布《2021年能源行业标准计划立项指南》，同年科技部发布《国家重点研发计划“氢能技术”等“十四五”重点专项2021年度项目申报指南》，均提及了能源领域燃料电池技术及标准化的研制。而伴随我国“双碳”任务的开展，可再生能源利用与固定式燃料电池的标准化将会迎来新的发展。

（3）轨道车辆应用领域

目前燃料电池已经在轨道交通领域实现了商业落地，国外西门子等公司已经预研了多款有轨车辆，阿尔斯通成功研制时速140公里燃料电池动力列车已在德国运行。国内，主要示范线路包含中车四方佛山高明氢能源有轨电车线路，中车唐山燃料电池/超级电容混合动力100%低地板有轨电车项目、中车大同锦白铁路燃料电池混合动力机车线路等。国际上IEC中TC105与T9已建立联合工作组开展铁路车辆燃料电池发电系统相关三项国际标准的研制，其中性能试验方法标准由中国牵头开展。国内也将随着产业的快速发展，逐步开展相关国家标准的预研工作。

（4）船舶应用标准

船舶用燃料电池技术目前还处于研发阶段，美国、日本、欧盟等国家和地区多个大型船运或者商用企业在氢燃料电池船舶上进行了研发投入，启动了多个运营良好的案例。国内的燃料电池船舶研究起步较晚，其中大连海事大学建造的“蠡湖”号及中国科学院大连化学物理研究所技术研制的“嘉鸿01”燃料电池船均已试航成功。未来在政策的扶持下，船用燃料电池系统走向大规模商业化的技术与成本问题将随着技术不断的革新进步逐步得到解决，船舶用燃料电池市场将迎来新风向。为通过标准引领技术发展，船舶用燃料电池也将会是未来的重点发展方向。

（三）加强标准横向合作

燃料电池产业链长，复杂度高，涉及相关的标准化技术委员会比较多。其中燃料电池标委会作为与燃料电池产业直接相关的标准化技术委员会，主要负责燃料电池发电系统范围内的标准制定工作，但仅靠燃料电池标委会制定出的标准是远远满足不了燃料电池产业发展需求的。其中涉及到上游燃料如氢气、天然气等，下游的应用如汽车、备用电源、轨道车辆、船舶等以及配套设施如输氢管道、加氢站等。尤其是涉及到氢气、气瓶等方面，从单个标委会的角度出发，协调难度大。建议参考国际IEC（国际电工委）的工作模式中，多TC通过双归口的形式同时主导参与同一项标准的制修订。通过建立多行业标准化机构协调、顶层设计、广泛参与、协同攻关、标准成套的综合标准化模式，统一规范技术标准，充分发挥标准引领产业发展的作用。

（四）加快国际标准化转化及中国标准国际化

2021年末，中共中央、国务院发布《国家标准化发展纲要》[10]，其中《纲要》要求大力实施标准国际化战略，助力提升我国标准的整体质量。建立国际与国内标准项目同步发展的工作机制，提升国际国内标准一致性水平，积极推动国内专家参与国际标准化活动。对已有成熟的国际标准，应积极采标。借鉴国际成熟经验，提高产品的整体水平。建立政府引导、企业主体、产学研联动的国际标准化工作机制，推进中国标准与国际标准体系兼容。