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

ICS27.010

團體標準

T/CECA-G00XX—2022

低溫水電解制氫系統穩(wěn)動態(tài)及電能質量

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術語和定義...........................................................................1

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

5系統邊界.............................................................................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《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)

定起草。

本文件由中國節(jié)能協會標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穩(wěn)動態(tài)及電能質量性能測試方法

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，包括堿性（ALK）水電解制氫系統、

質子交換膜（PEM）水電解制氫系統和陰離子交換膜（AEM）水電解制氫系統。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構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水電解制氫系統技術要求

GB/T24499氫氣、氫能與氫能系統術語

GB32311水電解制氫系統能效限定值及能效等級

GB/T37562壓力型水電解制氫系統技術條件

GB/T37563壓力型水電解制氫系統安全要求

3術語和定義

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

低溫水電解制氫系統（lowtemperaturewaterelectrolysissystem）

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

注1：以區(qū)別于反應原料水為氣態(tài)的高溫水電解制氫系統。

電功率輸入（electricpowerinput）

水電解制氫系統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施。

電能輸入（electricenergyinput）

水電解制氫系統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）

水電解制氫系統相關特征量（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）

水電解制氫系統相關特征量（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）

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

相關的參數（如壓力、液位、液位差等）位于設計范圍內，電功率輸入全部用于維持系統輔助設施的消

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）

水電解制氫系統功率調節(jié)范圍（見3.17）內，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，且電解

槽的輸入功率或電流處于穩(wěn)態(tài)下且能保持預期產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，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）

水電解制氫系統從冷態(tài)啟動。

3.24.3

3.24.4熱啟動（hotstart）

水電解制氫系統從熱待機狀態(tài)啟動。

2

T/CECA-G—00XX—2022

注4：若系統不具有熱待機狀態(tài)，認為系統無熱啟動。

正常關機（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額定功率關機時間（ratedpowershutdowntime）

水電解制氫系統從額定功率穩(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功率響應時滯（powerresponsedelaytime）

水電解制氫系統穩(wěn)態(tài)運行過程中，設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功率調節(jié)時間（powerregulationtime）

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

運行起始時刻的時間間隔。

功率調節(jié)速率（powerregulationrate）

水電解制氫系統穩(wěn)態(tài)運行過程中，設備收到控制信號后，從功率變化起始達到最新設定值穩(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）與設定值之比。

功率調節(jié)范圍（powerregulationrange）

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

額定功率的百分比形式呈現。

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)定極限內的測量儀

器或測量系統的等別或級別。

[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，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）

實現電化學反應可持續(xù)熱平衡操作（不產生廢熱，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特征量的設定值與實際值之差。

[來源：GB/T2900.56-2008，351-21-04，有修改]

穩(wěn)態(tài)偏差（steadydeviation）

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

單位總電耗（totalpowerconsumptionperunit）

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

的電能輸入與相應時間內總氫氣產量之比計算。

單位總電效（totalpowerefficiencyperunit）

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

示）。

直流線損（dcpowerlineloss）

水電解制氫系統穩(wěn)態(tài)運行過程中，電源轉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。

電源轉換單元效率（powertransferunitefficiency）

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

電壓效率（voltageefficiency）

水電解制氫系統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（用百分數表示）。

[來源：GB/T20042.1-2017，3.2.27，有修改]

電流效率（currentefficiency）

完成預期化學反應的電流與流過電解槽的總電流之比（用百分數表示）。

[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性能指標的符號及其含義

符號定義單位

dm水電解制氫系統穩(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水電解制氫系統穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)下的平均氫氣產量Nm/h

gm水電解制氫系統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水電解制氫系統功率調節(jié)速率kW/s

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

mi試驗過程中每個記錄時間間隔下氫氣輸出的實時質量流量kg/h

Ns電解槽的小室個數

n穩(wěn)態(tài)試驗開始到試驗結束總記錄時刻個數

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水電解制氫系統啟動過程中的平均功耗kW

Pm_e水電解制氫系統關機過程中的平均功耗kW

Pm_w水電解制氫系統熱待機過程中的平均功耗kW

Prat水電解制氫系統額定功率輸入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定值kW

P0暫態(tài)運行性能試驗當前功率值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關機延遲時刻

te1關機開始時刻

te2關機完成時刻

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最新功率設定值穩(wěn)態(tài)運行起始時刻

tp1產氫量試驗開始時刻

tp2產氫量試驗結束時刻

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)直流損耗試驗結束時刻

Uir試驗過程中每個記錄時間間隔下電源轉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)試驗開始到試驗結束水電解制氫系統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)試驗開始到試驗結束電源轉換單元的輸入電能kW·h

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

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

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

Wr_s水電解制氫系統啟動過程中電源轉換單元的輸入電能kW·h

Wa_s水電解制氫系統啟動過程中輔助設施的輸入電能kW·h

Wr_e水電解制氫系統關機過程中電源轉換單元的輸入電能kW·h

Wa_e水電解制氫系統關機過程中輔助設施的輸入電能kW·h

Wr_w熱待機試驗開始到結束電源轉換單元的輸入電能kW·h

Wa_w熱待機試驗開始到結束輔助設施的輸入電能kW·h

δp水電解制氫系統功率調節(jié)精度%

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

ηs_v水電解制氫系統穩(wěn)態(tài)運行過程中電解槽的電壓效率%

ηs_c水電解制氫系統額定工作過程中電解槽的電流效率%

ηS水電解制氫系統額定工作過程中系統電功率輸入效率%

ΔP水電解制氫系統可調節(jié)范圍集合%

5

T/CECA-G—00XX—2022

符號定義單位

Δts啟動時長s

Δte關機時長s

Δtw熱待機試驗初始到試驗結束的持續(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水電解制氫系統功率響應時滯s

5系統邊界

圖1示意了本文件中的水電解制氫系統的通用結構邊界以及進出物理量?？諝狻⒌獨饪筛鶕y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由框內的全部或部分組件組成。

系統組件包括水電解槽a）及其他輔助設施b）-i）：

a)水電解槽：水電解制氫系統主體設備，其性能參數決定水電解制氫的技術性能。

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

c)壓力調節(jié)單元：用于平衡氫氣側、氧氣側的壓力平衡，包含氫、氧調節(jié)閥、切斷閥等設備，可

根據實際工藝條件在氫氣側和/或氧氣側選擇性配置。

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

備。經過本文件系統范圍內的氣體純化單元后的產品氣體純度技術指標應滿足GB/T197744.1

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

本文件系統范圍不包含額外的更高純度的專用氣體純化設備。

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

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

器等設備，可根據電壓等級需求，選擇性的配置變壓器相關設備。

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

應的應急動作。

圖1水電解制氫系統通用結構邊界

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，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)水電解制氫系統應在測試全過程中處于通風、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注。

試驗準備

測試開始前應確定待測系統的類型、產量、輔助設備、測試參數以及測試條件，應編制測試方案并

參照GB/T37563制定相應的安全措施。

應根據試驗環(huán)境條件、測試參數、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。

應確定適當的數據采集時長和采集頻率，且應在性能試驗之前準備好相應的數據記錄設備。

試驗用原料水技術指標應符合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，原料水技術指標可參照該要求，也可由制造商單獨規(guī)定。

試驗設備

圖2、圖3展示了水電解制氫系統穩(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備。

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

7

T/CECA-G—00XX—2022

圖3水電解制氫系統測試設備安裝位置示意圖（使用容積法）

不同參數的測試位置描述如下：

a)氫氣流量

應在水電解制氫系統的氫氣產品氣輸出管線上設置流量計，測量儀表位置近系統的邊界處。

b)氫氣純度/露點

應在水電解制氫系統的氫氣輸出管線旁路上設置露點儀、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的邊界處。

c)氫氣溫度與壓力（平均流量法）

應在水電解制氫系統的氫氣輸出管線上設置溫度傳感器、壓力傳感器，測試儀表位置位于流量計前

端并近系統的邊界處。

d)氫氣溫度與壓力（容積法）

應在氣體儲罐引出管線上設置溫度傳感器、壓力傳感器。

e)電功率/電能輸入（交流/直流）

應分別在電源轉換單元和輔助設施前端線路上設置電流傳感器、電壓傳感器、電能表等相關測試儀

表，測試儀表位置近系統邊界處。

f)直流電功率/電能輸出

應在電源轉換單元后端線路上設置電流傳感器、電壓傳感器、電能表等相關測試儀表，測試儀表位

置近電源轉換單元電能輸出端口。

g)直流電功率/電能輸入

應在水電解槽前端線路上設置電流傳感器、電壓傳感器、電能表等相關測試儀表，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

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

表的量程范圍應符合制造商規(guī)定的量程范圍。

測試儀器

7.2.1氣體流量

8

T/CECA-G—00XX—2022

氣體流量應使用質量流量計（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。選擇流量計時應考慮到

所供應氣體的種類、流量范圍。當測量基于體積時，應通過測量流量計附近的氣體溫度、壓力來換算成

標準狀況下的體積流量或質量流量。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。溫度測量位置應考慮

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

要求，熱電偶補償導線的選擇應滿足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。

壓力測量位置應考慮管路內的壓力損失、流體溫度以及其它因素，應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

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

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

測量。

7.2.5電功率電能

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

多用表。電壓的測量位置應考慮線路的電壓損耗等因素，應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數據采集

在暫態(tài)運行性能試驗時，應配置能夠滿足數據采樣時間要求的數據采集裝置，建議采用數據記錄儀

或帶有數據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準

微量氧分析儀±5%JJG945

露點儀2級JJG499

數據采集裝置±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，水電解制氫系統應保持在額定功率或電流下穩(wěn)態(tài)運行，性能試驗包括：

——產氫試驗，此試驗測量計算系統的氫氣輸出，包括產量、純度；

——能耗試驗，此試驗測量計算系統所需要的單位能耗、單位總電耗以及直流線損；

——效率試驗，此試驗測量計算系統電源轉換單元效率，電解槽的電壓效率、電流效率以及系統的

單位能效與單位總電效；

所有穩(wěn)態(tài)運行性能試驗應同時進行，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)下的性能指標可參照本文件對應公式計算。

表3穩(wěn)態(tài)運行性能試驗性能指標

編號試驗類型性能指標章節(jié)指標來源

標況氫氣產量（額定功率/電流）8.3.1

1產氫試驗氫氣露點（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，水電解制氫系統應在額定功率下穩(wěn)態(tài)運行15min以上，并記錄試驗開始時刻；

b)試驗過程中應保持水電解制氫系統電解槽的輸入功率或輸入電流設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，分別測量電源轉換單元、電解槽、輔助設施的電能、電流、

電壓輸入以及電源轉換單元的電能、電流、電壓輸出；

e)試驗持續(xù)時間不應低于1h，測量數據次數不宜少于6次；

f)試驗完成后，記錄結束時刻；

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

試驗性能指標

8.3.1標況氫氣產量

水電解制氫系統的標況氫氣產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的相關規(guī)定計算標況氫氣產量。

8.3.1.2容積法

按照GB/T37562附錄B的相關規(guī)定計算標況氫氣產量。

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，應使用理想氣體狀態(tài)方程，將檢測期間氫氣產量的工況

平均值轉換為標況值：

n

273.15P101.3

i

3600Vpi1

Fpn

tp2tp1

101.3Ti273.15

i1

式中：

3

Fp——水電解制氫系統穩(wěn)態(tài)運行過程中的平均氫氣產量（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——標準狀況下氣體的開爾文溫度（K）；

3

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

tp1——產氫量試驗開始時刻（s）；

tp2——產氫量試驗結束時刻（s）；

n——從試驗開始到試驗結束總記錄時刻個數；

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

平均值轉換為標況值：

nn

Vi273.15Pi101.3

Fi1i1

pnn

101.3Ti273.15

i1

式中：

3

Fp——水電解制氫系統穩(wěn)態(tài)運行過程中的平均氫氣產量（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束總記錄時刻個數；

c)采用帶累計功能的質量流量計測量時，應按照下式計算穩(wěn)態(tài)運行過程中的系統標況氫氣產量：

3600mp11.2

Fp

tp2tp1

式中：

3

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

mp——從試驗開始到試驗結束水電解制氫系統氫氣輸出的累計質量流量（kg）；

11.2——標準狀況下氫氣的比重（Nm3/kg）；

tp1——產氫量試驗開始時刻（s）；

tp2——產氫量試驗結束時刻（s）；

d)采用無累計功能的質量流量計測量時，應按照下式計算穩(wěn)態(tài)運行過程中的系統標況氫氣產量：

n

mi

Fi111.2

pn

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式中：

3

Fp——水電解制氫系統穩(wěn)態(tài)運行過程中的平均氫氣產量（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量流量（kg/h）；

11.2——標準狀況下氫氣的比重（Nm3/kg）；

n——從試驗開始到試驗結束總記錄時刻個數；

8.3.2氫氣露點

應按照下式計算穩(wěn)態(tài)運行過程中系統輸出氫氣露點：

n

di

di1

mn

dm——水電解制氫系統穩(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束總記錄時刻個數；

8.3.3氫中氧

應按照下式計算穩(wěn)態(tài)運行過程中的系統輸出氫氣的氧含量：

n

gio

gi1

mn

gm——水電解制氫系統穩(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束總記錄時刻個數；

8.3.4單位能耗

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

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

分開標出，并說明電力來源。

8.3.5單位總電耗

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

解槽直流能耗，輔助設施的交流能耗等，建議測試報告標明對應單位總電耗下的系統的功率因素或無功

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束電源轉換單元的輸入電能（kW·h）；

Wa_n——從試驗開始到試驗結束輔助設施的輸入電能（kW·h）；

tn1——能耗試驗開始時刻（s）；

tn2——能耗試驗結束時刻（s）；

3

Fp——水電解制氫系統穩(wěn)態(tài)運行過程中的平均氫氣產量（Nm/h），測試報告應標明標況氫氣產量的

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，應按照下式計算水電解制氫系統穩(wěn)態(tài)運行過程中的直流線損：

Wr_dWs_n

Pl_n3600

tm2tm1

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T/CECA-G—00XX—2022

Pl_n——水電解制氫系統穩(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束電源轉換單元的直流輸出電能（kW·h）；

Ws_n——從試驗開始到試驗結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，應按照下式計算水電解制氫系統穩(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