$亿华通-U(SH688339)$ $雄韬股份(SZ002733)$ $美锦能源(SZ000723)$

“三峡氢舟 1 号”氢燃料动力船配置的氢燃料电池系统介绍

“三峡氢舟 1 号”是一艘以氢燃料和磷酸铁锂电池为船舶动力，该船动力装置为全回转舵桨电力推进，推进电机额定功率 500kW，额定转速 1500r/min。该船配置 1 套燃料电池系统和 1 套锂电池系统作为全船主动力源接入直流电网，设置 2 个燃料电池处所，每个舱内布置 4 台 70kW 燃料电池模块。

燃料电池发电系统基本参数：

型号：RMZA-70K

额定功率：70kW

输出电压：200~380VDC

输出电流：0~400A

氢气供给压力：0.5~0.7MPa

额定氢气消耗量：1.15g/s

重量：295 kg

防护等级：IP65

环境温度：0℃～45℃

RMZA-70K 型燃料电池发电系统主要包含燃料电池电堆、氢气供应系统、空气供应系统、电压巡检模块、主控制器等部件。空气供应系统包含空压机、中冷器、膜增湿器等元器件；氢气系统包含电磁阀、比例阀、氢气循环泵、分水器等元器件。电堆冷却水进出口安装有检测温度与压力的传感器。

RMZA-70K 型燃料电池发电系统功能框图如图 1 所示。其中：燃料电池电堆将氢气与空气中的氧气转化为电能；空压机将空气升压，中冷器将空气冷却、膜增湿器利用电堆生成水加湿空气；比例阀将氢气减压，氢气循环泵将电堆反应后的残余氢气重新送入电堆，提高了氢气的利用率；电压巡检模块监控燃料电池电堆的单节电压；主控制器对系统的运行实施状态监控与安全保护。

RMZA-70K 结构上采取了保护罩整体密闭防止氢气外泄、分区设计、氢区内选用具有防爆认证的电气元器件、负压通风防止氢气积聚、加厚铝合金保护罩抗爆、保护罩上安装卸爆阀等措施，有效的保证了系统的安全性与船用环境的适应性。系统的外形如图 2 所示。

1. 规范及技术要求

随着船用氢燃料技术的发展，氢燃料动力船及相关设备的规范指南日趋完善，先后出台了《氢燃料电池动力船舶技术与检验暂行规定》2022；《船舶应用燃料电池发电装置指南》2022；《氢燃料电池》、《氢气瓶》、《重整装置》等 3 份涉及氢燃料电池系统的产品检验指南。以上三份规范指南已发布实施。实施后，燃料电池将从技术法规、船舶应用指南、产品检验指南三方面对燃料电池在船舶领域的应用提供全面的强有力的技术支持和服务。燃料电池的规范体系将得到极大的更新与补充。

2. 检验情况

《氢燃料电池》产品检验指南从材料选取、设计及技术要求、试验测试等对船用燃料电池系统做出详细要求，对于燃料电池系统的型式试验主要涉及安全性试验、性能试验、环境适应性试验、附加试验等 4 方面的要求。据此，确保了船用氢燃料电池产品的安全性和可靠性。图 3 为对燃料电池各种环境的适应性试验情况。

3. 检验中存在的问题探讨

根据 CCS 产品检验持证清单的一般要求，涉及产品安全级性能的重要零部件应选用船用型并持证。由于船用燃料电池目前应用还比较少，对于氢燃料电池来说很多主要零部件：比如空气压机、氢气循环泵、比例调节阀等都是专用设备，目前基本找不到船用认可型的。针对这一情况，在编制《氢燃料电池》产品检验指南及实际认可中采用的是重要零部件合格供方控制方式，并随电池系统一起进行型式试验验证。确保选用的重要零部件符合船用环境要求。

根据《氢燃料电池》产品检验指南表 7.3.1 氢燃料电池发电系统型式试验要求，氢燃料电池发电系统应按照 CCS《电气电子型式产品型式认可试验指南》要求进行环境适应性试验和电磁兼容性试验。部分试验是需要在受试设备运行条件下进行考核的，由于氢气存在一定的危险性，且部分试验项目是需要在密闭环境下进行。考虑到当时各试验机构的试验能力及车用燃料电池标准的现状要求。明确了对燃料电池系统及模块环境和电磁兼容性试验项目的试验方法。在试验过程中考虑到安全因素，可以在燃料管系中通空气或者氮气进行空载运转；试验对象可针对氢燃料电池模块和其他电气部分。贴合实际的情况下，保证了对氢燃料电池的安全性和环境适应性考核要求，更加具有可操作性。

关于船用燃料电池系统绝缘电阻测量，由于燃料电池的结构特殊性，燃料电池系统的绝缘电阻较低，甚至可能低于船舶通常的最低 1MΩ要求。针对这一情况，在编制《氢燃料电池》产品检验指南及实际认可过程中，考虑到这一特殊情况，对燃料电池系统及燃料电池模块的绝缘电阻分别做了要求，并与燃料电池制造企业沟通，在燃料电池系统的结构设计中进行了优化。即考虑到了燃料电池结构的特殊性，也考虑了整船的绝缘电阻需求。