国内外加氢站安全间距有何差异？

作为一种清洁、高效、安全、可持续的新动力，氢能被视为21世纪最具开展潜力的清洁动力。近年来多个国家和区域已将氢能和燃料电池开展提高到国家战略层面。

加氢站是支撑氢燃料电池汽车开展必不可少的基础设备，其建造数量和遍及程度，在很大程度上决议了氢燃料电池汽车的工业化进程。

1、加氢站开展现状

1.1加氢站建造情况

根据H2stations.org的报告，2015—2020年，全球加氢站保有量增加191%。截至2020年底，核算发现亚洲、欧洲和北美洲是车用氢能开展最快的区域，在现已建成的加氢站中欧洲占36%，亚洲占49%，北美洲占14%。

全球的加氢站工业仍处于开展初期，各国在建站形式、氢气制取和贮存工艺等方面有显著差异。

依照建造形式不同，加氢站首要包含固定式、撬装式和移动式3种;

依照氢气来历不同，包含外供氢加氢站和站内制氢加氢站;

依照氢气贮存状况，包含高压氢气加氢站和液氢加氢站;

依照制氢方法不同，加氢站包含电解水制氢加氢站、工业副产氢加氢站、天然气重整制氢加氢站等。

就加氢站的数量而言，亚洲处于领先地位，其中日本、我国和韩国开展最快。

日本是氢能经济的有力推动者，为全球首个加氢站打破100座的国家，其中移动式加氢站占比超越30%。为了保障加氢站运营的经济性，日本加氢站都采取分时运营的方法。

日本政府设有专门的氢能主管部门(经济工业省节能与新动力(NEDO)部新动力体系科氢与燃料电池战略室)参照城市燃气对氢气进行办理，加氢站严格执行日本的“高压气体保安法”。

随着“推动充电、加氢等设备建造”写进我国2019年政府工作报告，我国车用氢能基础设备即加氢站的开展迈入了一个快车道。

我国的低温液态储氢现在首要使用于航空航天领域，加氢站悉数为紧缩氢气加注，首要为各研发机构和城市公共交通汽车供给加氢服务，商业化运转占比较低，首要集中在广东、上海、江苏等经济兴旺的省市。

以外供氢、35MPa加注等级为主，70MPa加氢站逐渐增多，固定式和撬装式兼有。与此同时，氢气加注规划不断提高，出现日加氢量1000kg的中大型加氢站。

氢能运送首要通过高压气态运送，同时也有少数的氢气管道运送。关于高压气态氢气运送，国内技能较为老练，首要选用20MPa管制车运送，单次运氢量较低，约300kg。关于管道输氢，国内共建有3条，总长度在100km。

欧洲加氢站特点——

现在德国是欧洲建成加氢站数量最多的国家，德国工业界的行业俊彦，如林德气体公司、WEH公司、奔跑汽车公司、宝马汽车公司等联合起来一起推行氢动力在德国的规划化运营。

在公开氢气来历的德国26座加氢站中，有20座选用拖车站外供氢，其中5座选用液态氢运送，其余均为气态氢运送，5座选用电解水现场制氢，1座选用管道运送氢气供氢。

丹麦是第一个拥有掩盖全国加氢站运营网络的国家，全国50%的人口开车15km即可找到加氢站。同时丹麦的可再生动力制氢份额很高，方案到2035年可再生动力制氢份额到达100%。

北美加氢站特点——

自2001年起，美国便形成了较完好的推动氢能开展的国家政策、法律和科研方案体系，确认氢能为国家战略，引导动力体系向氢能经济过渡。

现在美国超越半数的加氢站位于加州，大都能完成35MPa和70MPa双压力等级加注，适当一部分加氢站具有可再生动力制氢才能。

1.2国内外加氢站对比

表1归纳对比欧洲、美国、日本等国家和区域的加氢站工艺技能，现阶段我国加氢站与国外加氢站存在一些显著差异。

表1国内外加氢站对比

a)国外的加氢站大多服务于乘用车，每次的加注量有限，而且每个站点每天的加注次数也不多，因而单站的日加注才能多在100～200kg/d。

国内的加氢站则大多服务于商用车，如公交车、物流车、大巴车等，每天的加注量和加注频次都相对较大，因而单站的日加注才能多在500～1000kg/d水平。

b)我国规范中对加氢站安全间隔的要求显着大于国外，部分目标是国外对应目标的几倍甚至十倍。

c)加氢储氢工艺不同，我国现关于液氢暂未放开民用，因而加氢站均选用高压气相存储，而国外高压气相和低温液相存储在加氢站中均有使用。

d)氢能办理方面，我国关于氢气依照危险化学品办理，而日本关于氢气依照燃气办理，相对而言依照危险化学品办理氢气，加氢站规划、建造、运维等愈加严苛。

e)推动加氢站建造进程中，归纳考虑节省土地本钱、设备合理布局等因素，国内外均推行油氢合建站这种新型模式，但具体布局存在很大不同。

在调研的美国37座油氢合建站中，有11座的加氢机是直接与油品安置于同一加注区的，日本的油氢合建站则普遍采取了加氢和加油分区安置的方法。我国的油氢合建站以独自建造为主，加油、加氢融合度较低。

2、国内外加氢站安全间隔对比

加氢站内部及与周边建筑的安全间隔直接影响到加氢站点的规划布局，而面临日益紧张的城市用地，过大的安全间隔在必定程度上制约了加氢站的开展。

对比各国加氢站规范中关于安全间隔的规则，表2中详细列出了我国、美国、加拿大、日本和韩国加氢站规范中加氢机周围爆破危险区、公共路途防火间隔等关键目标，我国临氢设备的间隔要求显著大于国外。

表2中的安全间隔要求包含爆破危险区划分、防火间隔等要求，数据来历:我国GB50516—2010《加氢站技能规范》；美国NFPA2—2016《HydrogenTechnologyCode》；加拿大《CanadianHydrogenInstallationCode》；日本HighPressureGasSafetyLaw；韩国HighPressureGasSafetyManagementLaw。

表2国内外安全间隔对比（单位：m）

我国加氢站建造首要根据GB50516—2010《加氢站技能规范》，该规范制订时间较早，且在规范编制进程中，缺乏实验数据和运营经历的支撑，导致规范与实践存在必定程度的不符。

规范中关于安全间隔的规则依照汽油与氢气能量等价进行换算，缺乏对氢气特性、燃爆行为及事端频率、成果的深化思考，在必定程度上影响了我国加氢基础设备的建造。国外加氢站规范的制订则是依靠量化危险点评技能，针对氢气的特性及行为特征，核算得到相关的安全间隔。

3、根据量化危险点评的加氢站安全间隔研讨

量化危险点评(QuantitativeRiskAssessment，QRA)能够科学地点评某个体系或某一事端的危险值(个人危险和社会危险)，为危险减缓办法供给指导和建议，也可直接使用于安全间隔等相关规范的制定中，点评进程需要辨识危险源以树立不同事端场景模型、确认失效概率、失效成果剖析以及挑选危险基准。

3.1加氢站危险源辨认

加氢站危险源辨认首要是辨认站内有可能影响人员安全的危险点，之后构建危险场景。加氢站内存储的氢气具有可燃性和易燃易爆性，是引发加氢站火灾爆破事端的首要危险源。

氢气引发火灾爆破事端的原因有规划缺陷、设备老化、操作失误、自然灾害等，但大多数事端的直接原因为氢气的走漏。根据焚烧条件的不同，造成的事端成果首要有设备关停、喷射火、爆破、空气中消散等，树立事端树，见图1。

图1加氢站事端树

3.2加氢站氢气走漏概率剖析

美国圣地亚国家实验室(SNL)在对加氢站安全间隔进行量化危险点评的进程中，将氢气走漏概率定义为氢气存储体系典型走漏尺度的函数，典型走漏尺度的选取至关重要。

安全间隔并不是针对大的灾难性事端来保护体系，而是应该掩盖设备生命周期内可能产生的事端，尤其是产生概率较高的小尺度走漏事端，需要保证在超出安全间隔区域走漏事端引发的危险成果是能够接受的。

因而在挑选典型走漏尺度时需要考虑所选尺度的走漏概率和更大尺度走漏的成果。终究挑选的用于核算安全间隔的走漏尺度包含了典型加氢站95%的走漏事端。95%份额的选取是根据90%到99%的大尺度走漏事端在加氢站规划建造进程中已采取了应对办法。

3.3危险基准挑选

危险点评首要考虑的就是潜在的人员损伤，为事端露出人员树立危险基准，包含位于加氢站边界以外的大众人员、加氢站工作人员及顾客。

危险点评中最重要的关注点为大众安全，点评进程中大众的危险基准一般设置为比站内工作人员小1到2个数量级。根据事端成果核算模型，挑选的危险基准反映了人员死亡率的可接受程度。

危险基准能够针对个人或大众集体。个人危险反映了在某一特定地点的人员均匀死亡率。一般来说，关于露出最严峻的人员点评其个人危险。

社会危险反映了死亡率与人数的关系，关于社会危险点评来说，确认设备周围的人员非常重要。关于一般的用于树立规范的危险点评，人口密度的挑选关于成果会引进多于一个的不确认度。

用于确认规范中安全间隔的危险点评进程，个人危险确实认是仅针对某一特定地点的，但关于一个地点难以准确确认露出最严峻的人员，因而一般假定露出最严峻的人员为位于安全间隔间隔处的大众。

3.4根据危险的加氢站安全间隔核算方法

a)根据加氢站事端树，氢气走漏事端场景分为喷射火、爆破和仅走漏3大类，根据选定的典型走漏尺度，核算走漏量，进而得到焚烧概率，终究推算出不同事端场景的产生概率。

b)喷射火事端以火焰辐射值为损伤参数，爆破事端以压力峰值和冲击波为损伤参数，分别核算其致死率，之后求和核算出该典型走漏尺度下的总致死率。

c)最后由图2根据走漏事端的累计危险和选定的危险基准确认安全间隔。

图2根据危险的安全间隔确认方法

4、定论与建议

在对美国、德国、日本等国家和区域加氢站现状剖析的基础上，从加注规划、安全间隔、储氢方法等多个方面与我国的加氢站进行了归纳比较。

对比发现，我国规范制定进程中选用的汽油与氢气能量等价换算方法核算得出了过大的安全间隔，这在必定程度上制约了我国加氢站的开展。

因而，树立根据危险的加氢站安全间隔核算方法，为加氢站安全间隔的科学合理制修订供给了基础。

但我国的加氢站开展时间短，国内尚无有效的加氢站氢气走漏概率数据库，对加氢站量化危险点评成果的准确性有很大影响，因而后期将开展加氢站设备失效概率的剖析研讨工作，以助于安全间隔的合理制修订。赵雯晴（中石化安全工程研讨院有限公司）