5月，國家能源局科技司副司長劉亞芳在“中國國際經(jīng)濟交流中心——聯(lián)合國開發(fā)計劃署氫能產(chǎn)業(yè)高峰論壇”上表示，我國在氫能加注方面獲得新突破，已累計建成加氫站超過250座，約占全球數(shù)量的40%，加氫站數(shù)量位居世界第一。加氫站建設的良好數(shù)據(jù)展現(xiàn)出我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的強大勢能。自2014年我國正式將“氫能與燃料電池”作為能源科技創(chuàng)新新戰(zhàn)略方向起，與之相關的政策不斷推出，技術(shù)不斷創(chuàng)新，項目不斷落地。行業(yè)良好的發(fā)展態(tài)勢一方面為企業(yè)提供了無限的機會，另一方面也不免引起人們的擔憂：雖然氫氣是一種密度低、常溫下較穩(wěn)定的清潔能源，相比于成品油、液化天然氣等石化產(chǎn)品爆炸率也較低，但由于氫氣燃燒火焰顏色較淺日光下不易察覺，防范難度加大，一旦裝置操作不當發(fā)生泄漏，極易給周邊環(huán)境和相關人員造成極大的傷害。人們對于氫氣安全性的顧慮，也是除建設運營成本外制約我國加氫站發(fā)展的重要因素。那么，在我國加氫站數(shù)量已達到世界首位時，又該如何保證設施的質(zhì)量，應對隨之而來的安全問題？《“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》的出臺將加氫站建設推至高潮，各地紛紛響應國家政策制定區(qū)域發(fā)展政策，如6月7日唐山市人民政府發(fā)布的《唐山市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實施方案》；6月20日上海市發(fā)展和改革委員會、科學技術(shù)委員會、經(jīng)濟和信息化委員會等8部門聯(lián)合印發(fā)的《上海市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2022-2035年）》；6月21日，鄂爾多斯人民政府印發(fā)的《鄂爾多斯市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等。加氫站作為氫能應用的基礎設施，在各項規(guī)劃中均有所提及，可以預料的是，在政策大力支持下，加氫站建設步伐將進一步提速。
行業(yè)剖析，安全隱患在何處
加氫站是通過將不同來源的氫氣通過壓縮機增壓儲存在站內(nèi)的高壓罐中，再通過加氣機為氫燃料電池汽車加注氫氣的燃氣站，是氫燃料電池產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化的重要基礎設施。加氫站主要由制氫系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、儲存系統(tǒng)、加注系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部分組成。從站外運達或站內(nèi)制取純化后的高純氫氣，通過氫氣壓縮系統(tǒng)壓縮至一定壓力，加壓后的氫氣儲存在固定式高壓容器中。當需要加注氫氣時，氫氣在加氫站固定高壓容器與車載儲氫容器之間的高壓差的作用下，通過加注系統(tǒng)快速充裝至車載儲氫容器。下圖為加氫站工作原理：
通過以上的介紹，我們了解到加氫站基本工作方式，那么，看似流程嚴謹、分工分明的加氫站的安全隱患究竟在何處？
首先我們要從加氫站的長期住戶——氫氣入手。依照常識，氫氣無色無味，是一種較為穩(wěn)定、易于環(huán)保的能量載體，且氫氣的質(zhì)量是是空氣的十四分之一，泄露后會迅速擴散，現(xiàn)場長時間存在爆炸氣體的可能性要遠遠低于天然氣和液化石油氣，所以我們一般會覺得它本身是安全無害的。但反之來看，無色、無味、無嗅意味著當其泄露和燃燒時無法被人體及時感知進而防范；密度小、擴散速度快意味著一旦被點燃波及范圍會極為廣泛，且氫氣燃燒熱值高，一旦在制取、儲存及裝卸過程中發(fā)生泄漏，它可與空氣混合形成爆炸性混合物，遇熱或明火即會發(fā)生爆炸；并且據(jù)研究表明，氫氣存在“氫蝕”現(xiàn)象，易脆化金屬而發(fā)生泄漏。所以，加氫站的第一重安全隱患來源于它的長期住戶——氫氣。第二重安全隱患主要集中在加氫站的運行，根據(jù)已知資料，在加氫站日常運營中可能會存在以下風險:1、高壓作用下，儲氫設備或局部零部件因質(zhì)量缺陷可能無法滿足使用要求而發(fā)生故障引發(fā)氫氣泄漏事故。如2012年美國埃默里維爾的加氫站泄漏爆炸事故，主要就是由于壓力釋放閥使用材料不當造成氫氣泄漏進而引發(fā)爆炸。圖為2019年挪威Kjrbo加氫站爆炸現(xiàn)場2、高壓作用下，氫氣能滲透到金屬設備的碳素中而引起金屬管道及儲存設備的“氫脆”破壞，也會使儲存設備和傳輸管道的塑性和強度急劇下降，導致設備損壞，引發(fā)泄漏事故，并且“氫脆”只可防，不可治，一經(jīng)產(chǎn)生，就很難消除。
3、因高壓作用，泄漏時氫氣從管口或縫隙處高速噴出會產(chǎn)生靜電，靜電荷的產(chǎn)生與其噴出時的流速存在同比關系，當靜電荷達到一定值時可能會引發(fā)火災或爆炸事故；同時，氫氣的帶電性也致使氫氣儲罐的出口處及輸氣管道處易發(fā)生靜電積聚放電現(xiàn)象，成為氫氣火災爆炸事故的引火源，當儲罐及輸氣管道的接地裝置發(fā)生故障時，極易引發(fā)火災及爆炸事故。綜上，我們可以得出，加氫站氫氣的泄漏及靜電是加氫站運營中的重要風險點，也就是第二重隱患。科學設計與管理，促進質(zhì)與量并行發(fā)展上述所提到的兩部分安全隱患，氫氣的固有性質(zhì)無法改變，所以在防范時我們主要從加氫站運營流程中入手，輔之精細嚴謹?shù)墓芾怼Ｎ覈?018年開始實施《加氫站安全技術(shù)規(guī)范》，隨后針對實際情況不斷更新完善，并且由于我國近年來制氫、儲氫技術(shù)不斷精進，目前技術(shù)層面的問題已寥寥可數(shù)。
但相比于技術(shù)的不斷攻關，我國在加氫站管理上卻緩不濟急。2021年蘇州發(fā)布了我國首份加氫站安全管理規(guī)定——《蘇州市加氫站安全管理暫行規(guī)定》。但在國家層面對加氫站的統(tǒng)籌規(guī)劃政策尚未出臺的情況下，已出臺加氫站管理辦法的地區(qū)仍面臨舊站的改進問題，而尚在探索階段的地區(qū)從加氫站規(guī)劃開始就面臨重重阻礙。管理方面的滯后使作為儲氫、制氫、氫應用中轉(zhuǎn)站的加氫站的發(fā)展舉步維艱，也使人們對于氫能產(chǎn)業(yè)的不信任性增強，長久發(fā)展下去勢必會影響整個行業(yè)的動勢。所以，遵循不泄漏、早發(fā)現(xiàn)、不積聚、防靜電和明火的安全管控四原則，建立健全應急預案，定期進行事故實況演習，制定科學有效的安全管理制度和操作規(guī)程，盡早確立國家層面的總體管理政策是非常有必要的。
最后，氫能產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展是可以預見的未來趨勢，清潔能源的高效使用也為可持續(xù)發(fā)展提供助力。在氫能發(fā)展中，我們要科學地看待所出現(xiàn)的各項問題，以積極的態(tài)度去解決，避免以謠傳謠，人云亦云地擴大恐慌。相信綠色能源的發(fā)展終會帶我們前往綠水藍天。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《預見2022：一文深度了解2022年中國加氫站行業(yè)市場現(xiàn)狀、競爭格局及發(fā)展趨勢》
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2022-07-27
氫能觀察趙宇迪209630
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