燃料电池汽车加氢站设计规范安全距离的分析研究

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燃料电池氢气的制取、储存及安全管理研究

燃料电池氢气的制取、储存及安全管理研究

摘要:采用氢气作为燃料的电池汽车其火灾事故的防范重点就是防止氢气的泄漏及防静电。

燃料电池车自身的防火安全包括氢供应系统、整车用氢系统及车库安全,以防泄漏、防静电、电气防爆为主。

参照国内外相应的规定和标准进行燃料电池加氢站防火间距设计。

介绍电力设施的区域划分及安全措施。

关键词:储存和管理;氢能源;燃料电池;安全措施Abstract:The key of fire prevention when use hydrogen to fuel cell powered vehicle is to prevent hydrogen leakage and static electricity.Fire safety of fuel cell powered vehicles includes fire safety of the hydrogen supply system ,vehicle hydrogen system and garage.Leakage,static electricity and explosion should be prevented mainly.Fire break design of Hydrogen refueling station of fuel cell was clone referencing relative standards in both China and other countries.The regional division and safety measures of power facilities were introduced.Key words:fire;hydrogen energy resource;fuel cell;security m -easures当前,能源和环境问题正成为制约各国经济持续发展的重要因素。

作为世界上仅次于石油化工的第二大产业——汽车工业也因此在悄然发生改变,一种以氢气为燃料的燃料电池汽车正成为该行业的发展方向,从而备受世界各国政府及产业界的高度重视。

氢燃料电池汽车氢安全法规要求分析

氢燃料电池汽车氢安全法规要求分析

氢燃料电池汽车氢安全法规要求分析摘要:目前氢燃料电池汽车安全主要存在氢泄漏点不明确、安全策略不完善、标准体系不健全等问题,尤其运输与集中存环节放仍处于试验阶段。

本文从标准入手,重点分析了氢燃料电池汽车安全法规相关要求,涉及整车及系统级安全要求、搭载瓶装燃料电池汽车运输集中存放安全要求、高压储氢系统安全风险及措施。

关键词:氢燃料、安全、风险措施1前言氢能发展已被列入国家“十四五”规划,考虑其危险性,如何安全利用氢能成为氢燃料电池汽车快速发展的重中之重。

目前,涉氢车辆安全主要有氢泄漏点不明确、安全策略不完善、标准体系不健全等问题。

本文重点对氢燃料电池汽车氢安全法规要求进行分析。

2氢燃料电池汽车标准现状国际上有多个组织开展燃料电池方面的标准制订工作,WP.29负责制订发布了全球统一汽车技术法规GTR13《氢和燃料电池电动汽车全球技术法规》;ISO主要负责整车、动力系统和电池标准,IEC负责电器附件和基础设施标准。

充电连接、充电通讯、电池规格尺寸等领域ISO和IEC紧密合作;SAE制订标准内容涵盖氢气、电池、电堆、系统、整车几个不同层级,涉及到术语、质量控制、氢安全、急救、加氢通讯、碰撞安全、能耗测试等方面。

国内氢能汽车发展较晚,相关标准法规还不够完善,部分相关标准制订参考了ISO与IEC对应标准。

目前我国燃料电池电动汽车标准体系共发布标准15项,涉及整车安全性、整车经济性、定型试验、车载氢系统、燃料电池系统、加氢口等方面。

在研标准13项,其中计划对燃料电池电动汽车最高车速试验方法、燃料电池发动机性能试验方法、车载氢系统技术条件及试验方法做出更新修改,新增燃料电池整车碰撞安全要求、燃料电池发动机性能及耐久性试验要求、燃料电池系统附件试验要求。

3氢燃料电池汽车安全要求2020年发布的GB/T24549—2020《燃料电池电动汽车安全要求》代替了2009版,增加整车氢气泄漏、氢气低剩余量提醒、燃料管路氢气泄漏及检测和氢气泄漏报警装置功能要求,对整车氢气排放、整车氢气泄漏、电安全要求、泄压系统要求和燃料排出要求的测试方法作出调整。

氢燃料电池汽车加氢站相关标准分析与建议【最新版】

氢燃料电池汽车加氢站相关标准分析与建议【最新版】

氢燃料电池汽车加氢站相关标准分析与建议1我国加氢站建设已初具规模作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源,氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。

近年,美国、欧盟、日本等多个国家和地区已将氢能和燃料电池发展提升到国家战略层面,并制定了具体行动计划、政策和发展路线图。

我国对氢能源和燃料电池产业发展也高度重视,得到了国家多部委持续关注,将其列为“十三五”期间的战略新兴产业。

在2019年政府工作报告中,国家将推进加氢站建设写进政府工作任务中,意在推动氢能基础设施建设,同时,对氢燃料电池汽车及加氢站的发展制定了具体目标,即到2020 年实现5000辆级规模在特定地区公共服务用车领域的示范应用,建成100座加氢站;2025年实现5万辆规模的应用,建成300 座加氢站;2030年实现100万辆燃料电池汽车的商业化应用,建成1000座加氢站。

加氢站是为燃料电池车辆及其他氢能利用装置提供氢源的重要基础设施。

据不完全统计,截止到2019年4月,全球正在运营的加氢站达到370 座,其中欧洲152座,亚洲137 座,北美78座,南美1座。

我国加氢站建设始于2006年,分别位于北京、上海、郑州、深圳、大连、成都、广州、武汉、云浮、如皋等地,表1中列举了国内部分加氢站。

表1 国内部分加氢站统计我国的加氢站建设虽然起步较晚,但近几年发展却十分迅速,已初具规模,进入示范运营阶段。

国内能源企业、设备制造商及物流企业等纷纷进入氢能领域,加大了氢能产业链技术开发和投资力度。

与此同时,与氢能产业链相关的技术标准、行业规范也在加紧制定和完善中。

加氢站作为氢能产业中的重要组成部分,其安全、稳定及可靠运行问题备受社会关注。

结合目前国内加氢站建设的实践,有必要对现有加氢站的设计、建设标准和规范现状进行梳理分析,针对加氢站设计、建设过程中遇到的问题,提出有针对性和可操作性的意见和建议。

2国外加氢站标准国际标准化组织(ISO)发布的《氢气-燃料站Gaseous Hydrogen--Fueling Stations》(ISO/TS 19880)技术标准(TECHNICAL SPECIFICATION),规定了为所有类型采用氢气燃料的陆上车辆提供氢气加注服务的户外公共燃料站和非公共燃料站的特点。

燃料电池车辆氢气充装站的设计与建设

燃料电池车辆氢气充装站的设计与建设

燃料电池车辆氢气充装站的设计与建设近年来,以环保、节能为主题的新能源汽车得到了越来越多的关注,其中燃料电池车辆是其中的一员,其充电方式与传统燃油车也有很大的区别,因此需要建设对应的充装设施。

本文将会结合燃料电池车辆氢气充装站的需求,从设计、建设两个方面进行探讨。

一、设计方面1.1 设计要求燃料电池车辆氢气充装站的设计需要满足一定的要求。

首先,由于氢气是一种易燃易爆的气体,因此充装站需要具备安全可靠的特点。

其次,闪蒸压缩机需要控制在一定范围内,以确保氢气的压力和纯度可以得到保证。

除此之外,充装站还需要考虑周转时间,即车辆从进入充装站到完成充装需要的时间,以确保顺利的交通流畅度。

1.2 设计参数燃料电池车辆氢气充装站的设计需要考虑到一些重要的参数。

其中最重要的就是氢气充装机流量,其决定了充装站的充装效率和氢气吞吐量。

此外,闪蒸压缩机也是一个重要的参数,需要考虑到其额定压力、流量和功率等。

最后,需要考虑到氢气的放置和输送,以及充装站的安排和布局等问题。

二、建设方面2.1 建设位置燃料电池车辆氢气充装站的建设需要考虑多方面的因素。

首先要考虑到充装站的建设位置,建议在交通便利、车流量较大的地区建设,以方便更多的车辆前来充装。

其次,需要考虑到氢气的供应,建议纳入城市规划范围内,同时配备光伏发电和储能系统等一系列环保设施。

2.2 建设预算燃料电池车辆氢气充装站的建设需要一定的投入,其预算主要涉及到一些方面。

其中包括设备投资,包括氢气充装机和闪蒸压缩机等,以及站房建筑、备件准备和岗位工资等一系列预算投入。

2.3 建设周期燃料电池车辆氢气充装站的建设周期需要根据实际情况进行合理规划。

其中主要涉及到审批时间、施工时间和设备调试时间等因素,需要适当调整为一个合理期限。

三、燃料电池车辆充装站的发展前景未来环保和节能的趋势将越来越强烈,燃料电池车辆作为一种环保新能源汽车,未来将会得到更多的重视。

随着燃料电池技术的不断发展,充装站的数量和充装效率也将会随之提高,节约了时间和能源,进一步推动了燃料电池车辆的发展。

燃料电池汽车的氢气安全性研究

燃料电池汽车的氢气安全性研究

燃料电池汽车的氢气安全性研究随着环保意识的不断提高和能源危机的日益加剧,新能源汽车逐渐成为汽车行业的发展趋势。

燃料电池汽车作为其中的一种,以其高效、零排放等优点备受关注。

然而,由于燃料电池汽车使用氢气作为燃料,氢气的安全性问题成为了公众关注的焦点之一。

氢气是一种易燃易爆的气体,其爆炸极限范围较宽,在空气中的体积浓度为 4% 756%时,遇火源就会发生爆炸。

因此,确保燃料电池汽车在使用、储存和运输氢气过程中的安全性至关重要。

首先,从氢气的储存方面来看,燃料电池汽车通常采用高压气态储氢或液氢储存的方式。

高压气态储氢需要使用高强度的储氢罐,以承受高达 70MPa 甚至更高的压力。

这些储氢罐必须经过严格的设计、制造和检测,以确保其在各种工况下的安全性。

例如,储氢罐的材料需要具备良好的强度、韧性和抗氢脆性能,同时要能够承受温度变化和外界冲击等影响。

此外,储氢罐还配备了安全阀、压力传感器等安全装置,一旦压力超过设定值,安全阀会自动打开,释放氢气,以防止发生爆炸。

液氢储存则需要将氢气冷却至-253℃以下,使其变成液态。

液氢储存具有更高的能量密度,但对储存设备的绝热性能要求极高,否则液氢容易蒸发,导致压力升高,引发安全事故。

其次,在氢气的加注过程中也存在一定的安全风险。

为了确保加注安全,加氢站需要配备完善的安全设施和操作规程。

加氢枪和加氢接口必须具备良好的密封性,防止氢气泄漏。

在加注前,需要对车辆和加氢设备进行严格的检查,确保其处于正常工作状态。

同时,加氢站还需要安装氢气泄漏检测装置,一旦发现泄漏,能够及时报警并采取相应的措施。

此外,加氢站的工作人员需要经过专业培训,熟悉加氢操作流程和应急处理方法。

再者,燃料电池汽车在运行过程中,氢气的供应和使用也需要严格的监控和管理。

燃料电池系统中的氢气流量、压力和温度等参数需要实时监测,一旦出现异常,系统会自动采取保护措施,如停止氢气供应、关闭燃料电池等。

同时,车辆还需要配备防火、防爆装置,以降低事故发生时的损失。

探讨加氢站的安全风险及防范

探讨加氢站的安全风险及防范

探讨加氢站的安全风险及防范摘要:在氢能中下游产业链中,加氢站建设发挥着关键性的作用,为充分发挥其效能重视安全风险防范工作的展开就显得尤为重要,在推广氢能使用方面起着积极的意义。

本文主要就加氢站中的安全风险进行了探讨、分析,并提出了有效的防范措施,以供参考。

关键词:加氢站;安全风险;防范对于一些发达国家,如美国、日本及欧洲部分国家等,未来能源战略中,氢能占据中心地位,前景广阔。

但值得注意的是,加氢站受其独特性的要求,往往存在一定的安全风险,这也是影响其可持续发展的关键因素,故重视安全风险的分析,并强化安全防范工作就显得尤为必要。

1、加氢站概述氢燃料站作为为氢能汽车提供燃料的关键设施,已成为氢能产业扩张的核心部分。

在我国,大多数此类站点目前采取远程补给策略,通过专业的长管道车辆将氢气高压输送到站点。

其核心操作步骤如下:长管道车辆负责将压缩好的氢气传输至氢燃料站内部的加压设备;在进一步的压缩与处理后,氢气被安全地储存在专用罐内。

随后,根据控制策略,与充氢机连接,满足氢能车辆的加注需求。

2、安全风险分析加氢站作为氢能源的储存和补给中心,在现代绿色能源应用中占据了重要地位。

然而,与此同时,加氢站也面临着一系列的安全风险,主要涉及到氢气的易燃性、高压储存方式及泄露的危险性。

2.1易燃氢气在某些特定的条件下,具有易燃性。

在高压的情况下,一旦氢气从管道或设备中突然泄漏,其泄露的环境很容易形成一个狭窄的空间。

例如,当氢气通过管道快速流动时,由于氢气流动的射流前端会产生一种特殊的导激波效应,使得氢气在没有外部点燃源的情况下也可能自燃。

这种自燃现象增加了加氢站的火灾风险。

2.2高压力高压储存的方式也给加氢站带来了一定的安全风险。

一些加氢站的工作压力甚至远超过了传统的LPG或CNG的压力。

例如,我国的很多加氢站会使用站外供氢的方式,而运输氢气的气瓶压力普遍为20MPa,而补给车辆时的压力则可达35MPa,甚至高达70MPa。

燃料电池汽车车载氢气安全研究

燃料电池汽车车载氢气安全研究

燃料电池汽车车载氢气安全研究王琦,罗马吉,罗仲( 武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉 430070)摘要: 介绍了有关车载燃料电池氢气的安全问题,包括储氢安全、车载氢气系统的安全、燃料电池汽车发生碰撞以及发生氢气泄露时的安全等,指出了目前燃料电池汽车在实际应用中尚待解决的氢气安全问题,并提出了如何解决这些安全问题的建议。

关键词: 燃料电池汽车; 氢燃料; 车载氢气; 系统安全性中图分类号: U473. 25 文章编号:1007 -144X( 2011) 02 -0232 -04 文献标志码: A当前能源和环境问题日益紧张,世界上石油等传统能源面临枯竭的严重考验。

同时,由动力机械使用传统能源引起的环境污染日益威胁到人们的生活,温室气体的排放、酸雨的形成无不与使用传统燃料相关。

因此发展为动力机械使用的清洁可替代燃料,成为目前亟待解决的问题。

在此背景之下开发出了使用清洁能源氢气作为燃料的燃料电池汽车[1]。

这种新能源汽车由氢气和氧通过燃料电池产生的电能提供动力,氢氧反应这一过程不仅有极高的能量利用效率,而且排放物只有水,对环境没有任何污染[2]。

但是,氢气本身的特性如泄漏性、爆炸性和氢脆等,使得燃料电池汽车存在着一定的安全隐患,这种新能源动力系统的安全性成为人们首先关心的问题。

这些安全问题包括储氢安全、车载氢气系统的安全、燃料电池汽车发生碰撞以及发生氢气泄露时的安全等。

因此,为了燃料电池汽车的推广使用,有必要对其安全性进行深入研究。

1 燃料电池汽车的储氢安全对燃料电池汽车来讲,氢气的存储应当密度高、轻便、安全而且经济。

一台装有 24 L 汽油可行驶 400 km 的汽车,行驶同样的距离,靠燃烧方式需消耗 8 kg 氢,靠电池供能则仅需 4 kg 氢。

4kg 的氢气在室温和一个大气压下体积为 45 000L,这对汽车载氢是不现实的。

目前限制燃料电池汽车推广的最主要因素就是氢气的储存问题。

目前比较常用的储氢技术有高压压缩储氢、深冷液化储氢、金属氢化物储氢、碳纳米管吸附储氢及有机液体氢化物储氢等[3]。

燃料电池汽车氢安全的研究与设计

燃料电池汽车氢安全的研究与设计

【 A b s t r a c t 】 T h e c h a r a c t e r i s t i c s o f v e h i c l e h y d r o g e n e n e r g y a r e b r i e l f y i n t r o d u c e d a n d s t u d i e d
以氢 为媒 介 氢 能 源 系统 得 到 了人 们 不 断 的关 注 。
燃料 电池 汽 车 由氢 气 和 氧气 通 过 燃 料 电池 产 生 的
烧, 而 其他 可燃 气体 的爆 炸极 限则 窄 的多 。 ( 2 ) 氢 气 的泄 漏 性 。 由 于氢 是 自然 界 最 轻 的 元素 , 因此 氢 气 将 会 比其 他 的气 体 或 液 体 更 容 易
氢 气 的泄漏 率 为 天然 气 泄 漏 率 的 3 . 8倍 ; 层 流 的
情 况下 , 氢气泄漏率为天然气的 1 . 2 6倍 ; 湍 流 情 况下 , 氢气 泄漏 率 为 天然 气 的 2 . 8 3倍 。 国 内现 有 燃 料 电池 汽车 中气瓶 的压力 一 般 为 3 5 MP a左 右 ,
泄漏 。有 数 据表 明 , 相 对 天然 气 而言 , 扩 散情 况 下
电能 提供 动 力 , 氢 氧 反 应 这 一 过 程 不 仅 有 极 高 的 能量 利用 效率 , 而且 排放 物 只 有 水 , 对 环境 没 有 任
何污染。
但是 , 由 于 氢 气 本 身 的特 性 如 易 燃 性 、 易 爆
生, 氢 瓶 后 端 由于 有 减压 器一 般 一 级 压 力 将 降 为
收稿 日期 : 2 0 1 3— 0 9— 2 3
上 海汽车
2 0 1 3 . 1 2
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随着 加氢 技 术 的不 断进 步 ,气 态加注 从 35 MPa 升至 70 MPa,使得加 注质 量增 加 、续航 里程 更长 , 一 253 ℃深 冷液 氢 储 存方 式 也 已得 到 规模 化 试 点 ; 同时 ,新技术 对 安全距 离带 来 了新 的挑 战。
作 为项 目经理 ,笔 者负责 了上海 安亭 、上海世 博会 等加 氢站 工程 设计 ,也参编 了上海 市地 方标准
1 国 内 ̄l'JJl氢 站规 范对 比及 安全 风 险评估 要求
是专 门负 责氢 能技 术相 关标准 制 定 的委 员会 ,其正 在 起 草 的加 氢 站通 用 要求 文 件 “Gaseous hydrogen — Fueling Stations— Part 1:General requirements”提 出设 计阶 段宜 进 行定 量风 险评 估(QRA),在 不满 足 规 范距 离 时采取 措施 ,如提 高 安全 仪表等 级 、增 加 壁 厚 或设 置防护 等 , 同样 达 到安全 使用 目的 。
加 氢 站 是 构 建 未 来 燃 料 电池 汽 车 网络 的 重 要 环 节 。据 H2stations.org网站 的统计 ,截 至 2016年 1月,世界 各地 建成 并正在 运 行 的加 氢 站共 214座 , 另规 划 有 104座 。我 国先后 建成 包括 上海 安亭 、北 京 奥运会 、上 海世 博会 、深圳 大运 会 、郑州 宇通 等 5座 加 氢 站 。
2010 年 我 国颁 布 了 《加 氢 站 技 术规 范 》 (GB 50516__201O),对 国 内加 氢站 建 设起 到 了指导作用 。
表 1参 照 ISO分 类 ,对各 国加氢站 规 范 中的主 要 安全 距离 进行 了比较 。
表 1 各 国规范 的主要安全距离对 比
单 位 :m
类 别
控 制 要求
中 国 美 国 德 国 日本 英 国
限制 距离 站 内明火 12-14" 12 1~5 8 5

氢设 备之 间 3
~ 15
,}} 0.5~1 | /
内 布 置距离
氢 与 非氢 设备之 间 4-8 / 2 l /

离 保护 距离 设备 与道 路 2~5 3 | 3 8
与r 费怆 库 5~l5 0(2 h 、 5 / |
站外 距离 与站外 建筑 12~50 2(2h1 | / }
与站 外 明火 20'--40 3 ̄4.6 | / 8
注 : 明火按 站 内的燃 气(油)热 水 炉、燃 气 厨房进 行 取值 ; 由于 国外 引
入风 险评 估 ,部分 数据 未作 强制 规定 ,按 评估 结果 确定 ; 美 国规 范
要求 对象 的建 构筑 物耐 火时 间不 低于 2 h。
世 界上 有 10 多个 国家 制定 了加氢 站 法规 ,包 括 美 国 NFPA 2、英 国 BCGA CP33、法 国 la rubrique N1416、 德 国 VdTUV Merkblatt 5l4、 意 大 利 Regulation 2006—08—31、韩 国 KGS FP216以及 日本 “高压燃 气保 安 法 ”,但仅 美 日涉及 液氢 。
ISO也 正在制 定 加氢站 的相 关标 准 ,ISO TC197
我 国规 范 取据 为经 验类 比值 ,安全 距 离较 大 , 且 规 定较 细 ,强 调 绝对 值 控制 ,缺 乏操 作 灵活 性 , 遇 到 以下情况 很难 执行 。一是 新加 氢工 艺 的安全 影 响 ,需要兼 顾 高压气 氢和 液氢 ;二 是 中心城 区建 站 困难 ,与周 边距 离不 足 ,普遍 不满 足现 行规 范 ,难 以推 广 。
《燃 料 电池 汽车 加 氢站 技 术规 程 》(DGJ O8— 2055 — 2009)及 国家 标准 《加氢 站 安全 技术 规 范 》(报 批 稿),本 文将 结合 自身在 设计 建造 实 践及规 范编 制 中 的体 会 ,采用 定量 风 险方法 对至 关 重要 的安全 距离 进 行 分析 ,努 力 为今后 工程 开展 及相 关规 范修 编提 供 参 考 。
上 海煤 气 2016年第 2期 ((,
嘲Isslen
氢 属于 危化 品 ,根 据 《危 险化 学品重 大危 险源 制 半径 不 具代表 性 。
辨识 》 (GB 18218— 2009), ≥5吨属 重大 危 险源 ;
表 2 国 内加 氢 站 安 全 距 离 的 相 关研 究对 比
另据 《关 于开展 重 大危 险源 监 督管 理工作 的指导 意 见 》(安监 协 2004年 56号文),燃料 电池汽 车加氢站设计规范 安全距离 的分析研 究
上海燃气 工程 设计研 究有 限公司
孙 永 康
摘要 :加氢站是燃料 电池汽车网络的重要环节,为顺应气态 高压加注和液态低温储存 的技术发展趋势 ,以及 缓 解 城 区 建 站 用 地 难 的 矛 盾 ,建 议 国 家 标 准 《加 氢 站 技 术 规 范 》引 入 定 量 风 险 评 估 方 法 。针对 不 同 的 风 险控 制 对 象 、事 故 类 型 和 泄 漏 尺 度 ,全 面 评 估 了气 、液 态 两 类 站 的安 全 距 离 ,并提 出合 理 化 建 议 ,研 究 结果 可作 为 今 后 的 项 目建 设 或 规 范 修 编 参 考 。 关键词:定量风险评估 PHAST软件 基 于风险的检 查
序 研 究 距离

介质 压 力 泄 漏孔 爆 泄 辐
nq
号 最 大 最 小 状 态 等 级 mnl 炸 漏 射
研 究 单位
≥0.1 MPa且 PV≥100 MPa·m3也属 重大 危 险源 。 遵 照 《危 险化 学 品重 大危 险源 监督 管理 暂行 规
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