上海首座安亭加氫站的安全運(yùn)營(yíng)探析

潘旭芳

上海舜華新能源系統(tǒng)有限公司

0 簡(jiǎn)介

安亭加氫站是國(guó)家科技部于2003年啟動(dòng)的“863”項(xiàng)目“燃料電池汽車(chē)高壓氫氣加氣站及供氫技術(shù)研發(fā)”的重要組成部分，坐落于上海市安亭國(guó)際汽車(chē)城內(nèi)，建成于2007年12月，是上海第一個(gè)固定加氫站，也是國(guó)內(nèi)運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的加氫站。其可為35 MPa燃料電池汽車(chē)提供高壓氫氣加注服務(wù)。

安亭加氫站是由上海舜華新能源系統(tǒng)有限公司、同濟(jì)大學(xué)、上海航天能源有限公司共同承擔(dān)建設(shè)工作。自建成后，安亭加氫站一直由上海舜華新能源系統(tǒng)有限公司運(yùn)營(yíng)管理，已安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)14年。

1 加氫站組成

安亭加氫站占地880 m2，站內(nèi)最大氫氣容量800 kg，可為20輛轎車(chē)和6輛大巴提供連續(xù)加注服務(wù)，其最大日加注能力以目前的指標(biāo)估算，折合約為400 kg/12 h。根據(jù)最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50516-2021《加氫站技術(shù)規(guī)范》要求，安亭加氫站等級(jí)劃分為三級(jí)站。

該站可分為3個(gè)區(qū)域：設(shè)備區(qū)主要由氫氣管束車(chē)、儲(chǔ)氫瓶組、氫氣壓縮機(jī)、匯流排及集中放散管等構(gòu)成；氫氣由氫氣管束車(chē)從氫源端運(yùn)輸進(jìn)入站內(nèi)后，經(jīng)氫氣壓縮機(jī)將其壓縮至45 MPa高壓后，儲(chǔ)存于45 MPa儲(chǔ)氫瓶組中；加氣島一臺(tái)雙槍加氫機(jī)，可以為轎車(chē)和大巴加注氫氣，加注壓力35 MPa，加氫機(jī)為燃料電池汽車(chē)加注氫氣時(shí)，分三級(jí)加注，氫氣管束車(chē)為第一級(jí)，9個(gè)儲(chǔ)氫瓶組分兩組，7瓶組為第二級(jí)，2瓶組為第三級(jí)；站房?jī)?nèi)部分為監(jiān)控室和訪客中心兩部分，監(jiān)控室內(nèi)設(shè)置了整站的監(jiān)控系統(tǒng)和配電系統(tǒng)，操作人員可在線監(jiān)控管理，實(shí)現(xiàn)24 h實(shí)時(shí)管理，訪客中心內(nèi)布置了氫能知識(shí)科普、加氫站安全操作視頻等宣傳材料，讓更多的人了解和接受氫能，幫助氫能走進(jìn)公眾社會(huì)。

2 加氫站安全措施

由于氫氣的特性是無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒，比空氣輕，容易擴(kuò)散，在空氣中的爆炸極限為4%～75%(vol)，在空氣中最低點(diǎn)火能量(大氣壓力)為0.02 mJ，一個(gè)看不見(jiàn)的小火花就能引燃，為保障安亭加氫站的安全運(yùn)行，并根據(jù)氫氣的特性在站內(nèi)采取了全方位的安全措施。

1）站內(nèi)布置有6處紅外紫外火焰探測(cè)器和6處氫氣泄漏探測(cè)報(bào)警器，如探測(cè)到火焰報(bào)警信號(hào)，或者氫氣泄漏數(shù)值超過(guò)20%（即氫氣百分比濃度0.8%）的報(bào)警信號(hào)，系統(tǒng)能通過(guò)壓縮機(jī)的集中控制面板將整個(gè)系統(tǒng)關(guān)閉。

2）加氫站儲(chǔ)氫區(qū)呈現(xiàn)開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，自然通風(fēng)，防止氫氣積聚。設(shè)置氫氣集中放散管，放散管口設(shè)有阻火器。在儲(chǔ)氫區(qū)上方設(shè)有噴淋水管，可在高溫天氣時(shí)對(duì)儲(chǔ)氫設(shè)備冷卻降溫或氫氣泄漏時(shí)作為保護(hù)性措施。

3）加氫站內(nèi)設(shè)避雷針，建筑頂棚均布有避雷帶，所有設(shè)備和管道都連接至接地格柵。此外，在加氣島和設(shè)備區(qū)的入口處設(shè)置觸摸式靜電釋放柱，讓工作人員通過(guò)觸摸釋放掉身體上的靜電。加氫機(jī)旁增設(shè)靜電接地夾，燃料電池汽車(chē)加氣前必須連接靜電接地夾。

4）各個(gè)顯要位置設(shè)置緊急關(guān)閉按鈕，以便操作人員在發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)能及時(shí)關(guān)閉該系統(tǒng)，并在全站設(shè)監(jiān)控?cái)z像頭及設(shè)備區(qū)圍欄上設(shè)置周界報(bào)警。

3 運(yùn)營(yíng)情況

安亭加氫站自2007年投入運(yùn)營(yíng)以來(lái)，嚴(yán)格遵守國(guó)家關(guān)于氫氣、危險(xiǎn)化學(xué)品、加氫站等的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)，操作人員嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作，已持續(xù)安全無(wú)事故運(yùn)營(yíng)14年，是國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)時(shí)間最長(zhǎng)的加氫站。作為氫能科普基地，自投運(yùn)以來(lái)接待了數(shù)千人次的參觀，2017年安亭加氫站加入驛動(dòng)科技走廊，成為汽車(chē)博覽公園科技游覽的重要一環(huán)。

截至2021年7月底，安亭加氫站共加注氫氣142.346 t，加氫33 697余次，加注的車(chē)型涵蓋了物流車(chē)、大巴、FCV80輕客等（見(jiàn)圖1）。

圖1 安亭加氫站歷年加氫數(shù)據(jù)

4 運(yùn)營(yíng)安全管理

4.1 管理制度

安亭加氫站在多年運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，不斷學(xué)習(xí)和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，建立了嚴(yán)格的管理制度，包括《崗位職責(zé)制度》《安全制度》《設(shè)備管理制度》和《操作規(guī)程》等一系列加氫站質(zhì)量管理手冊(cè)，同時(shí)建立了完備的應(yīng)急處理方法和機(jī)制，主要包括《氫氣儲(chǔ)氣瓶組壓力過(guò)高應(yīng)急》《加氣時(shí)車(chē)輛意外移動(dòng)拉斷加氣槍引起大量泄漏應(yīng)急》《站內(nèi)管道/設(shè)備/車(chē)載鋼瓶發(fā)生泄漏引起爆炸應(yīng)急》《氫氣管束車(chē)?yán)瓟嗉託庵邏簹夤芤鸫罅啃孤?yīng)急》《站區(qū)外發(fā)生火災(zāi)應(yīng)急》及《危險(xiǎn)化學(xué)品事故應(yīng)急》等各類(lèi)突發(fā)情況下應(yīng)急預(yù)案。安亭加氫站每年定期舉辦消防演習(xí)和應(yīng)急預(yù)案演練，也積極與嘉定區(qū)消防支隊(duì)組織聯(lián)合消防演習(xí)，并邀請(qǐng)消防支隊(duì)來(lái)站里為加氫站操作人員及氫能燃料電池汽車(chē)駕駛員等講解和宣傳消防安全知識(shí)，提高安全意識(shí)，保持安全警惕（見(jiàn)圖2）。

圖2 安亭加氫站舉行消防演習(xí)和應(yīng)急預(yù)案演練

4.2 人員管理

加氫站坐落于上海市安亭國(guó)際汽車(chē)博覽公園內(nèi)，考慮夜間公園封閉管理，不得夜間加氫。同時(shí)結(jié)合加氫站管理要求，加氫站24 h須有人值守。為滿足加氫站站內(nèi)的工藝操作和安全管理要求，設(shè)置如下定員機(jī)構(gòu)并劃定職能范圍。

1）站長(zhǎng)，負(fù)責(zé)工藝和配電設(shè)備、各類(lèi)儀器儀表及其所屬設(shè)備的運(yùn)行管理、安全管理和事故處理等，以及與站外調(diào)度聯(lián)系等工作。安排站長(zhǎng)一名，除特殊情況外，按照白班8 h工作制。

2）操作員，除負(fù)責(zé)加氫設(shè)施運(yùn)營(yíng)外，還負(fù)責(zé)設(shè)備和管道的日常維護(hù)、檢修、管道巡線、設(shè)備操作。加氫站每班安排操作員1名，三班兩倒制連續(xù)工作，每日兩班，24 h運(yùn)行。

3）安全員，負(fù)責(zé)加氫站安全管理。安排安全員一名，除特殊情況外，按照白班8 h工作制（見(jiàn)表1）。

表1 加氫站定員表

4.3 人員要求

站內(nèi)操作和維修需要專(zhuān)業(yè)人士，需要經(jīng)過(guò)培訓(xùn)、考試后持證上崗。操縱人員須持有壓力容器操作員證R1和車(chē)用氣瓶充裝證P5，經(jīng)過(guò)崗位考核合格后，方可上崗。對(duì)培訓(xùn)考核不及格的不予上崗，并進(jìn)行再培訓(xùn)，再次培訓(xùn)仍不能通過(guò)考核的不予使用。

加氫站管理（負(fù)責(zé)）人員須取得特種設(shè)備管理人員證A3。同時(shí)根據(jù)安監(jiān)及消防部門(mén)的要求，加氫人員還需要取得安全證和消防從業(yè)人員證等。

4.4 定期校驗(yàn)

加氫站涉及壓力容器、安全儀表等相關(guān)安全設(shè)備及配置。依據(jù)國(guó)內(nèi)TSG R3001-2006《壓力容器安裝改造維修許可規(guī)則》相關(guān)要求，必須對(duì)壓力容器、安全儀表等做定期的校驗(yàn)和整定（見(jiàn)表2）。

表2 加氫站壓力容器定期校驗(yàn)的具體內(nèi)容

5 總結(jié)

加氫站目前在國(guó)內(nèi)處在發(fā)展階段，加氫站的管理辦法和審批辦法等各地尚未統(tǒng)一，加氫站及氫能行業(yè)相關(guān)的國(guó)家規(guī)范仍不全面，近幾年氫能相關(guān)國(guó)家規(guī)范也在不斷更新和補(bǔ)充。隨著氫能行業(yè)的發(fā)展，加氫站的建設(shè)速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)目前，而加氫站的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，尤其是運(yùn)營(yíng)安全是后續(xù)加氫站管理的重中之重。氫能的發(fā)展是國(guó)家能源領(lǐng)域的改革，也是十年乃至百年的國(guó)家大計(jì)，氫能發(fā)展任重道遠(yuǎn)，安全永遠(yuǎn)是行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。