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、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)，可以為轎車和大巴加注氫氣，加注壓力35 MPa，加氫機(jī)為燃料電池汽車加注氫氣時(shí)，分三級(jí)加注，氫氣管束車為第一級(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色、無味、無毒，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20%（即氫氣百分比濃度0.8%）的報(bào)警信號(hào)，系統(tǒng)能通過壓縮機(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，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，加注的車型涵蓋了物流車、大巴、FCV80輕客等（見圖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)氣瓶組壓力過高應(yīng)急》《加氣時(shí)車輛意外移動(dòng)拉斷加氣槍引起大量泄漏應(yīng)急》《站內(nèi)管道/設(shè)備/車載鋼瓶發(fā)生泄漏引起爆炸應(yīng)急》《氫氣管束車?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)來站里為加氫站操作人員及氫能燃料電池汽車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)操作和維修需要專業(yè)人士，需要經(jīng)過培訓(xùn)、考試后持證上崗。操縱人員須持有壓力容器操作員證R1和車用氣瓶充裝證P5，經(jīng)過崗位考核合格后，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)。