氫的儲(chǔ)存與運(yùn)輸技術(shù)現(xiàn)狀及可靠性分析*

0 前 言

目前， 氫氣正成為新一代的綠色能源， 并可通過多種方法進(jìn)行批量制取。 除此之外， 氫氣還可以通過多種能源混合產(chǎn)生， 因此在能源儲(chǔ)存和能源安全方面發(fā)揮著重要作用。 氫不僅可作為運(yùn)輸業(yè)低排放的燃料， 氫燃料電池還可儲(chǔ)存多余的發(fā)電量， 使整個(gè)城市幾乎實(shí)現(xiàn)零污染， 這些優(yōu)勢(shì)是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)因素。 氫被廣泛應(yīng)用于加氫裂化、 精煉廠的脫硫、 氨和甲醇生產(chǎn)、 農(nóng)業(yè)化肥生產(chǎn)和食品加工等領(lǐng)域，全球已經(jīng)擁有了巨大的氫市場(chǎng) （2022 年預(yù)測(cè)市場(chǎng)價(jià)值為154.74 億美元）， 這個(gè)市場(chǎng)為氫能源的發(fā)展提供了一個(gè)很好的基礎(chǔ)。 隨著很多行業(yè)對(duì)氫氣的依賴， 氫能源所需的生產(chǎn)、 儲(chǔ)存、 運(yùn)輸和應(yīng)用所需的基礎(chǔ)設(shè)施已逐步具備， 因此， 氫能源所需基礎(chǔ)設(shè)施的安全和可靠性成為氫經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必要條件。 本研究論述了氫氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸技術(shù)的研究現(xiàn)狀， 指出了確保氫能源系統(tǒng)持續(xù)安全、 可靠運(yùn)行相關(guān)技術(shù)的需求和差距， 以及未來氫能源的研究方向和建議。

1 儲(chǔ)氫技術(shù)

儲(chǔ)氫是氫能系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)， 特別是在涉及到氫氣的大規(guī)模使用時(shí)。 為了應(yīng)對(duì)當(dāng)前和未來氫能市場(chǎng)的潛在需求， 為其在應(yīng)用過程中提供一個(gè)穩(wěn)健可靠的儲(chǔ)存解決方案至關(guān)重要。圖1 為氫氣應(yīng)用環(huán)境下儲(chǔ)氫應(yīng)用情況。 儲(chǔ)氫的應(yīng)用可分為固定應(yīng)用和移動(dòng)應(yīng)用兩大類。 固定儲(chǔ)存方法主要用于生產(chǎn)或使用點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)存，以及靜態(tài)發(fā)電。 移動(dòng)應(yīng)用是將儲(chǔ)存的氫氣運(yùn)送到儲(chǔ)存點(diǎn)或使用點(diǎn)。

相對(duì)于化石燃料， 氫具有較低的體積能量密度， 這就需要極大的儲(chǔ)藏容器。 因此， 至少需要滿足以下三個(gè)要求之一來達(dá)到儲(chǔ)存足量氫氣的目的： ①高儲(chǔ)存壓力； ②低儲(chǔ)存溫度； ③使用能吸附大量氫氣分子的材料。

特色小鎮(zhèn)作為一種新興的產(chǎn)業(yè)載體和組織形式，是區(qū)域經(jīng)濟(jì)從投資驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的一種反應(yīng)，也是產(chǎn)業(yè)集群演進(jìn)和發(fā)展的必然結(jié)果[4]。“創(chuàng)新是第一生產(chǎn)力”，在眾多的創(chuàng)新方式中融合是其中最易想到、最為簡單的方式之一。但是看似簡單的融合，其中也有其運(yùn)行的基本法則。在遵循了技術(shù)融合、業(yè)務(wù)融合以及市場(chǎng)融合等產(chǎn)業(yè)融合的演進(jìn)路徑上，我國體育產(chǎn)業(yè)在更深程度、更大范圍上進(jìn)行了融合，形成了體育融合的新業(yè)態(tài)[5-6]。體育融合新業(yè)態(tài)的形成為各項(xiàng)產(chǎn)業(yè)跨界融合提供了重要的借力點(diǎn)，各產(chǎn)業(yè)借體育發(fā)勢(shì)，豐富產(chǎn)業(yè)形式，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)活力，為產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展增加穩(wěn)定性。

儲(chǔ)氫技術(shù)分類如圖2 所示。 由圖2 可見， 儲(chǔ)氫技術(shù)可分為兩大類， 物理儲(chǔ)氫和材料儲(chǔ)氫。 物理儲(chǔ)氫包括將氫氣作為壓縮氣體儲(chǔ)存、 冷壓縮儲(chǔ)存以及液化儲(chǔ)存； 材料儲(chǔ)存包括化學(xué)儲(chǔ)存和物理儲(chǔ)存兩類。

1.1 物理儲(chǔ)存

目前， 有以下4 種類型的壓力容器可用于壓縮氫氣的儲(chǔ)存。

社會(huì)監(jiān)督指的是國家機(jī)關(guān)以外的社會(huì)組織和公民對(duì)各種法律活動(dòng)的合法性進(jìn)行的不具有直接法律效力的監(jiān)督。社會(huì)監(jiān)督的優(yōu)勢(shì)即體現(xiàn)在其較高的靈活性與廣泛性，依筆者的觀點(diǎn)，社會(huì)監(jiān)督往往起著為法律監(jiān)督“打頭陣”的作用。另外，社會(huì)監(jiān)督還能反映一個(gè)國家民主、法制發(fā)展程度。

I 型： 全金屬壓力容器。 該類型是最常規(guī)、 最經(jīng)濟(jì)、 承載氫氣容量最大的儲(chǔ)氫容器， 承載容量約3.0 lb/L， 通常由鋁或鋼制成， 承壓高達(dá)50 MPa。

Ⅱ型： 采用玻璃纖維復(fù)合材料包覆的鋼制壓力容器。 相比于鋼材， 采用復(fù)合材料， Ⅱ型容器的制造成本比Ⅰ型高50%， 質(zhì)量卻降低了30%～40%， 該類型壓力容器的承壓能力最高。

Ⅲ型： 全復(fù)合材料包覆與金屬內(nèi)襯壓力容器。 結(jié)構(gòu)載荷主要由碳纖維復(fù)合材料承載， 內(nèi)襯金屬 （鋁） 用于密封， 金屬襯板約承載5%的機(jī)械載荷。 該型壓力容器工作壓力為45 MPa， 氫承載容量為0.75～1 lb/L， 約為Ⅱ型的一半， 但成本卻是Ⅱ型的兩倍。

Ⅳ型： 全復(fù)合材料壓力容器。 通常由高密度聚乙烯（HDPE） 等聚合物作襯板， 碳纖維或碳玻璃復(fù)合材料承載結(jié)構(gòu)載荷。 這種類型的壓力容器最輕， 但價(jià)格較高， 承壓高達(dá)100 MPa。

潘浩研究了沈從文小說中的碾房、渡船、橘園等意象，認(rèn)為這些意象或許是大地母親原型的體現(xiàn)，因?yàn)椤澳敕弧⒍纱㈤賵@”等事物與《圣經(jīng)》中的伊甸園、《紅樓夢(mèng)》中的大觀園、《水滸傳》中的梁山泊、《瓦爾登湖》中的瓦爾登湖、《竹林的故事》中的竹林和《呼蘭河傳》中的后花園一樣，對(duì)人物具有有限的庇護(hù)性[21]。此外，潘浩認(rèn)為《邊城》中的祖父、《七個(gè)野人與最后一個(gè)迎春節(jié)》中那個(gè)年長的人、《夜》中的老年人等都是智慧老人原型的體現(xiàn)。沈從文為智慧老人原型填充進(jìn)去的內(nèi)容包括與人為善、安于本份的生活，以及遵從合乎人性的命運(yùn)等[21]。

另外還有一種全復(fù)合材料、 無襯墊的壓力容器（Ⅴ型）， 該類型于2010 年首次開發(fā)。 采用該種材料制備的容器相比于同類Ⅳ型容器質(zhì)量減少20%， 許用壓力為1.37 MPa。

“食品安全學(xué)”是學(xué)院食品質(zhì)量與安全專業(yè)重要的專業(yè)核心課程，同時(shí)也是學(xué)校設(shè)立的大學(xué)公共選修課，該課程具有綜合性、實(shí)踐性和應(yīng)用性等特點(diǎn)，課程內(nèi)容理論性較強(qiáng)，與多個(gè)學(xué)科存在交叉，細(xì)小知識(shí)點(diǎn)較多，因此作為公選課要讓其他專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)好該課程，教學(xué)方式的選擇是教學(xué)效果達(dá)成的重要因素。近年來，“互聯(lián)網(wǎng)+”在各行各業(yè)反響強(qiáng)烈，充分利用互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢(shì)，把互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新成果融合到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，其中，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”是在尊重教育本質(zhì)特性的基礎(chǔ)上，利用互聯(lián)網(wǎng)重塑教學(xué)方法，備受各界專注[1]。

1.1.1 液化氫氣儲(chǔ)存

氫的液化是在極低溫度 （-250 ℃） 下完成的， 將氫保持在如此低的溫度下是低溫儲(chǔ)氫的主要挑戰(zhàn)。 氫氣液化耗時(shí)耗能， 因此這種儲(chǔ)存方法最常用于中大規(guī)模的氫氣儲(chǔ)存和應(yīng)用。 典型液氫載體如圖3 所示， 最常用的為低溫罐車運(yùn)輸， 低溫罐車通常可以攜帶5 000 kg 的氫氣， 大約是壓縮氫氣長管拖車容量的5 倍。

與天然氣基礎(chǔ)設(shè)施相比， 氫基礎(chǔ)設(shè)施及其在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用是全新的。 因此， 氫氣相關(guān)故障和事故的可用數(shù)據(jù)有限， 這也是對(duì)氫氣進(jìn)行QRA 仍然具有挑戰(zhàn)性的主要原因。 盡管對(duì)氫基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行QRA 存在困難， 但大量文獻(xiàn)都在一定程度上對(duì)其進(jìn)行了研究， 并試圖對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行改進(jìn)。 例如， 智勇等調(diào)查了上海某加氫站， 評(píng)估了EIHP2 （歐洲綜合氫工程第2 期） 驗(yàn)收風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)的安全距離， 以及站內(nèi)人員、 用戶和第三方的風(fēng)險(xiǎn)。 Jafari 對(duì)采用天然氣重整工藝的制氫裝置進(jìn)行了危險(xiǎn)源辨識(shí)、 場(chǎng)景選擇、 后果建模、 頻率和QRA 估計(jì)， 確定了裝置的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域、 危險(xiǎn)場(chǎng)景和安全距離。 Kikukawa 對(duì)加氫站進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確定危險(xiǎn)場(chǎng)景， 建立風(fēng)險(xiǎn)矩陣， 并對(duì)模型實(shí)施安全措施， 降低風(fēng)險(xiǎn)的概率。 另外， 還有其他的相關(guān)研究案例， 但這些研究各有不同的假設(shè) （CFD建模、 站址假設(shè)、 材料和設(shè)備的特性等） 和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。 因此， 將所有這些系統(tǒng)整合起來， 并將它們作為氫氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的統(tǒng)一準(zhǔn)則， 是一項(xiàng)繁瑣和艱難的任務(wù)。 考慮到上述問題， 氫能技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和可靠性分析還存在以下幾個(gè)方面的挑戰(zhàn)： ①缺乏材料性能下降、 失效和事故數(shù)據(jù)； ②氫氣點(diǎn)火概率模型的詳細(xì)推導(dǎo)及驗(yàn)證； ③火焰和氣體的檢測(cè)精度和合理的概率模型； ④全CFD、 FE 或兩者結(jié)合的復(fù)雜性模擬； ⑤環(huán)境和人類的影響；⑥控制因假設(shè)條件不同而導(dǎo)致的不同分析結(jié)果。

臨床治療情況分為顯效、有效及無效，顯效：治療后尿蛋白＜0.15 g/d，或者比治療前下降50%以上；治療后尿蛋白水平比治療前減少35%為有效。以上顯效及有效患者排除血肌酐升高＞30%，和（或）肌酐清除率下降＜20%。未達(dá)到以上標(biāo)準(zhǔn)為無效，臨床治療總有效率=（顯效+有效）/總例數(shù)*100%[1]。

1.1.2 低溫壓縮氫氣儲(chǔ)存

這種儲(chǔ)氫方法最早由Aceves 等人提出， 低溫壓縮氫是一種超臨界低溫氣體， 氫氣在-233 ℃左右被壓縮， 不會(huì)發(fā)生液化， 該方法在儲(chǔ)存和安全水平方面都很有前景。 由于真空室的存在， 低溫壓縮儲(chǔ)存具有較高的儲(chǔ)存密度 （80 g/L， 比低溫儲(chǔ)存高約10 g/L） 和安全水平。 Ahluwalia 等對(duì)該儲(chǔ)存方法進(jìn)行了全面的技術(shù)評(píng)估， 認(rèn)為其儲(chǔ)氫密度、 體積能量密度和操作溫度等預(yù)期指標(biāo)有望達(dá)到美國能源部公布的標(biāo)準(zhǔn)要求， 因此作為一種具有廣泛應(yīng)用潛力的技術(shù)， 在研發(fā)工作中需要加以重視， 但該項(xiàng)技術(shù)所面臨的主要挑戰(zhàn)仍然是基礎(chǔ)設(shè)施的可用性和成本。

1.2 基于材料的氫氣儲(chǔ)存

對(duì)于化學(xué)吸附和物理吸附儲(chǔ)存， 其所用基材最初主要是以粉末形式存在（有些是液體， 如液體有機(jī)氫載體）， 但氫在儲(chǔ)存和釋放過程中會(huì)產(chǎn)生熱量，因此粉末材料并不是一種高效的儲(chǔ)氫材料。 Ren 等總結(jié)了多種方法對(duì)基材進(jìn)行預(yù)處理， 包括鑄造、 涂層和單軸壓縮等； Lototskyy 等將熱交換器嵌入儲(chǔ)氫應(yīng)用中， 以達(dá)到控制氫氣流量和過濾輸入輸出氫氣的目的； Jehan 和Fruchart 提出了一種可能用于加油站規(guī)模儲(chǔ)氫的設(shè)計(jì)（如圖4 所示）， 盡管如此，但這些方法在將來商業(yè)化應(yīng)用的可能性不大。

1.2.1 化學(xué)吸附

在化學(xué)吸附過程中， 氫分子被分解成原子，并與相應(yīng)的材料相結(jié)合。 其中， 金屬氫化物是最有效的化學(xué)吸附材料。 化學(xué)吸附材料面臨的主要挑戰(zhàn)是降低成本、 質(zhì)量和運(yùn)行溫度， 加快充放電動(dòng)力學(xué)過程和控制解吸過程中形成的不必要?dú)怏w。 液體有機(jī)氫載體（LOHCs） 作為最有前途的選擇之一， 在LOHCs 儲(chǔ)存系統(tǒng)中， 氫通過與貧氫分子的化學(xué)鍵結(jié)合進(jìn)行儲(chǔ)存， 并通過催化脫氫釋放。 氫氣的儲(chǔ)存和釋放過程是無碳的， 載體不被消耗， 可重復(fù)使用， 且載體無毒無腐蝕性， 儲(chǔ)存壓力較低。 但由于較低的儲(chǔ)氫容量 （見表1），會(huì)使LOHCs 的應(yīng)用受到限制。

（2） 壓力容器內(nèi)襯鼓包

基于多孔材料的儲(chǔ)存系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)高容量和可靠儲(chǔ)存單元的一種潛在手段， 在所有的多孔材料中， 金屬有機(jī)框架 （MOFs） 和多孔碳是最具有發(fā)展?jié)摿Φ膬?chǔ)氫材料， 這種方法的使用可有效提高表面積、 降低氫結(jié)合能、 加快充放電動(dòng)力學(xué)過程和降低材料成本。 此外， 潛在的物理吸附可以減輕儲(chǔ)存單元充放電過程中的熱量問題。 另一方面， 物理吸附的難點(diǎn)是吸附材料的質(zhì)量、 低溫高壓的吸附條件和體積儲(chǔ)氫密度。到目前為止， 由于物理吸附技術(shù)只進(jìn)行了小規(guī)模的應(yīng)用， 其性能指標(biāo) （如體積/質(zhì)量氫密度、壓力和溫度） 并不令人滿意， 因此物理吸附技術(shù)還遠(yuǎn)未得到廣泛應(yīng)用。

1.3 大型氫氣儲(chǔ)存

在未來的氫能產(chǎn)業(yè)中， 大規(guī)模的儲(chǔ)存可以用于儲(chǔ)存電網(wǎng)中過剩的能量， 通過氫或兩者的結(jié)合提供給用戶。 由于鹽是惰性的， 不會(huì)與氫氣反應(yīng)， 因此利用人工建造的鹽穴可作為一種主要方法來儲(chǔ)存氫氣。 德國約有170 個(gè)空穴用于儲(chǔ)存天然氣， 美國得克薩斯州有3 個(gè)， 英國有3 個(gè)， 并已經(jīng)獲得了技術(shù)支撐， 但這種方法僅限于某些地區(qū)。 典型情況下， 這些空穴體積約700 000 m

，最大運(yùn)行壓力20 MPa。 另一種選擇是利用枯竭的天然氣藏或天然含水層， 但是這些空穴中微生物和礦物質(zhì)的氫反應(yīng)還有待于進(jìn)一步研究。 與地面儲(chǔ)存方法相比， 由于儲(chǔ)氣壁的厚度和工作壓力較低， 地下儲(chǔ)氣的安全水平更高， 但是需要解決關(guān)于氫泄漏對(duì)鄰近生態(tài)和環(huán)境的影響問題。

生活是最好的習(xí)作老師，這就要求老師在平日的教學(xué)中注重培養(yǎng)孩子的說話能力。如：在教學(xué)《丑小鴨》一課時(shí)，先讓學(xué)生找出描寫丑小鴨樣子的有關(guān)句子，學(xué)生很容易找出來。【它的毛灰灰的，嘴巴大大的，身子瘦瘦的，大家都叫他“丑小鴨”】接著讓學(xué)生找一找作者都描寫了丑小鴨哪些部位，各是什么樣子的？引導(dǎo)孩子說出這些疊詞，然后順勢(shì)進(jìn)行口頭練習(xí)：用上疊詞，描述一下其他的鴨子長什么樣呢？有了之前的對(duì)比，學(xué)生交流起來會(huì)容易得多，課堂氣氛被充分調(diào)動(dòng)起來！為了讓更多的孩子擁有成功的體驗(yàn)，增設(shè)一次語言拓展訓(xùn)練：你能用上一些疊詞介紹你喜歡的小動(dòng)物的樣子嗎？

2 氫氣運(yùn)輸技術(shù)

氫氣的運(yùn)輸與氫系統(tǒng)成本、 能源使用和排放等關(guān)鍵因素相關(guān)。 在集中制氫的情況下， 向終端用戶運(yùn)輸氫包括兩個(gè)主要階段： 輸送（從生產(chǎn)工廠輸送到城市） 和分配（從城市輸送到加油站或終端用戶）。 根據(jù)儲(chǔ)存方法主要有三種交付方式：①氣態(tài)氫氣輸送； ②液氫輸送； ③材料基氫載體。交付方式的選擇取決于特定的地理和市場(chǎng)特征，如目標(biāo)人群、 消費(fèi)行為、 人口密度、 加油站規(guī)模、燃料電池汽車和其他耗氫單位的市場(chǎng)占有率等。

3.3聘請(qǐng)兼職護(hù)理院校學(xué)生,彌補(bǔ)護(hù)士不足。調(diào)查發(fā)現(xiàn),護(hù)理人員普遍存社區(qū)工作年限短,學(xué)歷層次低等不足。而社區(qū)護(hù)理人員知識(shí)掌握不足在一定程度上導(dǎo)致隨訪難以深入開展。可借鑒新加坡和澳大利亞等國的經(jīng)驗(yàn),將社區(qū)與護(hù)理院校聯(lián)合,培訓(xùn)有志參加社區(qū)護(hù)理實(shí)踐的護(hù)理院校學(xué)生,傳授老年癡呆預(yù)防及早期干預(yù)等社區(qū)護(hù)理理論和技能,開展社區(qū)課外實(shí)踐活動(dòng)。

2.1 氣態(tài)氫氣輸送

2.1.1 管道輸送氫氣

在美國， 大約有2 600 km 的氫氣管道可供使用， 主要位于煉油廠和氨廠附近。 要在美國各地使用管道輸送氫氣， 需要數(shù)十萬千米的專用氫氣管道， 因此， 研究人員開始探索利用目前的天然氣管道基礎(chǔ)設(shè)施在全國范圍內(nèi)嘗試氫氣的輸送。

算法在Window7系統(tǒng)上運(yùn)行，系統(tǒng)配置為第五代智能英特爾酷睿i7處理器2.40 GHz和8G內(nèi)存。使用MATLAB軟件編寫程序并進(jìn)行了仿真。探測(cè)器單元為512個(gè)，射線源沿著R=100mm的圓周以ω=2π/s的角速度旋轉(zhuǎn)，在π范圍內(nèi)獲取180組投影。進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)。并給出傳統(tǒng)方法和本文方法的校正結(jié)果。

（1） 氫對(duì)材料的影響

幾年前， 通過管式拖車運(yùn)輸氫氣一直受到美國能源部及其合作者的關(guān)注。 HEXAGON Lincoln 的一份報(bào)告詳細(xì)描述了開發(fā)高壓管拖車的步驟， 這些拖車的工作壓力為25 MPa， 儲(chǔ)氫質(zhì)量為616 kg， 約為拖車儲(chǔ)罐質(zhì)量的7%。

使用長管拖車較為經(jīng)濟(jì)、 方便， 通過使用最簡單的基礎(chǔ)設(shè)施即可滿足。 此外， 氣態(tài)儲(chǔ)存和其他氣體運(yùn)輸經(jīng)驗(yàn)使我們對(duì)物理儲(chǔ)存有了充分的了解。 長管拖車的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是氫氣損失較小， 加氫站的壓縮成本也較低。 Elgowainy 等的研究表明， 采用長管拖車可以進(jìn)一步降低60%的成本（與下一節(jié)將討論的液氫輸送相比）。 為確保長管拖車使用的安全性， 靜水壓爆破、 滲透試驗(yàn)、 爆破前泄漏、 壓力和溫度循環(huán)等幾項(xiàng)試驗(yàn)均需要符合要求。 目前的最大制約是復(fù)合材料壓力容器（COPV） 的制造成本還較高 （占總成本的70%）， 拖車的儲(chǔ)存能力仍然很低， 且運(yùn)輸法規(guī)對(duì)罐體尺寸和最大壓力存在限制。

2.2 液氫輸送

盡管液氫輸送能量損失較高， 但液氫輸送對(duì)高需求（500 kg/d 以上） 和中距離站點(diǎn)的輸送來說， 仍是經(jīng)濟(jì)可行的運(yùn)輸方式。 美國加州航空資源委員會(huì) （CARB） 的報(bào)告預(yù)計(jì)， 隨著氫儲(chǔ)存量的加大， 到2025 年加氫站將主要以液氫供應(yīng)為主。 低溫氫氣輸送包括三個(gè)主要階段： 液化、 儲(chǔ)存和用低溫儲(chǔ)罐輸送至最終用戶。 北美現(xiàn)有8 家液化廠， 日產(chǎn)量為5～10 t。 如果液氫成為未來的輸送方式， 就必須要提高液化廠生產(chǎn)效率， 降低能量消耗和成本。 Cardella 等研究了一種大規(guī)模經(jīng)濟(jì)可行的液化工藝， 目前仍在不斷努力開發(fā)新的工藝； Asadnia 和Mehrpooy 也提出了一種新的較低能耗大規(guī)模液化方法， 其能耗明顯低于目前的電廠能耗。

3 氫系統(tǒng)的可靠性評(píng)估

表2列出了儲(chǔ)氫系統(tǒng)可靠性的影響因素， 針對(duì)各個(gè)因素進(jìn)行分析， 討論剩余壽命預(yù)測(cè)的可靠性， 并對(duì)氫氣系統(tǒng)的定量風(fēng)險(xiǎn)和可靠性評(píng)估研究進(jìn)行綜述。 最后， 介紹了氫氣系統(tǒng)可靠性分析面臨的挑戰(zhàn)及改進(jìn)建議。

3.1 需要解決的問題和相關(guān)研究

3.1.1 材料屬性相關(guān)問題

2.1.2 長管拖車輸送氫氣

在氫對(duì)材料的影響中， 鋼的氫脆是一個(gè)重要的問題。 Siddiqui 和Abdullah 研究表明， 通過增加充氫時(shí)間， w（C）=0.31%的碳鋼韌性會(huì)急劇下降。 Hardie 等在不同電流密度下對(duì)X60、 X80 和X100 管線鋼進(jìn)行了2.8×10

/s 的應(yīng)變?cè)囼?yàn)， 研究了陰極保護(hù)對(duì)氫脆敏感性的影響， 研究發(fā)現(xiàn)高于0.44 mA/mm

的充電電流密度會(huì)使氫脆敏感性產(chǎn)生明顯差異。 Nanna 進(jìn)行了疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)，比較了X52、 X65 和X100 管線鋼在高壓氫氣環(huán)境下的氫脆行為， 得出氫脆隨氫氣壓力和合金強(qiáng)度的增加而增加， 合金強(qiáng)度起主要作用。

知識(shí)獲取體現(xiàn)受審核企業(yè)從認(rèn)證機(jī)構(gòu)汲取知識(shí)的能力，順承著知識(shí)轉(zhuǎn)移，是認(rèn)證機(jī)構(gòu)和受審核企業(yè)ISO14001實(shí)施的紐帶。認(rèn)證機(jī)構(gòu)和受審核企業(yè)間知識(shí)存在異質(zhì)性和互補(bǔ)性，企業(yè)對(duì)審核員稀缺性知識(shí)資源的需求為ISO14001的實(shí)施打下了基礎(chǔ)。知識(shí)獲取的成果主要取決于受審核企業(yè)的學(xué)習(xí)能力及落實(shí)程度。學(xué)習(xí)能力與現(xiàn)有的知識(shí)積累有關(guān)，成正比關(guān)系。

自2006 年起， Savannah River 國家實(shí)驗(yàn)室與玻璃鋼管道制造商LLC 合作開展了一項(xiàng)由DOE資助的玻璃鋼管道使用情況調(diào)研項(xiàng)目。 玻璃鋼管道通常由內(nèi)層不透水襯板、 襯板保護(hù)層、 保護(hù)層與增強(qiáng)層之間的界面層、 多個(gè)玻纖或碳纖維增強(qiáng)層、 外壓阻層和外保護(hù)層組成。 玻璃鋼管道具有理想的力學(xué)性能， 通常0.8 km 長度的連續(xù)管道不需要拼裝， 挖溝安裝即可 （如圖5 所示）。 其安裝對(duì)勞動(dòng)力、 重型機(jī)械、 空間等方面的要求較低， 因此對(duì)管道的敷設(shè)限制問題較少， 使氫氣管道的安裝成本降低了30%。 2016 年， 玻璃鋼管道通過了ASME B31.12 （氫氣管道和管道規(guī)范） 的驗(yàn)收， 許用壓力可達(dá)17 MPa。 根據(jù)Rawles 等人的研究， 玻璃鋼輸氫管道技術(shù)的目標(biāo)為管道服役壽命50 年， 壓力10 MPa， 泄漏率0.02%。

1.2.2 物理吸附

為有效地解決制藥類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，基于“一主二翼”(以新工科為一主體，以《工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》和《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》為新工科的二翼)思想，采用經(jīng)典的OBE法和CDIO法[5]，從不同層次、不同側(cè)面、不同程度上對(duì)制藥工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行升級(jí)改造，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于實(shí)踐教學(xué)的支撐作用，經(jīng)過醫(yī)藥化工企業(yè)實(shí)踐和評(píng)價(jià)，進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。

在COPV 壓力容器內(nèi)， 內(nèi)襯通常采用旋壓工藝和碳纖維纏繞工藝， 用于確保容器密封。 在高壓下， 塑料襯板吸收氫氣， 如果壓降發(fā)生得太快， 則積聚的氣體不能通過擴(kuò)散逸出而發(fā)生鼓包。 圖6 為HDPE 襯板氫循環(huán)試驗(yàn)前后形貌。Yersak 等開發(fā)了一個(gè)用來預(yù)測(cè)內(nèi)襯鼓包的模型和關(guān)于襯里厚度和減壓率的函數(shù)。 Pepin 等人建立了一個(gè)測(cè)試平臺(tái)， 可以通過爆炸減壓而不是在氣缸上進(jìn)行測(cè)試， 這種方法可以解釋內(nèi)襯失效的物理過程。 研究表明， 鼓包與不同壓力和溫度下的襯里滲透性、 襯里厚度、 氣缸最大壓力、 排空后的殘余壓力和排空速率有關(guān)。 盡管如此， 還需要解決鼓包如何影響壓力容器泄漏的問題， 并應(yīng)為材料和制造工藝的選擇制定明確的措施。

（3） 碳纖維的損傷機(jī)理

復(fù)合材料壓力容器是一種非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，了解纖維斷裂、 分層、 基體開裂、 穹頂幾何形狀對(duì)復(fù)合材料儲(chǔ)罐爆破壓力的影響， 以及它們?nèi)绾蔚挚垢鞣N沖擊， 對(duì)設(shè)計(jì)可靠的儲(chǔ)存容器至關(guān)重要。 例如， Ramirez 等對(duì)70 MPa Ⅳ型氫容器的爆裂進(jìn)行了模擬和試驗(yàn)驗(yàn)證， 并能以7.74%的誤差預(yù)測(cè)爆裂壓力； Wu 等通過改變沖擊力、 沖擊器形狀、 沖擊持續(xù)時(shí)間對(duì)碳纖維的損傷機(jī)理進(jìn)行了分析； Demir 等對(duì)損傷機(jī)理進(jìn)行了試驗(yàn)和數(shù)值分析， 研究了單一沖擊和重復(fù)沖擊對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料壓力容器的影響。 盡管有上述研究，但復(fù)合材料的性能因疊層工藝、 纖維密度等不同存在較大差異。 因此， 使用概率方法預(yù)測(cè)碳纖維損傷是一條合理的路線。

（4） 儲(chǔ)存容器的耐火和耐高溫性能

從表3可以看出，五種情景下從虛擬水視角來看都節(jié)約了水資源，如果把節(jié)約下來的水資源用于生態(tài)保護(hù)，林地與草地的面積都可以得到明顯的增加。五種情景中，情景E下林地與草地面積增加最多，其次為情景B，說明這兩種情景下節(jié)約的水資源量也最多。

對(duì)于樹脂和聚合物的應(yīng)用， 最高工作溫度是需要關(guān)注的首要問題， 因?yàn)榕c金屬材料相比， 它們通常更容易受到高溫的影響。 因此， 了解復(fù)合材料的耐火性能具有重要意義。 Ruban 對(duì)全復(fù)合材料儲(chǔ)氫容器進(jìn)行了火燒試驗(yàn)， 結(jié)果表明， 爆裂或泄漏前壓力增加較小 （最大為12.7%）， 爆裂延遲 （爆裂前時(shí)間） 在6～12 min 范圍內(nèi)， 這些參數(shù)主要取決于容器的初始?jí)毫Α?為了能夠在不進(jìn)行試驗(yàn)的情況下預(yù)測(cè)容器的行為， Saldi 和Wen 通過組合CFD-FE 模塊模擬了Ⅳ型容器對(duì)火災(zāi)的響應(yīng)， 并準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)了爆炸延遲時(shí)間。在儲(chǔ)氫容器中， 常用的一種保護(hù)方法是熱激活卸壓裝置（TPRD）， 該裝置在高溫情況下對(duì)容器進(jìn)行排空， 以減少爆裂的幾率。 Ruban 等也認(rèn)為， 在TPRD 激活的情況下， 開口直徑為0.5 mm時(shí)可以安全釋放氫氣。 保護(hù)高壓儲(chǔ)罐不受火災(zāi)影響的另一種方法是在其外表面涂刷膨脹涂料。Kim 等模擬了膨脹型涂料對(duì)氫氣壓力容器耐火性能的影響， 得出使用膨脹型涂料會(huì)減小TPRD所需的開口直徑， 從而使壓力容器的運(yùn)行更加安全。 在Kuroki 等對(duì)加油站地面儲(chǔ)氫容器外壁性能的研究中， 發(fā)現(xiàn)使用絕緣材料的容器外壁能夠大大降低儲(chǔ)罐附近火災(zāi)的輻射熱流。 因此，產(chǎn)生了多種提高儲(chǔ)罐耐火性能的方法： ①用絕緣材料保護(hù)容器不受熱； ②利用TPRD 和類似機(jī)制預(yù)防火災(zāi)時(shí)的爆裂和破裂； ③改善設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和材料性能。

（5） 管道中的壓力波動(dòng)。 無論使用在役的天然氣管道或者專用的輸氫管道， 由于可再生能源生產(chǎn)率的變化、 氫氣需求的變化（季節(jié)性、 高峰時(shí)間）， 系統(tǒng)中都會(huì)存在壓力波動(dòng)， 這些波動(dòng)可能會(huì)破壞管網(wǎng)系統(tǒng)。 Pellegrino 等建立了天然氣管網(wǎng)注入氫氣的模型并得出結(jié)論， 在P2G 理念下， 需要大宗倉儲(chǔ)設(shè)施來平衡系統(tǒng)輸入輸出的波動(dòng)。

（1） 溫度變化。 材料選擇和目標(biāo)設(shè)計(jì)需要考慮的另一個(gè)因素是灌裝和排空期間罐內(nèi)的溫度變化， 加氫站使用的噴嘴的溫度變化， 以及用于處理氫氣的泵和壓縮機(jī)的溫度變化。 在壓力容器的充填、 保壓和排空過程中， 已經(jīng)進(jìn)行了CFD 模擬和試驗(yàn)測(cè)量。 安裝測(cè)量設(shè)備的最佳位置目前還不能確定 （特別是對(duì)于車載儲(chǔ)罐的測(cè)量）。 通過監(jiān)測(cè)儲(chǔ)罐外部溫度來估計(jì)罐內(nèi)的溫度是另一種正在研究的測(cè)試方法， 該方法方便安裝和維護(hù)， 但需要更多的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來校準(zhǔn)傳感器。 從長期來看， 溫度變化可能導(dǎo)致儲(chǔ)存容器的壽命縮短。

（2） 氫氣泄露。 泄漏量測(cè)試已經(jīng)證明， 氫氣在鋼中的體積泄漏率約為天然氣的3 倍。 當(dāng)涉及到有數(shù)千條焊接管道、 大量閥門和泵、 多個(gè)壓縮機(jī)站等長距離管道時(shí)， 這個(gè)問題將變得更加嚴(yán)峻。 德國天然氣管道的分析顯示， 對(duì)于17%的氫氣和天然氣混合氣體， 泄漏率為0.000 05%。需要進(jìn)一步的研究和實(shí)證數(shù)據(jù)來獲得更準(zhǔn)確的氣體損失估算。 氫氣系統(tǒng)中彈性體密封和接頭的氣體泄漏是另一個(gè)需要關(guān)注的泄漏源。 Yamabe 等研究了塑料和橡膠密封件與氫氣接觸的行為、 三元乙丙橡膠O 形圈在循環(huán)氫氣作用下的斷裂行為以及利用聲發(fā)射檢測(cè)耐高壓氫氣循環(huán)后橡膠密封件內(nèi)部斷裂行為。 具體來說， 在泄漏可能造成嚴(yán)重后果的封閉地區(qū)， 由于氫氣無色無味， 人們不會(huì)意識(shí)到是否有泄漏。 因此， 傳感器應(yīng)該準(zhǔn)確可靠， Hubert 等在這一領(lǐng)域的研究已經(jīng)取得了良好的進(jìn)展。

（3） 污染。 如果采用目前的天然氣管道輸送氫氣， 一是管道中腐蝕情況未知， 氫氣可能會(huì)被腐蝕產(chǎn)物污染， 二是泵和壓縮機(jī)中的潤滑油對(duì)氫氣的污染。 復(fù)合儲(chǔ)存容器中聚合物襯里的水脫氣可以成為另一種污染源， 因此輸送之前的干燥和在生產(chǎn)過程中保持低水分有助于防止這一問題。Cheng 等研究了污染如何影響燃料電池性能， 但沒有分別評(píng)估上述幾種污染源的影響。

（4） 壓縮過程。 由于氫氣的摩爾質(zhì)量較低，且氫氣的能量密度是天然氣的三分之一， 因此在相同流速下， 氫氣所需的壓縮和泵送功率高于天然氣。 因此， 需要更高的壓縮功率， 從而轉(zhuǎn)化為更高的壓縮機(jī)葉尖速度， 這將可能導(dǎo)致其他可靠性問題的出現(xiàn)。

3.1.2 氫氣處理相關(guān)問題

3.2 剩余壽命預(yù)測(cè)

剩余使用壽命（RUL） 預(yù)測(cè)是根據(jù)預(yù)期目的對(duì)項(xiàng)目、 部件或系統(tǒng)剩余使用壽命的評(píng)估。 RUL可以根據(jù)觀察（條件和健康監(jiān)測(cè)、 檢查） 或類似項(xiàng)目、 組件、 系統(tǒng)的平均壽命進(jìn)行估計(jì)， 或結(jié)合兩種以上的方法進(jìn)行估計(jì)。 RUL 預(yù)測(cè)在基于條件的項(xiàng)目維護(hù)、 故障預(yù)測(cè)和健康管理中至關(guān)重要， 這將大大影響項(xiàng)目的安全評(píng)價(jià)、 預(yù)算分配和維護(hù)費(fèi)用。 正在或?qū)⒁獞?yīng)用于氫氣經(jīng)濟(jì)的部件和系統(tǒng)可分為兩組： 第一組， 數(shù)據(jù)豐富且具有現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)的部件（如甲烷重整生產(chǎn)廠、 低溫儲(chǔ)存容器等）； 第二組， 相對(duì)較新且現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)有限的部件（COPVs、 氫燃料站等）。 顯然， 對(duì)第 二 組 系 統(tǒng)隨時(shí)間的變化情況很難進(jìn)行預(yù)測(cè)。 為了能夠更準(zhǔn)確地規(guī)劃氫氣經(jīng)濟(jì)的發(fā)展路徑， 需要對(duì)復(fù)合儲(chǔ)氫船、 管道、 泵和壓縮機(jī)以及加氫站等系統(tǒng)進(jìn)行大量的仿真、 試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。 另外， 燃料電池是目前正在進(jìn)行深入研究的氫系統(tǒng)之一， 從大量的文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)， 關(guān)于燃料電池RUL 的預(yù)測(cè)技術(shù)， 領(lǐng)先于其他新系統(tǒng)。 除了因?yàn)槿剂想姵伢w積小、 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中相對(duì)容易處理外， 更多的資金支持和政府關(guān)注也是重要的原因。 這一進(jìn)展不僅使得擁有商用燃料電池的汽車成為可能， 也能夠激勵(lì)其他新的氫能源技術(shù)沿著同樣的道路前進(jìn)。

3.3 可靠性評(píng)估

定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（QRA） 的目的是為一個(gè)系統(tǒng)的決策提供信息， QRA 幫助決策的常用方法是判斷一個(gè)系統(tǒng)的失效風(fēng)險(xiǎn)是否符合最低合理可行原則（ALARP）。 通常， QRA 執(zhí)行步驟如圖7 所示。

就安全性而言， 低溫容器附加有保護(hù)層（真空套）， 以防發(fā)生事故和低溫下氫氣發(fā)生絕熱膨脹， 因此， 如果發(fā)生泄漏或罐車破裂， 除非有其他原因?qū)е職怏w著火， 否則不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重爆炸，但泄漏的低溫氫氣會(huì)導(dǎo)致未經(jīng)嚴(yán)格評(píng)估的閥門或減壓裝置出現(xiàn)故障和發(fā)生損壞。

4 建議及未來研究方向

4.1 數(shù)據(jù)收集和模塊化

為了提高該領(lǐng)域的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估質(zhì)量， 建立一個(gè)研究人員和從業(yè)人員可以訪問的全面數(shù)據(jù)庫， 以及一套被廣泛接受的物理公式、 概率模型和風(fēng)險(xiǎn)分析工具/方法。 例如， 氫事件與事故數(shù)據(jù)庫（HIAD） 是一個(gè)不斷收集和分類的在線數(shù)據(jù)庫。圖8 為氫系統(tǒng)QRA 數(shù)據(jù)分類圖， 其中事故和根本原因數(shù)據(jù)并不是這個(gè)數(shù)據(jù)庫唯一的內(nèi)容， 為了能夠恰當(dāng)?shù)卦u(píng)估風(fēng)險(xiǎn)和預(yù)測(cè)各種可能的后果， 需要知道不同條件下的氫物理行為、 與其他材料的相互作用以及所有影響參數(shù)， 才能準(zhǔn)確地找出后果和風(fēng)險(xiǎn)。 為此， Sandia 國家實(shí)驗(yàn)室利用HyRAM 作為氫系統(tǒng)QRA 的工具。

HyRAM 包含了9 種類型的氫系統(tǒng)部件的一般失效概率、 點(diǎn)火概率， 以及熱通量和壓力對(duì)環(huán)境和氫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)影響的概率模型。 此外， 對(duì)氫的釋放和火焰行為進(jìn)行了建模， 并對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證， 使分析速度更快， 從而減少了對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全CFD 建模的需要。 通過HyRAM 能夠計(jì)算出3 個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)： FAR （致命事故率），AIR （平均個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)值）， PLL （潛在生命損失）。 同時(shí)， 內(nèi)置三個(gè)物理行為模型： ①氫射流， 包括寬度、 速度、 密度等； ②噴射火焰，包括火焰長度、 熱通量等； ③注釋， 包括可標(biāo)記的體積、 過壓等。

LaFleur 等詳細(xì)說明了HyRAM 如何使用，其輸入輸出參數(shù)是什么， 以及如何加快風(fēng)險(xiǎn)分析的進(jìn)程。 這些項(xiàng)目有助于進(jìn)行更高質(zhì)量的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

4.2 拓展貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

“氫系統(tǒng)” 一詞將各種復(fù)雜的系統(tǒng)納入其中，包括單個(gè)壓力容器或整個(gè)加氫站、 輸送管網(wǎng)或生產(chǎn)廠。 簡單的系統(tǒng)通常可以使用完全依賴于數(shù)據(jù)的方法進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)。 而對(duì)于較大的系統(tǒng)， 使用概率方法需要所有組件的數(shù)據(jù)， 以及組件作為集成系統(tǒng)的行為數(shù)據(jù)。 雖然是在一般數(shù)據(jù)、 假設(shè)和估計(jì)的基礎(chǔ)上對(duì)氫系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)典QRA， 但由于缺乏數(shù)據(jù)以及不確定性風(fēng)險(xiǎn)的存在， 越來越傾向于使用貝葉斯網(wǎng)絡(luò) （Bayesian networks, BN） 等概率方法。 BN 以現(xiàn)有知識(shí)為基礎(chǔ)建立模型， 并通過加入新的信息（觀測(cè)值） 縮小模型， 從而降低模型的不確定性。 早在1985 年就開始使用BN進(jìn)行系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)和可靠性評(píng)估， 到1987 年BN 方法在風(fēng)險(xiǎn)和可靠性分析中越來越受歡迎。 目前，一般用于系統(tǒng)可靠性建模、 軟件可靠性評(píng)估、 預(yù)測(cè)和根本原因檢測(cè)、 人為可靠性評(píng)估， 以及將人為錯(cuò)誤和操作環(huán)境的影響與系統(tǒng)可靠性模型相結(jié)合， 該方法能夠使用所有可用的信息， 即使這種信息是從外部試驗(yàn)中獲得。

Hamada 討論了BN 法在風(fēng)險(xiǎn)和可靠性評(píng)估中的實(shí)施細(xì)節(jié)。 Kelly 和Smith 通過馬爾可夫鏈蒙特卡羅方法（MCMC） 討論貝葉斯推理的實(shí)際應(yīng)用。 Pasman 和Rogers 試圖通過對(duì)案例應(yīng)用離散、 混合離散-連續(xù)BN 來解釋BN 如何提高風(fēng)險(xiǎn)分析的準(zhǔn)確性， 結(jié)論是BN 可以潛在地替代故障樹、 事件樹和蝴蝶結(jié)分析法。 已有許多利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)來評(píng)估工業(yè)系統(tǒng)可靠性的案例， 如化工廠和天然氣加氣站， 在本質(zhì)上類似于氫系統(tǒng)。Khakzad 等做了一個(gè)案例研究， 評(píng)估了供氣工藝裝置中供給控制系統(tǒng)的性能， 并將故障樹和BN方法進(jìn)行了比較。 由于更新和不確定性處理能力以及包含更復(fù)雜的隨機(jī)關(guān)系， BN 被認(rèn)為是一種可靠的方法。 Zarei 利用FMEA 進(jìn)行危害分析，利用蝴蝶結(jié)分析法進(jìn)行因果分析。 Xin 演示了BN 在危險(xiǎn)場(chǎng)景分析中的應(yīng)用， 提出了一種將事故場(chǎng)景映射到BN 并通過施加現(xiàn)有證據(jù)更新BN的方法， 與不同場(chǎng)景相關(guān)聯(lián)。

就氫系統(tǒng)而言， 雖然在文獻(xiàn)中可以找到有價(jià)值的研究， 但使用BN 的研究并不多。 例如，Haugom 和Friis-Hanse 通過BN 重新研究了氫燃料站風(fēng)險(xiǎn)分析， 以前是通過經(jīng)典的QRA 方法進(jìn)行的， 研究者表明了使用BN 法的優(yōu)勢(shì)及將其應(yīng)用于氫基礎(chǔ)設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)分析潛在的適合性， 這項(xiàng)研究是首次將BN 用于氫系統(tǒng)。 在更高層次的風(fēng)險(xiǎn)分析中， Pasman 和Rogers 使用BN 對(duì)液氫燃料站和氣態(tài)燃料站以及三種不同的供氫運(yùn)輸方式進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估， 結(jié)果表明， 與其他場(chǎng)景相比， 壓縮氫氣加氣站聯(lián)合卡車輸送氫氣的風(fēng)險(xiǎn)水平最低。 如前所述， BN 可以成為風(fēng)險(xiǎn)和可靠性分析的有力工具， 但同時(shí)也存在一些弊端。由于計(jì)算和內(nèi)存需求的復(fù)雜性， 其在大型系統(tǒng)中的應(yīng)用仍然有限。 Tien 和Der Kiureghian 試圖通過引入壓縮算法和一種能夠處理壓縮矩陣的更新算法來解決這個(gè)問題， 但這一問題仍未得到解決。

4.3 更高層次的可行性分析

Moen 等研究表明， 大規(guī)模利用氫能源時(shí)將涉及很多關(guān)鍵問題， 如分布式生產(chǎn)協(xié)議、 維護(hù)和安全法規(guī)、 每種應(yīng)用的允許雜質(zhì)水平、 關(guān)鍵測(cè)量誤差等， 精確分析預(yù)測(cè)很難進(jìn)行， 但基于大規(guī)模利用天然氣的經(jīng)驗(yàn)， 應(yīng)該能夠解決上述問題。 未來要使氫成為廣泛使用的能源載體，需要對(duì)大型互聯(lián)生產(chǎn)、 儲(chǔ)存和輸送網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行進(jìn)一步研究。

5 結(jié) 論

（1） 低溫和壓縮儲(chǔ)氫是最成熟的技術(shù)， 但低溫儲(chǔ)氫具有較差的能量效率， 壓縮儲(chǔ)存由于氫氣密度較低， 需要較大的體積。

ABS樹脂是由橡膠相與樹脂相組成的，兩相分散的均勻程度、相界面結(jié)合強(qiáng)度等因素影響產(chǎn)品的性能。從某種角度看，ABS樹脂是一種復(fù)合材料，是典型的橡膠增韌塑料的實(shí)例。復(fù)合材料的特點(diǎn)是發(fā)揮各組分的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)各自的不足，從而開發(fā)出綜合性能優(yōu)良的新型材料。ABS樹脂設(shè)計(jì)的思想是利用橡膠提高SAN樹脂的沖擊強(qiáng)度，使ABS產(chǎn)品發(fā)揮橡膠韌性好、抗疲勞、耐低溫沖擊的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)保留SAN樹脂良好的剛性、硬度、光澤、耐熱性能以及優(yōu)異的加工性能，得到加工性能與PE、PP等通用塑料相似，且力學(xué)性能與PC等工程塑料相近的新型高分子材料。

下面分別研究突發(fā)事件導(dǎo)致市場(chǎng)價(jià)格穩(wěn)定和隨機(jī)兩種情況下，采用基準(zhǔn)三級(jí)數(shù)量彈性契約是否還能實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)，若否，如何對(duì)契約的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整.

（2） 復(fù)合貯罐的可靠性有待進(jìn)一步提高， 必須確定損壞機(jī)制、 檢測(cè)方法和維修工藝。

（3） 基于材料的儲(chǔ)存方法還處于早期發(fā)展階段， 需要更多的時(shí)間來證明其可行性。

（4） 長管拖車不適合長距離輸送， 液氫罐車是較好的選擇， 但其能量損失較高（可達(dá)40%）。管道是最合理的解決方案， 但管道的建設(shè)和使用，需要巨大的資源和較高的市場(chǎng)需求。

（5） 交付方式的選擇應(yīng)根據(jù)區(qū)域規(guī)化和潛力、 需求和經(jīng)濟(jì)情況而定。

（6） 集中制氫需要慎重選擇輸送方式， 分布式制氫是正在研究的另一條途徑， 可能會(huì)降低遠(yuǎn)距離輸送氫氣的困難。

（7） 幾乎所有與氫基礎(chǔ)設(shè)施有關(guān)的儲(chǔ)存和運(yùn)送技術(shù)都沒有足夠的試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。 雖然對(duì)單個(gè)部件的可靠性進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究， 但對(duì)氫氣系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集很少， 更沒有大規(guī)模的項(xiàng)目數(shù)據(jù)。 在可靠性評(píng)估中， 需要進(jìn)行主動(dòng)的數(shù)據(jù)收集和分類， 并且僅憑數(shù)據(jù)是不夠的。

（8） 采用合理的建模是實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)集成和使用的必要條件。 迫切需要使用定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法， 并結(jié)合貝葉斯分析技術(shù)， 開展進(jìn)一步的系統(tǒng)研究。

（9） 氫安全共同體的建設(shè)需要傳感器、 數(shù)據(jù)收集和預(yù)測(cè)等方面技術(shù)的共同進(jìn)步。 未來的方向是實(shí)現(xiàn)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、 蝴蝶結(jié)分析法和危險(xiǎn)與可操作性分析法向動(dòng)態(tài)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估邁進(jìn)， 形成完整的故障預(yù)測(cè)與健康管理技術(shù)， 這樣既能推進(jìn)安全評(píng)估， 又能使氫系統(tǒng)維護(hù)和管理具有成本效益。