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新建油氢合建站,需要综合考虑站址选择、油氢的预期需求量、氢气气源的远近、与周边设施的安全距离等多重因素。合建站的设备布局需要满足安全间距、环保、消防安全相关标准和规范要求。加油加氢车辆进出站的路由优化,避免加氢车辆与加油车辆相互干扰。
普通加油站电力容量在 50 kVA 左右,增设加氢设施后,需要进行电力扩容以满足用电负荷。根据国家 标 准《供配电系统设计规范》GB 50052— 2009 的规定,加氢站用电负荷等级按照三级负荷设计。为便于统一管理,加油站控制需求建议整合到加氢站自控系统中。可燃气体检测仪系统、火灾报警系统、安防监控系统、声光报警系统需要进行集中管理。站内地坪雨水通过明沟及雨水口收集,通过雨水管道输送出边界,最终进入市政污水管道,进市政污水管道前设置隔油设施。站内给水、消防系统主要依托市政给水管网及消防设施,并根据规范要求设置手提式及推车式小型灭火器。
2. 3 合建站等级
现行国家标准《汽车加油加气站设计与施工规范》GB 50156—2012( 2014 年版) 中第 3. 0. 9 条( 见 表 1) 规定了加油站等级。
按照《加氢站技术规范》GB 50516—2010 规定,加氢站对站内氢气总容量和单罐容量进行了限定,参见表 2。目前加氢站大多为三级加氢站或二级加氢站,一级加氢站数量极少。由于氢气压力高,单罐容量少有大于 500 kg,均能满足标准要求。
油氢合建站的等级划分参见表 3。从表中可以看出,一级加油站内不得合建加氢站,二级加油站内与二级加氢站、三级加氢站合建后上升为一级油氢合建站,两种等级的三级加油站与二级加氢站合建后均升级为一级油氢合建站,三级加油站( 30 m3≤ V≤60 m3 ) 与三级加氢站合建时,升级为二级油氢合建站,三级加油站( V≤30 m3 ) 与三级加氢站合建时,仍为三级油氢合建站。
现有加油站增设加氢站,除了需要符合城市规划、环境保护和节约能源外,还需要满足消防安全。另外,根据标准规定,在城市建成区内不应建设一级加氢加油合建建站。
2. 4 合建站的安全问题
为确保加氢站的安全稳定运行,不论是在加氢站选址、设备布局、工艺及工程设计阶段,还是设备选型、施工、验收、运营过程,都必须严格按照相关标准和规范开展工作。如: 指导加氢站设计的《加氢站技术规范》GB 50516—2010、《加氢站安全技术规范》GB /T 34584—2017 等。GB 50516—2010 对站址选择、总平面布置、安全间距、加氢工艺与设施、消防与安全设施、建筑设施、给排水、电气装置、施工安装验收及运营管理等方面做了明确的规定。合建站内加氢机、储氢罐、压缩机间、可燃气体调节阀组间与加油站内埋地油罐、加油机、密闭卸油点、站房的间距见表 4。国外加氢站工艺设备布置紧凑,与国外同类型加氢站安全间距相比,我国规范的安全间距仍有缩减的空间,从而利于用地布局。
氢气的爆炸极限 4. 0% ~75. 6%( 体积浓度) ,在设备布置、顶棚设计等需要考虑泄漏气体扩散条件,避免氢气的积聚[21]。氢气燃烧时的火焰无颜色,肉眼不易察觉,因此具有较高的火灾危险性。一般应在压缩机、储氢罐附近及加氢机顶部设置 1%氢浓度探测和红外火焰探测装置,站内布置地震监测设施。
2. 5 合建站的运维
在油氢合建站运维方面,为了满足终端用户燃油或氢气需求,在加油站入口合适位置标注本站是否具有氢气加注服务功能,将加氢区和加油区进行区分,避免燃油加注车辆挤占加氢车辆位置。
在加氢站运营安全管理方面,加氢站运维人员上岗前必须经过专业培训,持证上岗; 安排专职安全人员巡查,对安全阀、控制阀等定期校验; 卸车、加注过程要有专人进行操作; 定期按规定的路线或先前制定方案进行巡检,发现问题及时处理或向上级汇报,确保巡检路线、逃生通道的通畅。站内需要制定详细的操作规定和管理制度,尤其是应急预案的制定和定期进行演练,根据实际情况进行预案的完善。
如果氢气管道铺设在管沟内,管沟内积水需要及时外排,避免氢气管线浸泡在水中。加氢设施区域需要设置围栏或围墙,防止无关人员进入加氢站工艺设备区、控制室,严防明火; 加氢枪软管气密性检查,定期更换。
▊3 合建站标准浅议
3. 1 国外加氢站标准现状
欧美、日本等国家是最早开展氢能技术开发与应用的国家。据不完全统计,国外针对燃料电池用氢气加注站制定了专门法规、标准的国家有近 10 个,例如: 美国《NFPA 2》、英国《BCGA CP33》、日本《高压气体保安法》、德国《VdTV Merkblatt》、韩国《KGS FP216》、法国《la rubrique N1416》及意大利《Regulation 2006-08-31》[22]等。除此之外,美国动力机械工程师协会( American Society of Mechanical Engineers,ASME) 发布的 SAE J2601—2016; 国际标准化组织( ISO) 发布的 ISO/TS 19880 等技术标准,对加氢站、氢能产业相关领域做出了明确规定。
3. 2 国内加氢站标准现状
国内氢能和加氢站标准大多是近十年颁布的,主要集中在加氢站设计、建设、安全及关键设备等。
表5 列出了部分氢能及加氢站相关标准。2005 年国家建设部和质监局联合颁布了升级的《氢气站设计规定》GB 50177—2005,对国内新建、改建、扩建氢气站、供氢站及厂区设计提供依据; 2010 年国家建设部和质监局再次联合颁布了《加氢站技术规范》GB 50516—2010,对国内加氢站设计、建设起到了积极的指导作用。2019 年 8 月国家住房和城乡建设部委托中国石化集团公司主持修编《汽车加油加气站设计与施工规范》,修订的主要内容之一是增加油氢合建加氢站的技术要求,以适应氢燃料电池汽车的发展。2020 年 6 月 12 日住房和城乡建设部公布了《汽车加油加气加氢站技术标准( 征求意见稿) 》《加氢站技术规范( 局部修订条文征求意见稿) 》,征求意见稿分别对原标准进行了局部的修编和内容补充。
3. 3 加氢站技术规范讨论
《加氢站技术规范》GB 50516—2010,为国内加氢站、合建加氢站工程设计、设备采购、施工及验收等提供了依据,是加氢站安全运行必须遵守的技术标准之一[23]。2010 版加氢站技术规范发布时,国内加氢站建设屈指可数,对加氢站建设实际情况考虑较少,加氢站技术规范部分条款操作性不强。随着近年来加氢站建站步伐的加速推进,在加氢站工程设计、建设方面出现了一些亟待解决的问题。
3. 3. 1 加氢站管线共沟设置问题
《加氢站技术规范》GB 50516—2010 中 6. 5. 6 条“站区内氢气管道明沟敷设时,不得与空气、汽水管道等共沟敷设; ”该条是强制性条文,在条文解释中提到,氢气管道不得与空气管、给排水管等无关管道共沟敷设,以避免在明沟内出现明火作业。结合日本、欧美等国加氢站建站情况及当前国内加氢站建设实际,建议取消氢气管道不得与空气、汽水管道等共沟敷设之规定。简要分析如下:
(1) 加氢站内常见管道类型有: 氢气管、放散管、循环水管、冷却液管、冷冻液管及氮气管等。氢气管道内是高压易燃易爆的氢气,其余均为惰性介质管线。即使共沟敷设,也不会带来额外的易燃、易爆介质。从危险性技术层面看,共沟敷设并无不妥。
在进行加氢站设计、建设中,由于氢气管道与其他管道不能共沟敷设,所以至少需要设置两条管沟。两条沟不仅增加了工程量,而且由于管沟上需要铺设带有通气良好的孔或条缝盖板[21],车辆来回碾压带来潜在的危险,一条管沟则降低了被车辆碾压破坏的可能性。
(2) 氢气管沟在爆炸危险区划分通常划分为 1区或 2 区。在爆炸危险性区域进行动火作业,需要到相关部门办理动火作业票审批手续。由于加氢站内配套设施管线彼此关联,配套管线出现问题,加氢站也不能正常运行。如果确实需要对共沟敷设的管道进行明火作业,此时加氢站是停止氢气卸气、压缩和氢气加注作业的,甚至将管沟内氢气管道中的氢气进行临时放散。从加氢站安全运营、维护管理层面看,健全的管理制度也能将共沟敷设明火作业的危险性降至最小。
综上,从技术、管理及实际运行角度综合分析,氢气管道可以与加氢站相关的放散管、循环水管、冷却液管、冷冻液管及氮气管等共沟敷设。
3. 3. 2 罩棚形式
《加氢站技术规范》GB 50516—2010 中 8. 0. 3 条: “加氢岛、加氢机安装场所的上部罩棚应符合下列规定: 罩棚内表面应平整,坡向外侧不得积聚氢气。”该条文是强制条文,必须执行,但实际可操作性较差。建议直接删除或修改为“罩棚内表面应平整,不得积聚氢气。”作为规范/标准,不应该限制罩棚的具体坡向形式。
(1) 8. 0. 3 条的条文解释中提到,据调查,国内外已建成加氢站的加氢机部分均采用四面或三面开敞的上部设置罩棚形式。这种做法既有利于氢气的扩散、人员疏散和消防安全,又有利于氢能汽车加氢作业的操作。该条文解释未提到上部设置罩棚的具体形式,条文与解释不对应。
(2) 加氢机顶部罩棚一方面是为加氢机遮雨、避免阳光长时间照射,另一方面也是为氢气加注操作人员、加氢用户提供一个相对舒适的环境。罩棚设置必须满足氢气不积聚的要求,不应该限制罩棚的具体坡向形式。如图 3 所示,罩棚坡向内侧,也不会积聚氢气。
3. 3. 3 不发火地面
《加氢站技术规范》GB 50516—2010 中 8. 0. 10 条“有爆炸危险房间或区域内的地坪,应采用不发火花地面。”此款规定缺乏必要的数据支撑,建议改为: 有爆炸危险房间的地坪,应采用不发火花地面,或者删除此条款。
不发火花地面的设置借鉴《汽车加油加气站设计与施工规范》GB 50156—2012,第 5. 0. 5 条加油加气作业区内,不得有“明火地点”或“散发火花地点”。氢气的密度为 0. 089 8 kg /m3,远低于空气的密度 1. 293 kg /m3 和天然气的密度 0. 716 kg /m3,一旦泄露很容易向上扩散,不易在设备或建筑低处积聚[24-25],即泄漏的氢气向上运动,地面产生的火花是否能引燃氢气,建议委托专业机构开展氢气泄漏与发火地面燃烧/爆炸危险性实验研究,不能直接将加油加气站的“明火地点”或“散发火花地点”引用过来。氢气易扩散且扩散水平半径小,主要向上扩散的特性,决定了室外地坪不需要采用不发火地面。
3. 3. 4 其他方面
(1) 建议明确 3. 0. 2 条中长管拖车的容积是否包含在储氢罐总容量内。
(2) 6. 5. 4 条放空管道的阻火器设置。LNG 站标准中要求排放管不设置阻火器。建议研究阻火器设置的必要性,并提出阻火器设置位置与阻火器型式说明。
(3) 在术语说明中补充建议说明可燃气体压缩机间、可燃气体调节阀组间,避免使用过程的误解。
▊4 合建站建设存在的问题与建议
近年来,各地相继出台氢能产业规划,氢能基础设施建 设 呈 现 迅 猛 发 展 态 势[26]。截 至 2020 年 1 月,中国已建成加氢站 61 座,其中建成油氢合建站 4 座( 详见表 6) 。据不完全统计,2020 年底将建成超过 100 座加氢站,其中大部分是油氢合建站、气氢合建站或油电氢合建站等。在众多合建站类型中,油氢合建站被认为是最具发展潜力的能源加注站。
4. 1 存在问题
针对合建加氢站/加氢站建设瓶颈问题,梳理了以下 7 个影响其发展的主要因素:
①加氢站归口管理不明、审批流程复杂,作为新生事物,加氢站的地方管理部门归属不明确,将加氢站作为危化品管理还是能源供应站管理,各地做法不一;
②加氢站设计、建设、施工人员能力参差不齐、管理不到位;
③站内制氢加氢站的土地性质,如按照工业用地审批在站制氢,除新批加氢站用地外,在现有加油站、加气站内增加制氢设施,土地性质从商业用地变为了工业用地,很难通过政府审批及消防验收;
④合建站标准缺失,现行加氢站标准可操作性差,安全间距远大于国外同类加氢站[22]。国内具备增上加氢设施的加油站不足十分之一,严重阻碍了油氢合建站的发展;
⑤加氢站建设成本过高,尤其是 70 MPa 氢气加注压力等级的压缩机、储 氢 罐、加氢机等核心设备,高压控制阀门、仪表、管件等核心设备主要依赖进口;
⑥加氢站尚未形成网络,运营氢燃料电池车少,终端氢气加注价格高,加氢站综合运维成本居高不下,收支不平衡;
⑦油氢合建站技术管理人才缺失。
4. 2 合建站建设建议
为加快加氢站建设进度,助推氢能社会的建设步伐。建议从以下几方面着手:
①从产业政策方面,需要做好油氢合建加氢站具体规划发展路线图,明确地方主管部门、细化审批流程; 地方企业及协会组织积极争取国家的财政支持和当地政府财政投入,希望国家在合建站税费等方面予以支持;
②从标准规范方面,《加氢站技术规范》GB 50516—2010 颁布实施距今已近 10 年,2020 年 6 月发布的征求意见稿中可以看出,尚存在有影响加氢站发展的强制条款需要修改。进一步结合国内加氢站建站实际,开展系统安全实验论证和评估,让指导加氢站建设的规范更具科学性、合理性和可操作性;
③从氢气管理方面,需要对加氢站进行综合评估,将氢气作为一种能源供给形式,而非危化品进行管理;
④从加注压力等级和氢源方面,以 35 MPa 氢气压力加注为主,逐步过渡到 70 MPa 为主,以离站型加氢站为主,兼顾在站制氢型加氢站,优选发展电解水制氢、天然气水蒸气重整制氢撬装技术;
⑤相关单位、科技媒体大力开展人民群众的氢能科普工作,避免出现“谈氢色变”的现象。
▊5 结论
通过本文分析可知,油氢合建站需要做好功能分区,严格落实站安全间距和合建站等级,依托于加油站内的给排水系统,共用变配电、站控及安防系统,最大限度地降低合建站建设管理成本。油氢共存,解决了加氢站规划布局问题,节约了土地资源;靠近终端客户,有利于氢能示范推广; 统筹安排,利用现有加油站人力资源和管理制度,提升加氢站运营管理水平,实现加油与加氢合建站的可持续发展。
为了实现油氢合建站大规模推广,油氢合建加氢站相关技术规范有待于进一步完善。希望本文的分析可以为油氢合建加氢站的标准修编、技术研究工作提供技术参考。
综上所述,油氢合建加氢站具有显著优势,在氢能社会建设过程中需要提高对合建站的重视。因 此,在全国范围内示范推广油氢合建站建设具有重大的现实和社会意义。
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北极星氢能网获悉,5月27日,氢动科技湖北氢动“氢车万里行”汉宜高速氢能冷链示范运行启动活动在国家电投华中氢能产业基地隆重举行,来自政府部门、行业协会、企业代表及专家齐聚一堂,共同见证氢能冷链运输迈向规模化应用的关键一步,为我国“双碳”目标下的绿色物流转型提供创新样本。自2020年国家
北极星氢能网获悉,5月26日,山西省科技厅对《关于“切实加大新能源的政策支持力度尽快出台全省支持氢能源应用市场的政策”的建议》进行答复,其中指出下一步工作将着力提升企业创新主体地位;持续提升基础研究、应用基础研究能力;加速氢能科技成果转化。关于省十四届人大三次会议第1827号建议的答复
油气市场研报(2025年5月)来源:中能传媒研究院作者:杨永明(中能传媒能源安全新战略研究院)焦点月评当油气巨头的氢能理想照进现实市场供需全球原油市场总体仍供过于求地缘政治因素深刻影响全球天然气市场格局4月国内原油生产增速回落,天然气生产增速加快前4个月我国原油进口量同比增加0.5%,天然
北极星售电网获悉,5月15日,山东省能源局发布2024年履行生态环境保护职责情况。文件提出,“绿电入鲁”规模持续扩大。将省外来电作为促进减污降碳、保障电力供应的重要举措。一方面,高质量发展增量,加强与甘肃、内蒙古等省份沟通对接,加快陇东至山东直流新通道建设,协同推进风光火储一体化配套电
北极星氢能网获悉,5月12日,重庆市发改委发布市政协提案《关于支持潼南打造“成渝氢走廊”氢能产业基地的建议》答复的函。其中提出,将持续优化重庆氢能产业布局,充分结合渝西地区产业特点和资源优势,支持将潼南区纳入成渝氢走廊等相关规划,强化科技引领,助推潼南打造氢能产业基地。重庆市发改委
北极星氢能网获悉,5月8日,河南省孟州市人民政府发布关于孟州市支持氢能产业发展若干政策的通知,通知显示,支持科技创新,对投资超过5亿元的氢能产业项目,以鼓励氢能产业发展的普惠性政策方式给予不高于5000万元的研发补贴。支持项目招引,聚焦制氢装备、储存装备、运输装备、加注装备、燃料电池核
北极星氢能网获悉,5月6日,浙江省湖州市住房和城乡建设局发布关于《湖州市汽车加氢站建设运营管理实施意见(试行)》通知的公示。通知显示,为加快推进全市燃料电池汽车加氢站建设,规范加氢站建设与运营管理,促进氢能产业健康快速发展。详情如下:关于印发《湖州市汽车加氢站建设运营管理实施意见(
北极星氢能网获悉,4月29日,湖北武汉市经济和信息化局发布关于开展2025年度第一批支持氢能产业发展财政资金申报工作的通知。通知显示,按照“事后奖补”的原则,在本通知规定的时限内,企业申报氢燃料电池核心零部件生产销售、整车研发生产、加氢站建设、加氢站运营、氢燃料电池汽车(船舶、叉车)应
北极星氢能网获悉,近日,四川省经济和信息化厅发布关于政协四川省第十三届委员会第三次会议第1289号提案答复意见的函。本函针对于关于“在成渝主轴布局建设加氢站”的建议和关于“统筹布局氢能产业重大项目”的建议做出回复。原文如下:关于政协四川省第十三届委员会第三次会议第1289号提案答复意见的
北极星氢能网获悉:近日,上海联合产权交易所发布广东中南钢铁股份有限公司和宝武清洁能源有限公司挂牌转让其持有的广东宝氢科技有限公司51%股权。据披露信息显示,该项目宝武清洁能源有限公司转让的标的企业26.5%股权,广东中南钢铁股份有限公司转让的标的企业24.5%股权,如产生竞价,溢价部分按照各
2025年4月23日,由北极星电力网联合北京碳中和学会共同主办的“2025第二届绿氢产业创新发展大会”在南京盛大召开。本届大会以“共享绿色能源新机遇共创绿氢时代新未来”为主题,吸引了来自国家及地方政府部门、能源电力集团、氢能装备制造企业、科研院所及金融机构等多位代表参会,会议围绕氢能政策导
北极星氢能网获悉,4月18日,北京氢环能源技术有限公司(以下简称“氢环能源”)“氢环能源箱式生物制氢装备(HEE-500)试产仪式”在四川省眉山市隆重举行,国内首台箱式生物制氢装备的正式亮相。氢环能源依托自主研发的分布式生物制氢技术,创新推出箱式生物制氢装备HEE-500。该装备采用站内沼气制氢
北极星氢能网获悉,4月15日,大连检验检测认证集团(以下简称“大检集团”)举行国产首台直管结构70MPa压缩氢气加气机检定装置验收暨新品发布会,这项填补国内空白的技术成果,标志着我国在氢能计量领域取得重大突破,为氢能产业高质量发展提供了关键性技术支撑。以加氢站为核心的氢能基础设施建设和氢
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