氫能具有來源廣泛、清潔環保、循環利用等一係列優點，得到了各國科研機構、zhengfuheqiyedegaoduguanzhu。zaiqingnengjingjidezhuduoqianjingzhong，qingranliaodianchichebeirenweishizuiyoukenengshixianchanyehuadeyingyongzhiyi。bansuishijiegeguoqingranliaodianchicheshifanxiangmudeshishi，yuzhixiangpeitaodeqingnengjichusheshi——加氫站，也在全球範圍發展迅速。據Fuel cell today 預測，2008年末全球加氫站總數達200座(zuo)。隨(sui)著(zhe)氫(qing)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)車(che)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)發(fa)展(zhan)，加(jia)氫(qing)站(zhan)數(shu)量(liang)將(jiang)快(kuai)速(su)增(zeng)加(jia)，同(tong)時(shi)勢(shi)必(bi)向(xiang)市(shi)區(qu)人(ren)口(kou)密(mi)度(du)更(geng)高(gao)的(de)區(qu)域(yu)發(fa)展(zhan)。加(jia)氫(qing)站(zhan)建(jian)設(she)能(neng)否(fou)為(wei)公(gong)眾(zhong)提(ti)供(gong)足(zu)夠(gou)安(an)全(quan)的(de)、風feng險xian水shui平ping不bu高gao於yu傳chuan統tong油you氣qi站zhan的de技ji術shu保bao障zhang，將jiang成cheng為wei其qi進jin一yi步bu普pu及ji發fa展zhan的de瓶ping頸jing。因yin此ci，加jia氫qing站zhan風feng險xian評ping價jia問wen題ti已yi成cheng為wei各ge國guo科ke研yan機ji構gou研yan究jiu的de熱re點dian。
我國目前建成的主要有北京和上海的兩座加氫站，它們已成功地為中國科技部、聯合國開發計劃署（UNDP）和全球環境基金（GEF）組織的“中國燃料電池公共汽車商業化示範項目”和2008北京奧運會燃料電池汽車示範運行提供了氫氣加注服務。而隨著2010上海世博會期間更多燃料電池汽車的示範運行和國家“十城千輛”新能源汽車示範項目的開展，我國加氫站的建設也將進入加速發展階段，因此迫切需要開展加氫站風險評價的相關研究。
風險評價關注的內容通常包括人員傷亡、設備損害、財(cai)產(chan)損(sun)失(shi)及(ji)環(huan)境(jing)影(ying)響(xiang)等(deng)。加(jia)氫(qing)站(zhan)尚(shang)處(chu)於(yu)初(chu)級(ji)發(fa)展(zhan)階(jie)段(duan)，人(ren)的(de)安(an)全(quan)問(wen)題(ti)是(shi)第(di)一(yi)位(wei)的(de)，目(mu)前(qian)更(geng)多(duo)關(guan)注(zhu)的(de)是(shi)人(ren)員(yuan)傷(shang)亡(wang)。加(jia)氫(qing)站(zhan)對(dui)人(ren)員(yuan)造(zao)成(cheng)的(de)風(feng)險(xian)，分(fen)為(wei)3部分：第一方風險，即加氫站內部員工麵臨的風險；第二方風險，即加氫的顧客麵臨的風險；第三方風險，即加氫站周邊居民等麵臨的風險。
目前國際上常用的加氫站風險評價的方法主要有2類，快速風險評級（Rapid Risk Ranking，即RRR）和量化風險評價（Quantitative Risk Assessment，即QRA）。前者是定性的評估，後者是定量的評價。
1 加氫站快速風險評級
快速風險評級是一種粗略的定性風險評估，它是由一組有經驗的專家對氫能設施分析討論得到的結果。歐洲氫能一體化計劃階段二（European Integrated Hydrogen Project phase 2，即 EIHP2）給出了RRR方法在加氫站評估應用方麵詳細的操作步驟，並且用此方法對氨裂解製氫、甲醇重整製氫、甲烷重整製氫和電解水製氫等4zhongbutongleixingdezhanneizhiqingjiaqingzhanjinxinglepinggu。leisidepinggukeyibazhongyaodeweixianyuanhefengxianbianshichulai，haikeyigenjuzhuanjiajingyanzhaochuzuiweiweixiandeshigu。liru，zhenduibutongleixingzhanneizhiqingjiaqingzhandeRRR評估表明，高壓氫氣泄漏是最危險的情形，它將導致較大的危險距離。RRR最後給出的是通過與風險矩陣（表1）比較得出的風險評價結果，通過把專家討論得出的後果和概率與風險矩陣比照，可以得出高、中、低3種風險等級。
表1 EIHP2推薦風險矩陣標準
RRR的de最zui大da優you勢shi在zai於yu快kuai，這zhe是shi它ta能neng被bei廣guang泛fan應ying用yong的de重zhong要yao原yuan因yin，但dan由you於yu它ta主zhu要yao依yi賴lai專zhuan家jia的de經jing驗yan，主zhu觀guan性xing較jiao強qiang，僅jin可ke用yong於yu定ding性xing的de粗cu略lve判pan斷duan。當dang對dui風feng險xian進jin行xing更geng為wei深shen入ru的de分fen析xi，尤you其qi是shi對dui風feng險xian等deng級ji高gao的de事shi故gu進jin行xing更geng為wei細xi致zhi的de評ping價jia時shi，就jiu需xu要yao用yong到dao定ding量liang分fen析xi方fang法faQRA。
2 加氫站量化風險評價
量化風險評價技術（QRA）已成為國際上氫能設施安全研究的熱點。主要原因在於，QRA不僅可以科學地評價氫能設施或某一具體事故的風險，估計風險降低的可能，為風險減輕措施提供指導和建議；gengzhongyaodeshi，takezhijieyongyuqingnenganquanxiangguanbiaozhundezhiding，ruanquanjulidequedingdeng。erqingnenganquanxiangguanbiaozhundezhidinghewanshan，shiqingnengsheshidaguimozouxianggongzhongdeqianti。
2.1 加氫站量化風險評價方法
目前國際上麵向加氫站的量化風險評價中，有很多方法被吸收采納，這些方法大致可分為4類。
1）危險辨識技術。如預先危險分析（PHA）、危險與可操作性分析（HAZOP）以及失效模式和後果分析（FMEA）。
2）概率分析技術。如故障樹分析（FTA）、事件樹分析（ETA）等。
3）後果量化評價。用於模擬泄漏的，如統一擴散模型（Unified Dispersion Model，即UDM）和基於CFD原理的各類模型；用於模擬爆炸的，如TNT模型、TNO模型以及Baker-Strehlow模型等；用於模擬射流火焰的API模型和Shell模型等。
4）風險度量技術。也就是把後果和概率綜合為風險，量化表達風險水平。通常有兩種方法度量加氫站的風險：個人風險（Individual risk）和社會風險（Societal risk）。
不論使用哪一種風險度量的方法，最後其結果都需要和風險可接受標準（Risk acceptance criteria）相比較，以評價風險能否被接受。上述方法結合起來，就組成了氫能設施量化風險評價的流程（圖1）。
圖1 氫能設施量化風險評價流程
危險辨識技術用到的各種方法大都是過程工業上較為成熟的技術，通常直接拿來用於加氫站風險評價。PHA是預先找出可能事故並定性評價事故後果的一種簡單技術，優點在於快，但主觀性強，主要有賴於專家的經驗。HAZOP同樣是由一組有經驗的專家在一起集體分析討論，不同的是，HAZOP是一種係統全麵的分析，不僅是工業上非常成熟的一種技術，在氫能安全領域也應用很多年。早在1983年，加拿大國家研究理事會（National Research Council of Canada）就資助研究了麵向加氫站的HAZOP研究，如今HAZOP已被殼牌(Shell)、挪威船級社（DNV）等知名公司用於商業化的風險評價。FMEA也是工業中廣為應用的一種分析技術，與HAZOP不同的是，後者側重於找出所有可能的危險，而前者更側重於找出係統所有可能的失效模式，並評估其嚴重性。FMEA的優勢在於，它不僅可以定性描述後果，而且可以量化評價後果的嚴重性。最近有日本學者對加氫站進行風險評價時，把HAZOP和FMEA聯合使用，以期對係統進行更為細致的檢查。
故(gu)障(zhang)樹(shu)分(fen)析(xi)可(ke)以(yi)從(cong)基(ji)本(ben)事(shi)件(jian)出(chu)發(fa)，找(zhao)出(chu)頂(ding)上(shang)事(shi)件(jian)概(gai)率(lv)，故(gu)障(zhang)樹(shu)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)種(zhong)尋(xun)找(zhao)事(shi)故(gu)原(yuan)因(yin)及(ji)發(fa)生(sheng)概(gai)率(lv)的(de)科(ke)學(xue)方(fang)法(fa)。氫(qing)能(neng)設(she)施(shi)發(fa)展(zhan)時(shi)間(jian)不(bu)長(chang)，故(gu)障(zhang)概(gai)率(lv)統(tong)計(ji)缺(que)乏(fa)，因(yin)此(ci)故(gu)障(zhang)樹(shu)分(fen)析(xi)顯(xian)得(de)尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)。德(de)國(guo)的(de)Rosyid等(deng)人(ren)曾(zeng)對(dui)加(jia)氫(qing)站(zhan)儲(chu)氫(qing)罐(guan)泄(xie)漏(lou)可(ke)能(neng)造(zao)成(cheng)的(de)原(yuan)因(yin)進(jin)行(xing)了(le)故(gu)障(zhang)樹(shu)分(fen)析(xi)，並(bing)從(cong)基(ji)本(ben)事(shi)件(jian)出(chu)發(fa)，推(tui)導(dao)估(gu)算(suan)了(le)頂(ding)上(shang)事(shi)件(jian)發(fa)生(sheng)的(de)概(gai)率(lv)。事(shi)件(jian)樹(shu)分(fen)析(xi)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)種(zhong)推(tui)演(yan)可(ke)能(neng)事(shi)故(gu)後(hou)果(guo)及(ji)其(qi)發(fa)生(sheng)概(gai)率(lv)的(de)方(fang)法(fa)，事(shi)件(jian)樹(shu)可(ke)以(yi)把(ba)事(shi)件(jian)發(fa)生(sheng)後(hou)安(an)保(bao)係(xi)統(tong)的(de)反(fan)應(ying)能(neng)力(li)及(ji)失(shi)效(xiao)概(gai)率(lv)考(kao)慮(lv)在(zai)內(nei)，我(wo)國(guo)馮(feng)屹(yi)等(deng)曾(zeng)使(shi)用(yong)氫(qing)泄(xie)漏(lou)事(shi)件(jian)樹(shu)對(dui)氫(qing)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)汽(qi)車(che)的(de)道(dao)路(lu)安(an)全(quan)性(xing)進(jin)行(xing)了(le)初(chu)步(bu)分(fen)析(xi)評(ping)估(gu)。
houguolianghuapingjiayiqingxingweijiqihouguofangmiandeyanjiuweijichu，youyukongzhifangchengfuza，jisuanliangda，yincitongchangshiyongruanjianlaimonijisuan。bahouguohegailvzongheweizuihoudefengxian，xuyaoyongdaofengxiandulianggongju。tongchangyouliangzhongfangfaduliangjiaqingzhandefengxian：個(ge)人(ren)風(feng)險(xian)和(he)社(she)會(hui)風(feng)險(xian)。個(ge)人(ren)風(feng)險(xian)是(shi)指(zhi)一(yi)個(ge)人(ren)站(zhan)在(zai)某(mou)個(ge)地(di)理(li)位(wei)置(zhi)上(shang)每(mei)年(nian)傷(shang)亡(wang)的(de)概(gai)率(lv)，所(suo)以(yi)也(ye)稱(cheng)地(di)理(li)風(feng)險(xian)。社(she)會(hui)風(feng)險(xian)，是(shi)針(zhen)對(dui)事(shi)故(gu)而(er)言(yan)的(de)，是(shi)指(zhi)造(zao)成(cheng)N人ren傷shang亡wang的de事shi故gu，每mei年nian發fa生sheng概gai率lv是shi多duo少shao。因yin此ci，個ge人ren風feng險xian最zui後hou繪hui出chu的de是shi包bao羅luo某mou個ge危wei險xian源yuan的de風feng險xian等deng高gao線xian，而er社she會hui風feng險xian則ze繪hui出chu的de是shi傷shang亡wang概gai率lv對dui傷shang亡wang人ren數shu的de一yi條tiao曲qu線xian。
2.2 加氫站量化風險評價中存在的問題與爭議
在(zai)加(jia)氫(qing)站(zhan)量(liang)化(hua)風(feng)險(xian)評(ping)價(jia)中(zhong)，涉(she)及(ji)到(dao)兩(liang)類(lei)標(biao)準(zhun)的(de)選(xuan)擇(ze)。一(yi)類(lei)是(shi)後(hou)果(guo)評(ping)價(jia)時(shi)需(xu)用(yong)到(dao)傷(shang)亡(wang)標(biao)準(zhun)，也(ye)就(jiu)是(shi)多(duo)大(da)的(de)超(chao)壓(ya)或(huo)輻(fu)射(she)值(zhi)會(hui)造(zao)成(cheng)人(ren)死(si)亡(wang)或(huo)受(shou)傷(shang)，即(ji)損(sun)害(hai)限(xian)（Damage limit）的確定；lingyileishifengxiankejieshoubiaozhundequeding，jifengxianchuyushenmeshuipingrenweishikejieshoude。zheliangleibiaozhunmuqianguojishangshangwudinglun，butongjigouzuzhigeichudetuijianzhigebuxiangtong，cunzaiyidingzhengyi。
2.2.1不同後果損害限的確定
wulunshigerenfengxian，haishishehuifengxiandequeding，doushiyihouguolianghuapingjiaweiqiantide。danhouguolianghuapingjiashisunhaixiandexuanyong，guojishangcunzaiyidingzhengyi。ruhuozaifushezhidesiwangxian，ouzhougongyeqitixiehui（EIGA）的推薦值為9.5kW/m，意大利塞維索法令（Seveso Directive）的規定值是7Kw/m2。再例如，對閃火後果評價時，國際火災規範（International Fire Code，即IFC）將閃火無危害限定為1/2燃燒下限，即氫氣濃度為2%就不會對人造成任何危害，塞維索法令則認為1/2的燃燒下限是造成死亡的起點。諸如此類，包括爆炸引起的超壓的危害，各組織推薦值也不盡相同。如塞維索法令認為，0.03Pa超壓即可造成傷害，而EIGA則認為該值為0.07Pa。損害限選取的不同，將直接影響後果量化評價的結果。
2.2.2風險可接受標準的確定
風險可接受標準的確定是QRA中的關鍵因素，不同的風險標準導致不同的QRA評價結果。目前國際上針對加氫站的風險標準的確定，就個人風險而言，大致有3種途徑。
1）參照個人意外死亡風險數據取百分比
bagerenrichangshenghuoyiwaisiwangfengxiantongjishujuqubaifenbizuoweifengxiankejieshoubiaozhun，zheyifangfayijingbeixuduojigousuocaina，dangejigousuocaiyongdebaifenshubingbuxiangtong。rumeiguoheguanliweiyuanhui（Nuclear Regulator Commission）把意外死亡風險數據乘以0.1%作為氫能事故的風險可接受標準，EIHP2則把這一百分數提高到1%，EIGA甚至采用17.5%。EIGA根據統計數據，個人意外死亡概率取2×10-4，因此個人風險可接受標準確定為:2×10-4×17.5% = 3.5×10-5，EIGA同時建議無害風險標準（no harm risk criteria）比該標準低兩個數量級。EIHP2也采納個人意外死亡概率統計數據2×10-4，但乘以1%後，個人風險可接受標準為2×10-6。可見，風險可接受標準在國際上是爭議比較大的。
2）參照火災和爆炸風險數據
zhezhongfangfashiduishangshufangfadeyizhonggaijin，jijinbayiwaishanghaihuosiwangshujuzhongyouhuozaihebaozhayinqidefengxianshujuzuoweicanzhao，erbushinazongfengxianzuoweicanzhao。zhezhongfangfasuiranconglinianshangjinbulexuduo，danxuyaogenjushijixuyaorenzhenkaolvjiujingxuanqunagefengxiantongjishuju。birushuo，meiguoyouhuozaiyinqidesiwangfengxianshi1.2×10-5，由爆炸超壓引起的死亡風險是6.0×10-7，這是總的數據。進一步的數據有，由高致燃物質導致的火災死亡風險為2.0×10-7，室內火災死亡風險為9.5×10-6，室外火災死亡的風險為8×10-8 deng。jiujingxuanqunayizhongsiwangfengxianshujuzuoweicanzhao，xuyaogenjufengxianpingjiadeshijixuyaolaixuanqu。ciwai，youyuzhishangfengxiantongjishujudequefa，gaifangfajianyizhishang（injury）風險標準的選取參照死亡（fatality）風險標準，增加兩個數量級。
3）參照現有油氣站的風險數據
canzhaoxianyouyouqizhandefengxianshujusihushigenghaodefangfa，yihandeshi，meiyougongkaifabudeyouqizhanfengxianpingjiashujukegongcankao，yinci，cifangfayingyongshoudaohendaxianzhi。muqiankezhaodaodeguanyujiayouzhanhuozaideyouxianshuju，rumeiguo10 000座加油站統計數據表明，單個加油站火災的發生頻率為7.4×10-2/a，其中多數由車輛著火引起，大致為4.6×10-2/a，占62%；由汽油泄漏引起的大致為3×10-3/a，占4%。單個加油站每年發生的事故中由火災導致的致死風險為2×10-5/a·人，致傷風險為7×10-4/a·人。這些有限的數據，也可以為加氫站風險可接受標準的製定提供參考。
另外一種標準——shehuifengxiankejieshoubiaozhundequeding，wangwangxuyaokaolvrenmenduibutongdengjideweihaideyanechengdu。youyanjiubiaoming，zaishangwangrenshuxiangtongdeqingkuangxia，renmengengnengjieshouweihaixiaopinlvgaodeshijian，erbunengjieshouweihaidadanpinlvdideshijian。shehuifengxiankejieshoubiaozhunkeyiyouxiashigeichu：
F≤10-3N -2
式中，F是死亡概率，N是死亡人數。即：造成10人死亡的事故發生概率必須小於10-5/a，造成100人死亡的事故發生概率必須小於10-7/a，依此類推。
作者簡介：李誌勇，同濟大學博士生，研究方向--氫係統安全風險分析，本文已發表於《科技導報》09年16期。
2026-04-14 23:06:25
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