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、政zheng府fu和he企qi業ye的de高gao度du關guan注zhu。在zai氫qing能neng經jing濟ji的de諸zhu多duo前qian景jing中zhong，氫qing燃ran料liao電dian池chi車che被bei認ren為wei是shi最zui有you可ke能neng實shi現xian產chan業ye化hua的de應ying用yong之zhi一yi。伴ban隨sui世shi界jie各ge國guo氫qing燃ran料liao電dian池chi車che示shi範fan項xiang目mu的de實shi施shi，與yu之zhi相xiang配pei套tao的de氫qing能neng基ji礎chu設she施shi——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wei3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4種(zhong)不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)的(de)站(zhan)內(nei)製(zhi)氫(qing)加(jia)氫(qing)站(zhan)進(jin)行(xing)了(le)評(ping)估(gu)。類(lei)似(si)的(de)評(ping)估(gu)可(ke)以(yi)把(ba)重(zhong)要(yao)的(de)危(wei)險(xian)源(yuan)和(he)風(feng)險(xian)辨(bian)識(shi)出(chu)來(lai)，還(hai)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)專(zhuan)家(jia)經(jing)驗(yan)找(zhao)出(chu)最(zui)為(wei)危(wei)險(xian)的(de)事(shi)故(gu)。例(li)如(ru)，針(zhen)對(dui)不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)站(zhan)內(nei)製(zhi)氫(qing)加(jia)氫(qing)站(zhan)的(de)RRR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
RRRdezuidayoushizaiyukuai，zheshitanengbeiguangfanyingyongdezhongyaoyuanyin，danyouyutazhuyaoyilaizhuanjiadejingyan，zhuguanxingjiaoqiang，jinkeyongyudingxingdeculvepanduan。dangduifengxianjinxinggengweishenrudefenxi，youqishiduifengxiandengjigaodeshigujinxinggengweixizhidepingjiashi，jiuxuyaoyongdaodingliangfenxifangfaQRA。
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；更geng重zhong要yao的de是shi，它ta可ke直zhi接jie用yong於yu氫qing能neng安an全quan相xiang關guan標biao準zhun的de製zhi定ding，如ru安an全quan距ju離li的de確que定ding等deng。而er氫qing能neng安an全quan相xiang關guan標biao準zhun的de製zhi定ding和he完wan善shan，是shi氫qing能neng設she施shi大da規gui模mo走zou向xiang公gong眾zhong的de前qian提ti。
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deRosyiddengrenzengduijiaqingzhanchuqingguanxieloukenengzaochengdeyuanyinjinxingleguzhangshufenxi，bingcongjibenshijianchufa，tuidaogusuanledingshangshijianfashengdegailv。shijianshufenxitigongleyizhongtuiyankenengshiguhouguojiqifashenggailvdefangfa，shijianshukeyibashijianfashenghouanbaoxitongdefanyingnenglijishixiaogailvkaolvzainei，woguofengyidengzengshiyongqingxieloushijianshuduiqingranliaodianchiqichededaoluanquanxingjinxinglechubufenxipinggu。
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)Nrenshangwangdeshigu，meinianfashenggailvshiduoshao。yinci，gerenfengxianzuihouhuichudeshibaoluomougeweixianyuandefengxiandenggaoxian，ershehuifengxianzehuichudeshishangwanggailvduishangwangrenshudeyitiaoquxian。
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；另(ling)一(yi)類(lei)是(shi)風(feng)險(xian)可(ke)接(jie)受(shou)標(biao)準(zhun)的(de)確(que)定(ding)，即(ji)風(feng)險(xian)處(chu)於(yu)什(shen)麼(me)水(shui)平(ping)認(ren)為(wei)是(shi)可(ke)接(jie)受(shou)的(de)。這(zhe)兩(liang)類(lei)標(biao)準(zhun)目(mu)前(qian)國(guo)際(ji)上(shang)尚(shang)無(wu)定(ding)論(lun)，不(bu)同(tong)機(ji)構(gou)組(zu)織(zhi)給(gei)出(chu)的(de)推(tui)薦(jian)值(zhi)各(ge)不(bu)相(xiang)同(tong)，存(cun)在(zai)一(yi)定(ding)爭(zheng)議(yi)。
2.2.1不同後果損害限的確定
無wu論lun是shi個ge人ren風feng險xian，還hai是shi社she會hui風feng險xian的de確que定ding，都dou是shi以yi後hou果guo量liang化hua評ping價jia為wei前qian提ti的de。但dan後hou果guo量liang化hua評ping價jia時shi損sun害hai限xian的de選xuan用yong，國guo際ji上shang存cun在zai一yi定ding爭zheng議yi。如ru火huo災zai輻fu射she值zhi的de死si亡wang限xian，歐ou洲zhou工gong業ye氣qi體ti協xie會hui（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
把(ba)個(ge)人(ren)日(ri)常(chang)生(sheng)活(huo)意(yi)外(wai)死(si)亡(wang)風(feng)險(xian)統(tong)計(ji)數(shu)據(ju)取(qu)百(bai)分(fen)比(bi)作(zuo)為(wei)風(feng)險(xian)可(ke)接(jie)受(shou)標(biao)準(zhun)，這(zhe)一(yi)方(fang)法(fa)已(yi)經(jing)被(bei)許(xu)多(duo)機(ji)構(gou)所(suo)采(cai)納(na)，但(dan)各(ge)機(ji)構(gou)所(suo)采(cai)用(yong)的(de)百(bai)分(fen)數(shu)並(bing)不(bu)相(xiang)同(tong)。如(ru)美(mei)國(guo)核(he)管(guan)理(li)委(wei)員(yuan)會(hui)（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 等deng。究jiu竟jing選xuan取qu哪na一yi種zhong死si亡wang風feng險xian數shu據ju作zuo為wei參can照zhao，需xu要yao根gen據ju風feng險xian評ping價jia的de實shi際ji需xu要yao來lai選xuan取qu。此ci外wai，由you於yu致zhi傷shang風feng險xian統tong計ji數shu據ju的de缺que乏fa，該gai方fang法fa建jian議yi致zhi傷shang（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——社(she)會(hui)風(feng)險(xian)可(ke)接(jie)受(shou)標(biao)準(zhun)的(de)確(que)定(ding)，往(wang)往(wang)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)人(ren)們(men)對(dui)不(bu)同(tong)等(deng)級(ji)的(de)危(wei)害(hai)的(de)厭(yan)惡(e)程(cheng)度(du)。有(you)研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming)，在(zai)傷(shang)亡(wang)人(ren)數(shu)相(xiang)同(tong)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，人(ren)們(men)更(geng)能(neng)接(jie)受(shou)危(wei)害(hai)小(xiao)頻(pin)率(lv)高(gao)的(de)事(shi)件(jian)，而(er)不(bu)能(neng)接(jie)受(shou)危(wei)害(hai)大(da)但(dan)頻(pin)率(lv)低(di)的(de)事(shi)件(jian)。社(she)會(hui)風(feng)險(xian)可(ke)接(jie)受(shou)標(biao)準(zhun)可(ke)以(yi)由(you)下(xia)式(shi)給(gei)出(chu)：
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。
2026-04-11 11:46:34
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