摘要 本文敘述了北京加氫站的技術改造和功能完善的具體實施，運行保障以及燃料電池汽車的奧運示範完成情況。
Abstract: The article introduces the fullfilment of the technical improvement and function perfection of Beijing Hydrogen Refueling Station, its operation and management, and the fuel-cell vehicle demonstration during the Beijing Olympics.
關鍵詞 加氫站、重整器、燃料電池汽車、氫氣、加注、示範運行
Keywords: Hydrogen Refueling Station, SMR, FCV, Hydrogen, Refueling, Demonstration
概述
北(bei)京(jing)加(jia)氫(qing)站(zhan)是(shi)我(wo)國(guo)首(shou)座(zuo)高(gao)壓(ya)車(che)用(yong)加(jia)氫(qing)站(zhan)，它(ta)位(wei)於(yu)北(bei)京(jing)新(xin)能(neng)源(yuan)交(jiao)通(tong)示(shi)範(fan)園(yuan)內(nei)。該(gai)項(xiang)目(mu)不(bu)僅(jin)得(de)到(dao)北(bei)京(jing)市(shi)政(zheng)府(fu)的(de)大(da)力(li)支(zhi)持(chi)，而(er)且(qie)得(de)到(dao)國(guo)家(jia)科(ke)技(ji)部(bu)863計劃，聯合國開發計劃署（UNDP）、全球環境基金（GEF）以及英國BP公司的支持。
北京加氫站主要為參加示範運行的燃料電池車輛提供氫氣加注服務。占地麵積約為3900m2，分兩期建設，其中一期主要完成外供氫和氫氣加注部分，二期主要完成天然氣重整製氫部分。
一期外供氫項目於2006年11yuejiancaibingzhengshitourushiyong。weilegenghaodibaozhengqingqigongying，manzuaoyunshifanyunxingdexuyao，womenduibeijingjiaqingzhanjinxinglejishugaizaohegongnengwanshan。zengjiatianranqizhongzhengzhiqing，chanpinqingqiyasuoji，gaoyachuqingguandengshebei，gaizaoleqingqijiazhuji。
經jing過guo改gai造zao，北bei京jing加jia氫qing站zhan的de功gong能neng日ri趨qu完wan善shan，尤you其qi是shi小xiao型xing天tian然ran氣qi重zhong整zheng製zhi氫qing設she備bei的de投tou入ru使shi用yong，不bu但dan解jie決jue了le北bei京jing加jia氫qing站zhan氫qing氣qi氣qi源yuan問wen題ti，而er且qie降jiang低di了le氫qing氣qi成cheng本ben，為wei圓yuan滿man完wan成cheng燃ran料liao電dian池chi電dian動dong車che奧ao運yun示shi範fan項xiang目mu提ti供gong了le有you力li保bao障zhang。
北京加氫站工藝改造及功能完善
自2006年11月正式投入使用後，北京加氫站已經成功為戴克、NISSAN、現代及清華、同濟大學自主研製的燃料電池轎車、燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)客(ke)車(che)完(wan)成(cheng)氫(qing)氣(qi)充(chong)裝(zhuang)。在(zai)二(er)期(qi)項(xiang)目(mu)期(qi)間(jian)，根(gen)據(ju)站(zhan)內(nei)實(shi)際(ji)情(qing)況(kuang)，從(cong)提(ti)高(gao)效(xiao)率(lv)和(he)安(an)全(quan)性(xing)的(de)角(jiao)度(du)出(chu)發(fa)，對(dui)原(yuan)有(you)工(gong)藝(yi)進(jin)行(xing)了(le)改(gai)造(zao)並(bing)新(xin)增(zeng)了(le)相(xiang)關(guan)設(she)備(bei)。
改造後的北京加氫站工藝流程示意圖如下：
北京加氫站的最新工藝流程是天然氣重整製氫裝置生產的氫氣由一台產品氫氣壓縮機增壓到200Bar進入長管拖車儲存，使用時，加注壓縮機把長管拖車中的氫氣增壓到400Barjinrugaoyachuqingpingzu。jiazhushiyougaoyachuqingpingzudeqingqijingjiazhujijinruranliaodianchidiandongcheliang。zhenggejiazhuguochengzidongkongzhi，jiaoyiqixiangmugengjiaanquankekao，erqieyouyuzengjialegaoyachuqingpingzu，jiazhudeyalihesududouyouletigao。
2.1 天然氣重整製氫設備（SMR）
天然氣重整製氫設備由四川亞聯高科技公司提供，額定產氣量為50Nm3/h。
產品氫氣技術指標見表1：
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成分
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濃度
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H2
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平衡
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CO
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＜1.0ppmv
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CO2
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＜1.0ppmv
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總碳烴
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＜1.0ppmv
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惰性氣體
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＜200.0ppmv
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O2
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＜5.0ppmv
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NH3
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＜6.0ppmv
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H2O
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＜50.0ppmv
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其它化合物
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＜1ppmv
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硫化物（總硫）
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＜0.01ppmv
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表1 天然氣重整產品氫氣技術指標
天然氣重整製氫設備采用我國具有四十多年製造和操作經驗並且技術可靠的蒸汽轉化工藝和一段變壓吸附淨化法(PSA淨化法)。
主要生產過程以天然氣為原料，采用烴類水蒸汽轉化造氣工藝製取粗氫氣。轉化壓力2.0MPa(G)，合成氣經變換和PSA分離雜質後得到合格的產品氫氣，整個工藝分為原料脫硫、烴類的蒸汽轉化、一氧化碳變換、變壓吸附（PSA）氫氣提純四個主要工藝過程。
轉zhuan化hua爐lu是shi天tian然ran氣qi重zhong整zheng製zhi氫qing中zhong的de關guan鍵jian設she備bei，其qi小xiao型xing化hua是shi整zheng個ge研yan發fa過guo程cheng的de重zhong點dian。為wei此ci，設she備bei製zhi造zao方fang對dui轉zhuan化hua爐lu的de內nei部bu結jie構gou和he布bu置zhi方fang式shi進jin行xing了le專zhuan門men的de調tiao整zheng，將jiang爐lu高gao降jiang低di到dao3.5米以下，極大地減小了轉化爐的尺寸，並專門開發了雙殼層纏繞式換熱器，解決了在800°C、1.8MPa工況下，對原料混合氣過熱器高金屬壁溫、高應力和高傳熱強度的苛刻要求。
在(zai)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)上(shang)，通(tong)過(guo)優(you)化(hua)調(tiao)整(zheng)，使(shi)得(de)整(zheng)套(tao)裝(zhuang)置(zhi)在(zai)初(chu)始(shi)升(sheng)溫(wen)時(shi)能(neng)迅(xun)速(su)地(di)自(zi)產(chan)蒸(zheng)汽(qi)，建(jian)立(li)蒸(zheng)汽(qi)平(ping)衡(heng)，保(bao)證(zheng)裝(zhuang)置(zhi)的(de)正(zheng)常(chang)製(zhi)氫(qing)，與(yu)常(chang)規(gui)製(zhi)氫(qing)技(ji)術(shu)相(xiang)比(bi)，減(jian)少(shao)了(le)輔(fu)助(zhu)蒸(zheng)汽(qi)係(xi)統(tong)和(he)氮(dan)氣(qi)循(xun)環(huan)係(xi)統(tong)，簡(jian)化(hua)了(le)工(gong)藝(yi)和(he)設(she)備(bei)，有(you)利(li)於(yu)整(zheng)套(tao)裝(zhuang)置(zhi)的(de)小(xiao)型(xing)化(hua)。
為保證小型天然氣重整製氫裝置的可靠性，整套裝置采用PLC控製係統及獨立的PID控製回路。獨立開發的控製程序采用順序控製、均壓限速調節、回路調節、自適應隨動控製、聯鎖控製、管理功能、故障診斷功能等多種手段構建了完整、全麵、高效、智能的控製手段。係統還設有煙氣殘氧在線分析、現場可燃/有毒氣體檢測、燃燒器點火/探測及二十多個連鎖係統，在緊急情況下裝置能自動停車，有極高的安全可靠性，保證設備和人員安全。
為了保證運輸和安裝的便利性，整套裝置采用了撬裝模塊化設計（包括：壓縮模塊、脫硫－中溫變換－換熱器組模塊、轉化爐－燃燒器係統－蒸汽發生－配風模塊、吸附塔組－程控閥組構成的變壓吸附模塊、循環水模塊、脫鹽水模塊、儀表空氣模塊、氮氣集裝格等），每一個模塊有獨立支撐的鋼結構，有相對獨立的管路、氣路、水路、控製接線箱，成套設備還有完全獨立的控製器、配電箱，它可以隨場地的情況自由布置，也可以根據已有公用工程條件刪除部分模塊，還能依據原料情況、產品要求對部分模塊進行調整，大大提高了整套裝置的適用性和靈活性。
該裝置於2008年4月底運抵北京加氫站現場，於2008年6月初完成調試，6月底產出氫氣並實現了安全可靠的連續運行。經多次采樣分析，所生產的氫氣完全符合燃料電池汽車的用氫品質要求。
2.2 產品氫氣壓縮機
通過天然氣重整製取的氫氣不能直接為燃料電池汽車加注，必須通過壓縮機提升壓力之後才能進行加注，為此增設了產品氫氣壓縮機。
產品氫氣壓縮機由美國PDC公司提供，額定流量55Nm3/h，最高壓力可達400Bar。其功能是把天然氣重整製氫設備生產的氫氣加壓送入長管拖車內儲存。產品壓縮機於08年5月中旬到達現場並安裝調試完畢。
2.3 高壓儲氫罐
氫氣高壓儲罐由美國CPI公司提供。選用的高壓氫氣儲罐為三組氣瓶。氫氣儲罐的額定工作壓力為420bar，水容積為1.7 m3，可儲存氫氣65Kg。高壓儲罐於2008年3月yue底di安an裝zhuang完wan畢bi，能neng為wei一yi至zhi兩liang輛liang燃ran料liao電dian池chi客ke車che或huo兩liang至zhi三san輛liang燃ran料liao電dian池chi轎jiao車che進jin行xing直zhi接jie氫qing氣qi充chong裝zhuang。高gao壓ya儲chu氫qing瓶ping組zu連lian接jie於yu壓ya縮suo機ji末mo端duan，與yu加jia注zhu管guan路lu平ping行xing，因yin此ci燃ran料liao電dian池chi車che輛liang充chong裝zhuang的de氣qi源yuan由you原yuan來lai的de壓ya縮suo機ji出chu口kou改gai為wei高gao壓ya儲chu氫qing瓶ping組zu出chu口kou，從cong根gen本ben上shang提ti高gao了le充chong裝zhuang的de安an全quan性xing，同tong時shi也ye減jian少shao了le壓ya縮suo機ji的de啟qi動dong次ci數shu，提ti高gao了le加jia注zhu速su度du。同tong時shi，在zai高gao壓ya儲chu氫qing瓶ping組zu出chu口kou處chu安an裝zhuang一yi台tai氣qi體ti流liu量liang計ji，計ji量liang精jing度du可ke達da到dao1Nm3/min，從而可以更直觀的顯示出氫氣的用量。經過吹掃、置換和調試，高壓儲氣罐組於4月初正式投入使用。
2.4 氫氣加注機改造
氫氣加注機由美國Genesys公司提供，型號為Series300型，最大充裝速度可以達到600 kg/h。北京加氫站原為燃料電池城市客車設計，加注機上原設有兩支不同壓力的加注槍，可以同時滿足國產燃料電池大客車（20 MPa）和D-C燃料電池大客車（35 MPa）的不同接口要求，並能夠自動檢測氫氣流量、壓力和溫度等參數，保證加注的安全，同時實現加注的自動計量和計價。在為D-Cranliaodianchikechejiazhuqingqishi，tongguojiazhujihecheliangshanglianjiedeshujuxianhetongxunxieyi，keyizaicheshanghejiazhujidexianshipingliangchuduqujiazhudeqingqiliang。weilegenghaodimanzuranliaodianchijiaochedejiazhuxuqiubingbaozhengjiazhuanquan，beijingjiaqingzhanduiyuanyoujiazhujijinxinglegaizao，zengjialeyibaTK16-H350加注槍，並於2008年4月初安裝調試完成。
此(ci)外(wai)，對(dui)於(yu)以(yi)前(qian)運(yun)行(xing)中(zhong)存(cun)在(zai)的(de)一(yi)些(xie)問(wen)題(ti)也(ye)及(ji)時(shi)進(jin)行(xing)了(le)整(zheng)改(gai)。如(ru)，重(zhong)新(xin)編(bian)寫(xie)了(le)加(jia)注(zhu)係(xi)統(tong)程(cheng)序(xu)，最(zui)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)簡(jian)化(hua)了(le)加(jia)注(zhu)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)人(ren)為(wei)操(cao)作(zuo)，實(shi)現(xian)了(le)自(zi)動(dong)加(jia)注(zhu)。
3、北京加氫站運行保障
3.1 安全
為了安全運行加氫站，我們製定了一係列規章製度，包括操作規程、安全規程、應急預案、加氫站進出製度、質量管理等。這些製度、規程的建立和有效實施有力地保證了運行安全。北京加氫站還通過了消防驗收，取得了質檢部門頒發的燃料電池車輛充裝證。
ciwai，womenmeinianhaidingqiyuxiaofangbumenhezuozuzhijiaqingzhanxiaofangyanxi，zhenzhengzuodaojingzhongchangming。yanxineirongbaokuoxiaofangrenyuanpeixunmiehuoqishiyongfangfa，huozaitaosheng，zijiuzhishi，xianchangrenyuanshijicaozuomiehuoqi，zaiAP人員下班後，現場出現緊急情況時，重整器操作人員的應急反應以及現場模擬火災撤離和處理的演習等。
自北京加氫站於2006年11月1日正式運行以來的近兩年時間裏，圓滿完成了各項氫氣加注任務，沒有出現過一次安全事故。
3.2 故障處理
北京加氫站內每台設備都根據各自運轉情況擁有一套十分完善的維護與維修方案，這些方案將聯合日檢、周檢、季度檢、年（半年）檢一並完成。
為了確保裝置可以正常、高效的運轉，維護工作基本已經融入到了每天、每周、每月的定期檢查中。工作人員會嚴格參照設備維護方案對站內每台裝置進行定期檢查、養yang護hu工gong作zuo。同tong時shi在zai每mei天tian的de定ding時shi巡xun查zha中zhong，認ren真zhen檢jian查zha裝zhuang置zhi的de工gong作zuo狀zhuang態tai，一yi但dan出chu現xian問wen題ti，馬ma上shang采cai取qu相xiang應ying措cuo施shi。例li如ru，奧ao運yun前qian夕xi，北bei京jing晴qing雨yu天tian氣qi變bian化hua較jiao頻pin繁fan，經jing常chang出chu現xian由you於yu溫wen差cha較jiao大da而er造zao成cheng的de絲si扣kou、卡(ka)套(tao)等(deng)不(bu)同(tong)程(cheng)度(du)的(de)鬆(song)動(dong)。每(mei)天(tian)定(ding)時(shi)的(de)場(chang)區(qu)巡(xun)檢(jian)可(ke)以(yi)及(ji)時(shi)發(fa)現(xian)這(zhe)些(xie)細(xi)小(xiao)問(wen)題(ti)，從(cong)而(er)在(zai)第(di)一(yi)時(shi)間(jian)作(zuo)出(chu)正(zheng)確(que)處(chu)理(li)。為(wei)了(le)排(pai)除(chu)某(mou)些(xie)外(wai)界(jie)因(yin)素(su)可(ke)能(neng)造(zao)成(cheng)的(de)潛(qian)在(zai)危(wei)險(xian)，在(zai)日(ri)常(chang)檢(jian)查(zha)項(xiang)目(mu)中(zhong)還(hai)有(you)額(e)外(wai)的(de)補(bu)充(chong)條(tiao)目(mu)。如(ru)，防(fang)止(zhi)枯(ku)草(cao)、枯葉在幹燥環境中自燃，安排定期除草；防止設備、氫儲容器接地出現問題，定期檢查地線接通情況，同時為暴露在空氣中的金屬部分進行定期除鏽。
zijiaqingzhanneizhuangzhitourushiyongyilai，gongjinxingweixiushiyici。chuliangcigenghuanyasuojimopianwai，qiyujunweigenghuanyihaobujian。yasuojitouchanchuqi，youyujiqibenshenneibulingjianxuyaomohe，mopianliangcichuxianxiaomianjiposun。jingguochangjiahejishurenyuandeweixiuhetiaoshi，cong07年3月至今，壓縮機增壓部件未出現任何故障。此外，一些易耗品（如，O型圈、保險管等）由於外界環境、使用頻率、電壓不穩定等因素而損壞，現場操作人員可以自行修複或更換。修理時間一般不超過5小時。
3.3 質量
最初開始示範的燃料電池客車的提供方Daimler-Chryslergongsiduiqingqizhiliangtichuleyangedeyaoqiu，bingbeibaokuobeijingshijikejibuguojiaxiangmubandengxiangmuhezuogefangsuorentonghejieshou。jingguoduixiangguanqingqishengchanchangjiadeduocipingguhekaocha，zongheqishengchanjingyingxianzhuang、生產能力、資質、安全、氫氣質量、價格等多重因素，在外供氫階段，各方於2005年10月一致同意由美國AP公司提供高純氫氣。
在zai戴dai克ke車che輛liang示shi範fan運yun行xing過guo程cheng中zhong，我wo們men嚴yan格ge氫qing氣qi質zhi量liang分fen析xi，尤you其qi針zhen對dui燃ran料liao電dian池chi性xing能neng有you影ying響xiang的de雜za質zhi，如ru一yi氧yang化hua碳tan和he硫liu化hua物wu等deng做zuo了le詳xiang細xi分fen析xi，各ge項xiang雜za質zhi含han量liang均jun符fu合he戴dai克ke車che對dui氫qing氣qi質zhi量liang的de要yao求qiu，充chong分fen保bao證zheng了le戴dai克ke燃ran料liao電dian池chi公gong共gong汽qi車che的de示shi範fan運yun行xing。
在(zai)天(tian)然(ran)氣(qi)重(zhong)整(zheng)製(zhi)氫(qing)設(she)備(bei)試(shi)運(yun)行(xing)階(jie)段(duan)，我(wo)們(men)同(tong)樣(yang)嚴(yan)格(ge)分(fen)析(xi)氫(qing)氣(qi)質(zhi)量(liang)。在(zai)確(que)認(ren)產(chan)品(pin)氫(qing)氣(qi)質(zhi)量(liang)已(yi)經(jing)完(wan)全(quan)符(fu)合(he)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)汽(qi)車(che)的(de)要(yao)求(qiu)之(zhi)後(hou)，我(wo)們(men)才(cai)進(jin)行(xing)了(le)係(xi)統(tong)聯(lian)動(dong)，並(bing)且(qie)保(bao)證(zheng)定(ding)期(qi)分(fen)析(xi)重(zhong)整(zheng)器(qi)產(chan)品(pin)氫(qing)氣(qi)質(zhi)量(liang)。
另外，根據燃料電池車輛對氫氣的要求，在重整器產品氫氣出口處，還安裝了一台CO在線濃度分析儀，實時監控產品氫氣的CO濃度，對氫氣品質提供有效的監控和保證。
表2 天然氣重整產品氫氣分析報告
4、奧運示範
4.1 燃料電池汽車奧運示範
2007年12月8日，在北京奧運會交通工作協調小組召開的會議上，落實了北京2008奧運新能源車示範的總體方案。參與奧運示範的新能源車主要包括：混合動力客車：一汽10輛、東風15輛，主要在圍繞奧運村的公交專線上運行。混合動力轎車：一汽5輛、奇瑞50輛、長安20輛，主要作為奧運出租車。純電動客車50輛，在媒體村和奧運村作為擺渡的大客車，運送中外媒體工作人員和運動員。東風提供的純電動場地車415輛，主要在場館內服務。北汽福田/清華燃料電池大客車3輛作為公交車使用。上海大眾/同濟的燃料電池轎車20輛(liang)，主(zhu)要(yao)作(zuo)為(wei)科(ke)技(ji)部(bu)和(he)北(bei)京(jing)運(yun)輸(shu)局(ju)的(de)公(gong)共(gong)用(yong)車(che)。同(tong)時(shi)，燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)轎(jiao)車(che)和(he)客(ke)車(che)都(dou)參(can)與(yu)了(le)奧(ao)運(yun)馬(ma)拉(la)鬆(song)比(bi)賽(sai)，轎(jiao)車(che)作(zuo)為(wei)先(xian)導(dao)車(che)，大(da)客(ke)車(che)作(zuo)為(wei)收(shou)容(rong)車(che)。此(ci)外(wai)，中(zhong)通(tong)的(de)5輛純電動客車擔任交通的擺渡任務，由奧組委交通部負責。此次示範項目共投入車輛595輛，運行裏程超過200萬公裏以上，在保證安全運行的前提下，順利完成了奧運期間承擔的運行任務。
為了保障奧運示範項目的圓滿完成，我們還在北京新能源交通示範園內建設了燃料電池轎車示範臨時維修、停放基地。
圖2 燃料電池車示範臨時基地及加氫站
圖3 奧運女子馬拉鬆比賽接納隊員10人
圖4 奧運男子馬拉鬆比賽接納隊員17人
4.2 燃料電池客車公交示範
3輛由清華大學研發的燃料電池客車從2008年08月至2009年08月在北京開始公交示範運行。2008年8月1日7：50第一班國產燃料電池客車駛出北京公交永豐站，基本沿384路到頤和園北宮門，再從北宮門沿801路區間段到人民大學之間，運行4圈後載客返回永豐站。運營時間為每周一至周五，3輛車每天客流量超過200人次。
圖5 燃料電池客車公交示範運行
圖6 燃料電池客車公交示範路線
5、總結
北(bei)京(jing)加(jia)氫(qing)站(zhan)通(tong)過(guo)兩(liang)年(nian)多(duo)以(yi)來(lai)的(de)示(shi)範(fan)運(yun)行(xing)，順(shun)利(li)地(di)完(wan)成(cheng)了(le)為(wei)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)公(gong)共(gong)汽(qi)車(che)示(shi)範(fan)項(xiang)目(mu)和(he)奧(ao)運(yun)電(dian)動(dong)車(che)示(shi)範(fan)項(xiang)目(mu)的(de)車(che)輛(liang)加(jia)氫(qing)任(ren)務(wu)，現(xian)總(zong)結(jie)如(ru)下(xia)：
北京加氫站為燃料電池公共汽車和轎車提供加氫服務，在近二年的示範運行期間，圓滿安全地完成了各項加氫服務工作。
在示範運行期間，建立了一整套的運行管理製度和相應規程，有效地保證了北京加氫站的運行安全。
北京加氫站運行期間，許多專家、業內人士、官員和媒體到北京加氫站參觀、訪問，有效地宣傳了燃料電池汽車示範項目，也推動了氫能在中國的示範應用。
目前我們正積極尋求北京加氫站新的合作夥伴，並已經取得一定的進展。
如何逐漸商業化運行加氫站是擺在我們麵前迫切而現實的難題。
從北京加氫站開始籌建、設計、建設到示範運行，我們積累了許多工程經驗，將為國內今後的加氫站建設提供經驗和支持。
參考文獻無。
全部作者均在北京清能華通科技發展有限公司任職，地址北京市海澱區清華大學東門液晶大樓4500室，郵編100084
第一作者資料：
姓名：孟慶雲，男，１９６７年５月２５日出生，職位：經理，職稱：高級工程師，研究方向：氫能，技術成果無，電話：/13651383629，email：
本文已發表於《客車技術與研究》2009年 第2期
2026-04-12 03:31:28
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