加氢站：2.1.加氢站介绍， 2.2. 加氢站工艺知识，2.3. 加氢站安全分级管控（加氢站安全培训连载六）

来源:青海中油燃气工程有限公司 | 作者:青海中油燃气工程有限公司 | 发布时间: 2024-06-03 | 179 次浏览 | 分享到:

2. 加氢站

加氢站，为氢燃料电池汽车或氢气内燃机汽车或氢气天然气混合燃料汽车等的储氢瓶充装氢燃料的专门场所。依据《GBT 24499-2009 氢气、氢能与氢能系统术语》。

（详细的国内外加氢站介绍请查看本账号文章

《中国加氢站VS国外加氢站》）

2.1. 加氢站介绍

2.1.1. 按建设方式分：移动式加氢站（撬装站）、固定式加氢站。

2.1.1.1.移动式加氢站：

建设周期短、占地少，临时性、示范自用为主，缺乏标准、不设储存、验收取证困难。

撬装站

2.1.1.2.固定式加氢站：

我国加氢站建站主流，到2023年6月，全球合计1089座，全国合计351座，广东合计55座，佛山38座，固定式加氢站占比＞98%。

固定式加氢站

2.1.2. 按储存方式：高压气态加氢站、液氢加氢站、固态储氢加氢站。

2.1.2.1.高压气态加氢站

高压气态加氢站是氢能在交通领域进行大规模应用的重要基础设施。它主要用于为燃料电池汽车充装氢气燃料，是氢能源产业发展的重要环节。高压气态储氢技术是当前发展最成熟、应用最广泛的氢能储运技术，具有设备结构简单、压缩氢气制备能耗低、充装和排放速度快、温度适应范围广等优点。

目前，加氢站主要有两种压力要求：一种是满足35MPa加氢要求的加氢站，另一种是满足70MPa加氢要求的加氢站。国内以35MPa为主（公交车物流车35MPa），而国外以70MPa（商用车70MPa）为主。

截至2023年上半年，全球累计建成加氢站1089座，其中我国建成351座，全球占比32.2%，为全球最大加氢站保有量国家，其余建成加氢站主要分布在日本、韩国、亚洲和北美等地区。从累计建成加氢站来看，亚洲遥遥领先，占比超60%。

《中国加氢站建设与运营行业发展白皮书（2023年）》显示，截至2023年6月，中国累计建成加氢站351座，主要分布在广东、山东、江苏、上海等地。统计数据显示，广东省已建成加氢站55座，山东省已建成34座，浙江、江苏、河北、河南等多地均已建成超过20座。

高压气态加氢站（35MPa)

国外高压气态加氢站（35MPa、70MPa)

2.1.2.2.液氢加氢站

液氢加氢站：液氢加氢站是使用液态氢作为能源的加氢站，与传统的气态加氢站相比，具有更高的储氢密度和效率。目前，全球已有超过120座液氢加氢站，其中运营时间最长的已超过10年。液氢加氢站的主要优势在于其高密度、高品质的储运和加氢方式，纯度高、加氢效率高，适合大规模储运，并且具有显著的规模效益。

在中国，液氢加氢站的发展还处于起步阶段。国内首个液氢加氢站是浙江石油虹光（樱花）综合供能服务站，位于浙江省平湖市，这个服务站能提供压缩氢能源，满足多辆氢燃料电池汽车的能源补充需求，每天的加氢量最多可超过1000千克。该站的建成标志着中国液氢加氢站在商业化发展方面迈出了重要一步。

然而，液氢加氢站在中国的发展面临一些挑战。目前中国的液氢加氢站数量相对较少，主要是由于市场需求尚未突显、技术成熟度较低、应用规模小等因素。没有多大经济价值，此外，液氢技术的门槛较高，目前中国在液氢技术上的投入和成果较少，还没有形成独立自主的技术装备路线。

浙江石油虹光（樱花）综合供能服务站

日本仙桃液氢加氢站

2.1.2.3.与高压气态加氢站相比，液氢加氢站有以下特点：

1．更高的储存密度：氢气在液态下的体积远小于气态，因此相同体积下，液氢储存的氢气量比气态大得多，适合大规模的氢气供应需求。

2．占地面积小：由于储存效率高，液氢加氢站可以设计得更为紧凑，减少对土地的需求。

3．加氢效率：液氢经过气化处理后加注到车辆，整个过程也能保持较快的加氢速度，有助于减少用户等待时间。

4．技术要求高：液氢的生产、储存和运输需要在极低温度下进行（约-253°C），对绝热技术和相关设备有较高要求，以减少蒸发损失（称为“ boil-off”）并保证安全。

5．建设和运营成本：虽然液氢加氢站的初期投资通常高于高压气态加氢站，但由于其高储存效率，长期运营成本可能更具优势，尤其是在氢气需求量大的区域。

6．全球发展趋势：全球范围内，液氢加氢站的数量正在增长，占总加氢站数量比例超过1/5，显示出这一技术路径的潜力和市场接受度。

2.1.2.4.固态储氢

固态储氢加氢站是一种利用固态金属储氢技术进行氢气储存和加注的设施。这种技术通过氢气与合金之间的化学反应，将氢原子存储在金属材料中，形成固态的氢化物。当需要供氢时，通过升高环境温度来释放氢气。固态储氢技术具有高体积储氢密度、低充放氢压力、良好的安全性以及可以跨季节长周期存储的特点。

目前，中国已建成国内首个固态氢储能加氢站，位于广州南沙小虎岛。这个加氢站是国家重点研发计划项目的示范工程，采用固态储供氢技术，实现了从电解水制氢到固态氢储存，再到加氢、燃料电池发电和余电并网的一整套系统。这个能源站的核心技术和装置都是国产化的，并且固态储氢装置的核心单元在体积储氢密度方面达到了国内领先水平。

固态储氢技术在加氢站领域的应用具有重要的意义。它不仅可以提高储氢效率和安全性，还可以降低建设成本。此外，固态储氢装置的核心材料，如储氢合金，主要来自中国相对过剩的高丰度稀土元素和钛资源，这有助于缓解稀土元素应用不平衡的问题，并促进钛资源的高效利用。

南沙小虎岛固态储氢

2.1.2.5.固态储氢优势及特点

1．高能量密度：与传统的高压气态或低温液态储氢方式相比，固态金属储氢具有更高的能量密度。这意味着在相同体积或重量下，可以存储更多的氢气，从而提高了存储效率。

2．操作便捷与运输安全：由于固态储氢材料的特性，它们在操作过程中更为便捷，并且在运输过程中也更加安全。

3．安全性提升：固态储氢避免了高压气体和低温液态氢带来的安全隐患，降低了泄漏风险，提高了整体安全性。

4．成本节约：固态储氢装置能够替代传统的氢压缩机、高压储罐和纯化系统，从而在单站建设成本上节约显著，据报道可达200余万元人民币以上。

5．空间优化：固态储氢材料占用的空间较小，有利于加氢站在有限的空间内储存更多氢气，尤其适合城市区域或空间受限的地点。

6．操作简便：固态储氢技术简化了加氢站的运维流程，减少了复杂的冷却或压缩步骤，便于日常管理和维护。

7．环境适应性强：不受极端温度变化的影响，固态储氢材料稳定，使得加氢站在不同气候条件下的运行更为可靠。

8．技术创新：固态储氢技术是氢能领域的一项重要创新，中国在这一领域取得进展，首个固态氢储能加氢站在广州的建成与投产，标志着中国在固态储氢技术应用方面走在了前列。

2.1.3. 按供氢方式：站外供氢、站内制氢，

2.1.3.1.站外供氢加氢站

这种类型的加氢站不包含制氢设备，氢气是通过长管拖车、液氢槽车或氢气管道从制氢厂运输到加氢站的。在加氢站内，氢气经过压缩机压缩并存储在高压储氢瓶组中，然后通过加氢机为燃料电池汽车加注氢气。目前，中国的加氢站大多数采用这种方式，主要因为这种方式可以减少中间储运环节，从而降低氢气使用成本。

长管拖车站外供氢

2.1.3.2.站内制氢加氢站：

加氢站内部装备有制氢系统，能够直接在现场生产氢气。制氢技术包括电解水制氢、天然气重整制氢、甲醇制氢、液氨制氢、生物质制氢等，产生的氢气经过纯化、压缩后存储和加注。这种方式可以有效解决氢气储运带来的成本偏高和安全风险问题，并且可以作为加氢母站向周边加氢站供氢，帮助解决“氢荒”地区的气源供应问题。

佛山佛燃天然气制氢加氢站

深圳妈湾电厂电解水制氢加氢站

广西石油南宁振兴氨制氢加氢加能

2.1.4. 按建站类别：纯氢站、合建站，合建站（按介质分）有油氢、油气氢、氢电等组合多种组合。

2.1.4.1.纯氢站

纯氢站是指专门用于储存和提供纯氢气的站点，主要服务于氢燃料电池汽车，为其提供高效、清洁的能源补给。这类站点专注于氢能源的供应，区别于其他混合能源补给站，确保了氢气的高纯度和安全性，以满足燃料电池对氢气质量的严格要求。此类站业务单一，受制于加氢车辆多寡，目前氢车的行驶主要依靠政府补贴，纯氢站也只能依靠政府补贴，所以从经济上说盈利能力最差，国内建站较多的佛山早期大部分都是这种单一的加氢站，目前基本上处于亏损和停站状态。

德国北莱茵-威斯特法伦州加氢站

2.1.4.2.合建氢站

合建站，全称综合能源补给站，是指在同一站点内集合了多种能源补给服务的设施，通常包括但不限于传统汽油、柴油补给，电动汽车充电服务，以及氢燃料电池汽车的加氢服务。合建站的设计理念在于提高能源补给的便捷性和效率，满足不同类型车辆的能源需求，同时也优化了土地资源的利用。

1．多样化能源供应：一站式提供多种能源补给选项，覆盖从化石燃料到清洁能源，满足市场上不同类型交通工具的能量需求。

2．空间集约化：通过整合多种能源设施，有效利用有限的土地资源，特别是在城市中心或交通要道，减少单独建设单一能源补给站的需求。

3．用户便利性：为驾驶员提供更多的选择，无论是传统燃油车、电动汽车还是氢燃料电池车的车主，都能在同一个站点完成能源补给，提升用户体验。

4．推动能源转型：合建站的设立有助于加速新能源技术的应用和推广，特别是氢能源和电动车充电设施的普及，支持低碳出行，促进能源结构的优化升级。

5．经济效益：综合服务可以吸引更广泛的客户群体，提高站点的整体运营效率和盈利能力，同时也有助于分摊建设和运营成本。

佛山加油加氢合建站

2.1.5. 按容量等级划分：一级、二级、三级站，国内大部分以三级站为主。

2.2. 加氢站工艺知识

加氢站工艺知识主要是管道、仪表、阀门、设备等，本章主要识别工艺图中管线和仪表。要学习和掌握加氢站工艺知识必须学习掌握PID图（工艺管道及仪表流程图），最主要的就是抓住重要的管线和仪表控制，这就是关键所在。

2.2.1. 什么是PID？

PID图是在项目设计阶段，在工艺包阶段就开始形成初版，随着设计阶段的深入，不断补充完善深化，它分阶段和版次分别发表。PID各个版次的发表，表明了工程设计进展情况，为工艺、自控、设备、电气、电讯、配管、管机、管材、设备布置和给排水等专业及时提供相应阶段的设计信息。PID是基础设计和详细设计中主要成品之一，它反映的是工艺设计流程、设备设计、设备和管道布置设计、自控仪表设计的综合成果。

某三级加氢站局部工艺图

而开始学习PID前,你必须了解PID上每一个字母，符号所表示的意义！PID图，全称工艺管道及仪表流程图（Piping and Instrument Diagram），是在工艺流程图（Process Flow Diagram，简称PFD）的基础上，由工艺、管道安装和自控等专业共同完成的。它详细地展示了设备、管道流程线、阀门、仪表等内容。

2.2.2. PID图四大要素

2.2.2.1. 设备表示

PID图中使用特定的类别图形符号和文字代号来表示装置工艺过程中的所有设备、机械和驱动设备。

2.2.2.2. 管道流程线

这部分显示了物料在整个生产过程中的流动路径。它可以帮助我们理解原料从哪里来，经过哪些处理步骤，最后变成产品。

2.2.2.3. 阀门与仪表

阀门用于控制物料的流动，而仪表则用于监测和控制生产过程中的各种参数，如温度、压力和流量等。

2.2.2.4. 控制点与方案

PID图还会显示主要的控制点及其控制方案，这有助于理解如何通过各种控制机制（如比例、积分和微分控制）来优化生产过程。

2.2.3. 加氢站工艺图常用图例

阀门：用来开闭管路、控制流向、调节和控制输送介质的参数。

球阀：由阀杆带动，并绕球阀曲线做旋转运动的阀门。

截止阀：依靠阀杆压力，使阀瓣密封面与阀座密封面紧密贴合，阻止截止流动。

针阀：活门呈针状，沿流方向动作，改变过流断面积，用以截断或调解流量的阀门。

止回阀：启闭件为圆形阀瓣并靠自身重量及介质压力产生动作来阻断介质倒流。

二通角阀：连接两个管子，达到连通的目的。

三通角阀：连接三根管子达到统一的连接的目的，“一进二出” ，可控制由哪个出口出。

角式安全阀：安全阀是一种用于控制和维护压力系统安全的装置，安全阀的一种。

拉断阀：发生火灾或泄漏时，现场可迅速拉断而不会造成泄漏的阀门。

电磁驱动装置：电产生的磁场对阀门作用进行运动。

阻火器：阻止火焰蔓延的安全装置。

软管：氢气、氮气或空气的泄放连通的可弯曲的管子。

堵头或管帽：把不需要的口堵起来，起封闭或防尘的作用。

法兰：轴与轴之间互相连接的零件，用于管端之间的连接。

质量流量计：测量站内氢气流过的质量。

连锁：通过机械或电器的机构使两个动作具有互相制约的关系。

放空管：把容器、管道等设备中危害正常运行和维护保养的介质排放出去而设置的部件。

温度传感器

压力传感器

可燃气体探测器

火焰探测器

ESD连锁 PLC连锁 DCS连锁

吹扫

现场安装仪表

主控制室DCS

HH:高高位开关或报警；H:高位报警；SL:低位开关；LL：低低位开关或报警

2.2.4. 掌握PID图的作用

加氢站中的PID图（Piping and Instrumentation Diagram，管道与仪表流程图）是设计、建造和维护加氢站过程中至关重要的技术文档。

2.2.4.1. 用规定的类别图形符号和文字代号:表示加氢站工艺过程的全部设备、储罐、压缩机，包括需就位的仪表气和其它备用设备，并进行编号和标注。

2.2.4.2. 用规定的图形符号和文字代号:详细表示所需的全部管道、阀门、主要管件（包括临时管道、阀门和管件）等，并进行编号和标注。

2.2.4.3. 用规定的图形符号和文字代表示全部检测、指示、控制功能仪表，包括一次性仪表和传感器，并进行编号和标注。

2.2.4.4. 用规定的图形符号和文字代号:表示全部工艺分析取样点，并进行编号和标注。

2.2.4.5. 安全打压、试车、开停车和事故处理在图上需要说明的事项:包括工艺系统对自控、管道等有关专业的设计要求和关键设计尺寸。

2.2.5. 工艺管道及仪表流程图的重要性

通过查看加氢站的工艺管道及仪表流程图（PID图），我们可以深入了解加氢站的多个关键方面，具体包括但不限于以下几点：

2.2.5.1. 工艺流程：PID图清晰展示氢气从接收、储存、压缩、冷却（如果使用液氢）、分配到最后加注到车辆的完整工艺流程。这有助于理解氢气如何在站内流动，以及各工艺单元之间的相互联系。

2.2.5.2. 设备布局：图中会标识所有关键设备，如氢气压缩机、高压储罐、冷却器、过滤器、加氢机等，及其相互之间的连接方式，帮助了解设备的位置和作用。

2.2.5.3. 管道系统：详细标明管道的尺寸、材质、流向和标高，以及管道上的阀门（如截止阀、止回阀、安全阀等）和管件（弯头、三通等）的类型和位置，这对于安装和维护至关重要。

2.2.5.4. 仪表与控制：PID图还会显示所有仪表（如压力表、温度计、流量计）和控制元件（如传感器、控制器、执行机构）的位置和功能，以及自动化控制回路，这对于监控和调节工艺参数、确保安全操作非常重要。

2.2.5.5. 安全设施：包括紧急切断系统、放空系统、火灾报警及灭火系统等安全装置的位置，这些是评估和管理加氢站安全风险的基础。

2.2.5.6. 能源与公用工程：展示水电、压缩空气、冷却水等公用系统的接入点和分配，这些是支持加氢站正常运行的必要条件。

2.2.5.7. 标识与符号：PID图采用标准化的符号体系，使设计者、建造者和操作人员能够统一理解图中的每一个细节。

2.3. 加氢站安全分级管控

风险识别管控：加氢站潜在风险主要存在于氢气的卸氢、储存充装、加氢充装等多个环节，包含氢的燃爆特征引发的风险和典型场景下氢与环境相互作用引发的风险。

2.3.1. 作业单元区域划分

加氢站根据作业工艺划分为四个作业单元，再根据作业单元的作业内容进行风险识别和可能的伤害进行归类。

2.3.1.1. 卸氢区

卸氢区主要设备有长管拖车、卸氢柱、氮气瓶集格、卸氢软管、氢气管道、火焰探测报警器、氢气探测报警器、三角木、马凳、灭火器、消防喷淋、作业警示牌等。作业内容有：卸氢操作、置换操作等。作业内容：将长管拖车瓶组用装卸管连接打加氢站卸氢柱，手动打开长管拖车瓶组间连接阀及出口总阀，对装卸管进行氮气、氢气置换流程等。

卸氢工艺区

2.3.1.2. 储氢区

储氢区主要设备有储氢罐或储氢瓶组、氢气管道、火焰探测报警器、氢气探测报警器、灭火器、消防喷淋等。作业内容：开启压缩机将长管拖车瓶组内氢气增压充装到储氢罐或储氢瓶组流程。

储氢工艺区

2.3.1.3. 加氢区

加氢区的设备有氢燃料车、加氢机、换热器、三角木、作业标志牌、火焰探测报警器、氢气探测报警器、灭火器等。作业内容：对氢燃料汽车进行加氢充装的一系列操作流程。

加氢工艺区

2.3.1.4. 设备工艺区

工艺区主要设备有压缩机、冷水机、氢气管道、顺序操控盘、火焰探测报警器、氢气探测报警器、放空管等。作业内容有压缩机操作、置换作业一系列操作流程等。

设备工艺区

2.3.2. 作业内容划分

2.3.2.1. 卸氢操作风险识别（高频率高风险）

卸氢操作属于高频率高风险作业，卸氢操作内容：引导长管拖车倒车入库卸氢区停妥，将连接卸氢柱的卸氢软管另一端连接到长管拖车的总阀并拧紧，置换并检漏卸氢软管，操作压缩机将长管拖车氢气通过压缩机增压充装到储氢罐或瓶组。卸氢操作时，由于氢气置换步骤繁琐、耗时长，人员操作流程要求严格，同时，人员误操作可能导致卸氢软管连接不到位，造成氢气泄漏并引发火灾爆炸事故，因此对操作人员的专业技术要求较高。此作业内容包括了置换操作和压缩机操作，主要有超压物理爆炸风险、高压风险、超温风险、泄漏风险、交通事故风险.

2.3.2.2. 可能存在的事故伤害有：

1．火灾：指造成人身伤亡的企业火灾事故。

2．容器爆炸。容器(压力容器的简称)是指比较容易发生事故，且事故危害性较大的承受压力载荷的密闭装置。

3．物体打击：指失控物体的惯性势能力造成的人身伤害事故。

4．车辆伤害：指本企业机动车辆引起的交通伤害事故。

5．机械伤害，指机械设备与工具引起的绞、辗、碰、割戳、切等伤害。

长管拖车卸氢

2.3.2.3. 加氢操作风险识别（高频率低风险）

加氢操作属于高频率高风险作业，加氢操作内容：引导加氢燃料车进入加氢区停稳停妥，将加氢枪与燃料车加氢口链接锁紧，此作业主要有超压物理爆炸风险、高压风险、超温风险、泄漏风险、交通事故风险。特别是氢燃料汽车的氢气瓶封在车体内，加氢充装前的有效检验手段不多很难施展，只能依靠车上传感器和加氢机的压力传感和自动化程度。操作人员操作也可能存在失效违章的可能，因此对人的操作专业要求较高。事故伤害有：火灾、物体打击、容器爆炸、车辆伤害。

2.3.2.4. 压缩机操作风险识别（高频率低风险）

压缩机自动化程度较高，其操作风险属于低风险，压缩机开机前的检查项目内容和开机中的巡检项目内容很重要，压缩机压缩做功过程中存在应力放散风险。压缩机操作存在着高压风险、超温风险、泄漏风险，事故伤害有：触电、机械伤害、物体打击、高温。