安全是氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的基礎(chǔ)和內(nèi)在要求。要推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)和安全技術(shù)需協(xié)同發(fā)展,提升氫安全技術(shù)手段,實(shí)現(xiàn)氫安全級(jí)別從“不傷人”升檔至“無(wú)風(fēng)險(xiǎn)”。
近年來(lái),氫能在交通、儲(chǔ)能、工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用規(guī)模逐步擴(kuò)大,加之我國(guó)加氫站建設(shè)數(shù)量位居全球第一,氫能安全問(wèn)題備受重視。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為,安全是氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的基礎(chǔ)和內(nèi)在要求,隨著氫能應(yīng)用場(chǎng)景不斷增加,如何防范新的安全風(fēng)險(xiǎn)直接關(guān)系整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。對(duì)此,要推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)和安全技術(shù)協(xié)同發(fā)展,提升氫安全技術(shù)手段,實(shí)現(xiàn)氫安全級(jí)別從“不傷人”升檔至“無(wú)風(fēng)險(xiǎn)”。
總體風(fēng)險(xiǎn)損失可控
“梳理全球氫安全事件,總體上看,氫能事故造成的損失都不是特別大。”清華大學(xué)工程博士教學(xué)主任、車輛學(xué)院氫能與燃料電池學(xué)科責(zé)任教授楊福源表示,就整個(gè)工業(yè)而言,氫不是新氣體,其安全問(wèn)題也不是一個(gè)新問(wèn)題。“人類用氫已超過(guò)80年歷史,期間鮮見(jiàn)因氫氣直接造成的大型災(zāi)難性事故??梢哉f(shuō),人類用氫的歷史是安全用氫的歷史,這是一個(gè)基調(diào)。”
在氫能交通領(lǐng)域,上海舜華新能源系統(tǒng)有限公司總工程師阮偉民指出,近兩年來(lái),國(guó)內(nèi)尚未發(fā)生過(guò)燃料電池汽車氫安全事故,但其他領(lǐng)域的氫安全事故有所發(fā)生,如長(zhǎng)管拖車氫氣泄漏燃燒、氫氣球爆炸等,但損失都有限。
氫氣泄漏是氫能應(yīng)用過(guò)程中最大的安全隱患,楊福源指出,氫泄漏安全防控可概括成“三防兩嚴(yán)”,“三防”指防泄漏、防集聚、防點(diǎn)火,其中任何一種情景發(fā)生,就意味著風(fēng)險(xiǎn)存在。“兩嚴(yán)”指嚴(yán)控氫氣品質(zhì)以及嚴(yán)格流程管理。“在應(yīng)用過(guò)程中,只要能嚴(yán)格貫徹‘三防兩嚴(yán)’方針,就不會(huì)發(fā)生大的安全事故。”
以氫燃料電池汽車為例,阮偉民認(rèn)為,其安全風(fēng)險(xiǎn)并不比LPG、CNG和LNG汽車高。“氫能在交通領(lǐng)域潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)主要集中在使用環(huán)節(jié),由于車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)儲(chǔ)氫壓力高,氫分子小且容易泄漏,但如果儲(chǔ)氫系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)到位,燃料電池汽車進(jìn)入受限空間可以保證安全。”
多元應(yīng)用帶來(lái)新風(fēng)險(xiǎn)
“雙碳”目標(biāo)下,氫能不再局限于化工領(lǐng)域,也由此帶來(lái)諸多新變化。在楊福源看來(lái),最重要的變化之一就是更多非專業(yè)群體接觸氫氣,更多用氫場(chǎng)景出現(xiàn),廣泛用氫的氫能社會(huì)出現(xiàn)新挑戰(zhàn)。“不熟悉氫或?qū)錄](méi)有安全概念,并且試圖濫用氫,都會(huì)引致安全風(fēng)險(xiǎn)。
具體哪些應(yīng)用場(chǎng)景存在風(fēng)險(xiǎn)?楊福源指出,首先是二手高壓儲(chǔ)氫容器安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)不到位的風(fēng)險(xiǎn)。“比如,氫氣瓶使用循環(huán)次數(shù)是1萬(wàn)次,已充放8000次,后面2000次使用過(guò)程中儲(chǔ)氫瓶的安全狀態(tài)不能保障,另外儲(chǔ)氫瓶是否存在撞擊等情況對(duì)安全狀態(tài)也有影響。“在這一點(diǎn)上,科技部近年成立了一些研究課題,重點(diǎn)研究解決儲(chǔ)氫瓶的安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)難題。”
“其次,是氫氣品質(zhì)監(jiān)控不力帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。”楊福源舉例稱,去年湖南郴州馬田鎮(zhèn)的爆炸事故,就是因?yàn)閷⒅瞥龅臍錃獯鎯?chǔ)于液化石油氣瓶,氫氣不純且氫氧混合點(diǎn)火能量極低,導(dǎo)致爆炸。“只要存在與空氣或氧氣摻混的可能,氫氣的安全風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)立刻提升,所以品質(zhì)監(jiān)控必須加強(qiáng)。”
“最后,是氫氣和其他高能量密度的可燃蒸汽或可燃?xì)怏w混合時(shí)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。”楊福源說(shuō),氫氣體積能量密度低且易燃,當(dāng)與其他高能量密度氣體混合時(shí),就能成為導(dǎo)火索并引發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。”
《中國(guó)能源報(bào)》記者了解到,隨著氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,加氫站等對(duì)技術(shù)工人的需求也在增加,重視并加強(qiáng)人為風(fēng)險(xiǎn)防控尤為必要。阮偉民認(rèn)為,應(yīng)提高操作人員的責(zé)任和安全意識(shí),經(jīng)培訓(xùn)持證上崗,嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程,做好技防設(shè)施的定期檢驗(yàn)和日常巡檢,才能將安全風(fēng)險(xiǎn)降至最低。
提升技術(shù)防范能力
面對(duì)更加多元、復(fù)雜的安全風(fēng)險(xiǎn),氫安全技術(shù)手段是全方位預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的首要利器。
楊福源指出,雖然從技術(shù)工人角度看,可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的流程操作培訓(xùn),預(yù)防重大安全風(fēng)險(xiǎn),但從用戶角度看,不僅無(wú)法實(shí)施培訓(xùn),用戶還可能出于好奇觸碰氫氣系統(tǒng),導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生,這屬于氫氣濫用場(chǎng)景。“對(duì)此,需要通過(guò)傳感器等氫安全技術(shù),讓氫氣裝備在濫用場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行,通過(guò)近場(chǎng)泄漏檢測(cè)加主動(dòng)防護(hù),實(shí)現(xiàn)氫安全級(jí)別從‘不傷人’提升到‘無(wú)風(fēng)險(xiǎn)’。”
“需要注意的是,目前涉及氫安全的相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有要求更具體的防范措施,防范安全問(wèn)題對(duì)企業(yè)而言也屬于成本增加。目前氫能發(fā)展處于初期階段,如果成本偏高,很多企業(yè)就沒(méi)有動(dòng)力在安全上投入更多,只需滿足法規(guī)基本要求即可。”楊福源坦言。
“總體來(lái)看,氫氣既不安全又很安全。”楊福源強(qiáng)調(diào),對(duì)氫氣的安全防范要做到如影隨行,比如泄漏檢測(cè)要快,并及時(shí)明確氫氣的去向和氫脆腐蝕等影響。還要提升氫安全技術(shù),包括材料技術(shù)、結(jié)構(gòu)工藝技術(shù)、中間的氫氣泄漏檢測(cè)技術(shù)、信息技術(shù)檢測(cè)技術(shù)以及防范機(jī)制和消防理念等,各環(huán)節(jié)相互配合共同防范風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生。
來(lái)源:中國(guó)能源報(bào) 記者 仲蕊
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