“雙碳”目標下，氫能的清潔屬性備受重視，隨著新的應用場景不斷增多，氫能安全風險管控也面臨新挑戰。在制氫過程中，如何做好各類大規模電解水制氫裝置和儲氫容器的安全防控；在氫氣儲運及使用過程中，如何應對高壓氣瓶充裝、卸車、加氫使用等過程的安全風險等。本版專題聚焦上述氫能安全課題，展示中國石化的應對之舉。

“雙碳”背景下，氫能成為我國能源轉型的重要戰略選擇，引領著新興產業和未來產業重點發展方向。2022年3月，國家發展改革委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃（2021~2035年）》，這是我國第一份氫能產業發展政策文件。該文件以實現“雙碳”為目標，明確了氫能是未來國家能源體系的重要組成部分。

氫能的生產、儲存和運輸常伴有易燃易爆、高壓、低溫、氫脆等風險。氫能產業安全快速發展的戰略需求與氫能安全技術基礎薄弱之間的矛盾，成為氫能產業面臨的主要瓶頸。

中國石化全力推動高質量氫能應用現代產業鏈建設，所屬安全工程研究院（以下簡稱：安工院）成立氫安全實驗室，定位于我國氫能安全創新中心、戰略咨詢與政策規制研究智庫、科技人才培養基地、技術標準供給基地，為我國氫能規模化利用和產業健康發展提供系統的安全技術支撐。他們基于系統安全及保護層安全防護理念，積極開展氫能風險防控，提出了氫能安全四原則——不泄漏、早發現、不積聚、防燃爆。

筑牢設備安全籬笆，避免氫氣泄漏

近年來國內外氫能產業發生多起安全事故，相關統計數據表明，氫氣泄漏導致的事故數量約占一半以上。氫能風險防控要抓在源頭，筑牢設備安全籬笆，確保臨氫設備不發生泄漏。

我國臨氫設備普遍面臨國產率低、使用周期短、失效數據庫缺失等突出問題，核心在于高壓臨氫設備具有的共性，即材料在高壓氫環境中的氫損傷和零部件在長周期服役過程中的疲勞失效。

安工院提出“搭建測試平臺、研究損傷機理、提出質量管控體系并實現設備安全”的總體路線，認為研發高壓氫原位測試裝備，進而建立配套測試方法，是解決上述問題并實現臨氫設備設施本質安全的關鍵。

安工院針對材料的氫損傷等問題，搭建高壓氫環境原位疲勞及拉伸試驗平臺，開展高壓臨氫材料相容性研究，揭示高壓臨氫材料氫致損傷機理，構建臨氫金屬材料性能指標體系；針對零部件長周期運行可靠性、低周疲勞損傷等問題，搭建氫環境的氣密性、耐久性和火燒性能等的研究試驗平臺，開展在役儲氫容器及關鍵零部件原位檢測技術研究，獲得零部件/設備的失效模式等關鍵失效數據，構建高壓臨氫零部件/設備全生命周期疲勞壽命預測模型和安全指標體系，從而在本質安全上支撐材料測試、研發和設備選型及國產化。

安工院建成了中國石化首套140兆帕高壓臨氫材料與零部件研究測試平臺，包括140兆帕高壓氫高低溫環境疲勞拉伸測試平臺、400兆帕靜壓爆破測試平臺、-50~150攝氏度極限溫度壓力疲勞測試平臺、140兆帕氫氣壓力循環、氣密性測試平臺等，并針對高壓氫用金屬/非金屬材料及臨氫零部件（如閥門、軟管等）開展140兆帕壓力下材料相容性、零部件可靠性測試，支撐高壓臨氫零部件國產化研究，為中國石化氫能產業安全高質量發展提供有力支撐。

科技讓氫氣“現身”，助力氫氣泄漏早發現

與天然氣、汽油氣等不同的是，氫氣無色無味，泄漏后，人體無法感知，因而氫氣泄漏后的早發現是提升氫安全水平的重要一環，關鍵在于氫氣泄漏的有效檢測。

對于氫氣泄漏檢測，在制氫、儲氫、加氫和用氫等臨氫設備、管道集中布置區域內，應設置高靈敏度氫氣濃度檢測及報警系統，系統的設置應充分考慮泄漏后氫氣的擴散特性、風速、周圍環境等多種因素的影響，實現氫氣的有效檢測及報警。

據統計，1座加氫站內設備、管道連接位點有300余處，僅壓縮機橇內就有百余處，而壓縮機橇通常設置1~2臺固定式氫氣泄漏檢測報警器，面臨氫氣泄漏檢測覆蓋率低、可靠性差、無法實現泄漏定位等難題。同時，壓縮機、加氫機、卸氫柱等因操作頻繁，泄漏風險更高。

安工院自主研發了光學氫敏變色技術，形成了氫敏變色功能膠帶等相關技術產品，實現了氫氣泄漏快速檢測及精準定位，氫氣變色響應時間為1秒；環境耐受性超過1年，且變色前后顏色對比大，易于人眼辨識；能夠在室溫條件下5秒內自粘，具有安裝便捷的優勢。目前，該技術已在中國石化10余座加氫站、供氫母站等現場應用，助力氫氣泄漏早發現、早處置，提高了安全水平。

除了氫氣泄漏監測，也應高度重視氫氣火焰的準確識別。與天然氣、汽油火焰不同，氫氣火焰是一種淡藍色火焰，無論白天還是黑夜，人眼通常難以辨識。因此，氫能“制儲運加用”各環節需要根據檢測距離、覆蓋范圍、響應時間等因素選擇固定式氫火焰識別及報警系統，同時也要配備便攜式氫火焰監測儀。另外，不應使用烴類火焰探測器檢測氫氣火焰。

夯實場景安全設計，避免氫氣泄漏積聚

氫氣一旦發生泄漏，避免積聚是首先要考慮的問題。如果條件允許，所有臨氫設備設施均應在戶外，避免泄漏后氫氣發生積聚。在現場布置過程中，既要考慮站內建筑和設備設施布局對通風的影響，又要考慮城市規劃以避免周邊高層建筑或地形對風的阻擋等不良影響。對加氫機、加油機設置在同一罩棚下的油氫合建站，需要對原有的罩棚進行改造，譬如在頂部增加氫氣逃逸通道，防止氫氣在罩棚下積聚，同時考慮加氫、加油車輛的停靠位置、方向對空氣流動的影響，尤其要重點關注車輛排隊較多的加氫站。

安工院開發了基于計算流體力學（CFD）的快速后果分析軟件和風險定量評估工具，可兼顧計算精確性和快速性，對安全專業早期介入、提高工程設計水平起到重要作用。對放置在橇體結構內的臨氫設備設施，應保證橇體本身具有良好的通風性，不存在易積聚氫氣的部位。此外，橇體內部也要有合理的布局與間距設計，以滿足充分通風，包括正常運行時的自然通風及事故中的應急排風或鼓風，避免出現死角，并有相應點火源控制措施。針對外部氫氣大量泄漏進入半封閉空間的可能場景，橇體結構、站內及周邊建筑物的通風入口或空調進氣口，需要避開可能的氫氣泄漏點位，同時，盡量縮小半封閉空間，譬如封堵罩棚原有的夾層。這些都需要安全專業人員早期介入、評估并指導工程設計。

強化安全底線思維，杜絕氫氣燃爆事故

氫噴射火危害較大，臨氫設備設施科學的空間布局及合適的安全距離，對減輕氫噴射火危害十分重要。對重點建筑物或易發生氫噴射火的地方，設置防護墻、考慮被動防火設計也是減輕氫噴射火危害的重要舉措。

此外，可以考慮合理的抑爆、泄爆等主動和被動防護設計。通過噴灑超細粉末滅火劑等措施降低甚至抑制爆炸傳播，進而降低爆炸超壓。對橇裝設備，可通過采用輕質屋頂、輕質易碎墻等泄爆設施減輕氫氣爆炸產生的危害。對于站房、外操室等人員密集區，開展必要的抗爆改造也是重要的防護手段。

當然，這些舉措僅是氫氣燃爆事故發生后減輕危害的手段之一，更為關鍵的是確保氫氣不發生泄漏、泄漏后快速檢測并切斷、泄漏后的氫氣不發生積聚。

安工院組建氫能安全創新團隊，以“系統安全，層層設防”的理念指導學科建設和科技研發，針對氫氣泄漏擴散與燃爆行為規律及致災機制、高壓氫對材料/部件的損傷機理等關鍵問題，開展氫能安全基礎研究；聚焦氫能安全風險評估技術、臨氫材料與裝備安全技術、氫能安全防護技術與裝備、氫能安全標準體系構建等方向進行研發創新。

為強化我國氫能安全創新生態圈建設，推動氫能安全關鍵技術攻關，搭建氫能安全合作與促進平臺，建立健全氫能安全標準規范，提供氫能安全社會公共服務，在應急管理部指導下，安工院組建國家氫安全戰略聯盟，旨在通過重大科技任務引領，整合氫能行業資源和力量，形成“產學研用”組織網絡和創新平臺，加快氫能安全、應急技術研發應用，有效應對氫能產業鏈發展過程中面臨的新風險。