燃料电池汽车加氢站风险评价研究

发布时间：2021-05-16 10:47

　　面对能源安全和气候变化带来的双重挑战,人们迫切希望寻找到一种不依赖于化石燃料的新能源,而氢能正是在这种常规能源面临危机的情况下进入了人们的视野。在占据全球近一半氢能需求量的交通运输领域,氢能主要运用在燃料电池汽车上,而氢燃料电池汽车作为应对传统燃油汽车诸多弊端的一个重要研究方向,许多国家和组织已经在推动其研发和使用,加氢站作为燃料电池汽车发展过程中必不可少的一环,在其大规模商业化之前,必须充分研究氢气在各个环节的安全性以消除公众疑虑,确保产业健康发展。本文主要从加氢站的安全角度出发进行了一系列理论研究,主要研究内容及方法如下:（1）分析了HAZOP-LOPA这一新型半定量分析方法在储氢场站的适用性,并用该方法对某非现场制氢的高压氢气储氢型加氢站进行了案例分析,识别出了风险较高的场景并提出了降低风险的措施。（2）在利用HAZOP进行了初步场景辨识的基础上,结合SHIPP方法对某加氢站的泄漏保护层、扩散保护层、点火保护层进行了故障树分析,通过定性分析和定量分析识别出引起失效的主要风险因素,并根据分析结果提出降低风险的措施和建议。（3）针对高压氢气欠膨胀射流过程建立了理论模型,通过编程计算了... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：113 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 当前世界和我国的能源形势
        1.1.2 氢的基本性质及应用
        1.1.3 氢的安全问题
    1.2 氢能政策及发展概况
        1.2.1 国外政策及发展概况
        1.2.2 国内政策及发展概况
    1.3 文献综述
        1.3.1 风险评价方法研究现状
        1.3.2 氢气行为及后果研究现状
    1.4 研究内容和技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
2 氢的生产、储运方式及加氢站分类
    2.1 制氢方式
        2.1.1 化石燃料制氢
        2.1.2 电解水制氢
        2.1.3 新型制氢方式
        2.1.4 制氢方式对比
    2.2 储运方式
    2.3 加氢站主要设备
        2.3.1 压缩机
        2.3.2 储氢装置
        2.3.3 加氢机
    2.4 加氢站分类及工艺流程
    2.5 加氢站实例介绍
        2.5.1 加氢站概况
        2.5.2 工艺流程
    2.6 本章小结
3 加氢站危险辨识及失效概率分析
    3.1 HAZOP-LOPA分析法
        3.1.1 HAZOP方法
        3.1.2 LOPA方法
        3.1.3 HAZOP-LOPA法的应用
    3.2 故障树分析法
        3.2.1 故障树简介
        3.2.2 故障树的分析步骤
        3.2.3 加氢站氢气泄漏故障树
        3.2.4 结果分析
    3.3 本章小结
4 高压氢气储罐泄漏及其后果评价
    4.1 高压氢气泄漏模型
        4.1.1 高压氢气泄漏过程
        4.1.2 实际气体方程
    4.2 泄漏模型的理论计算方法
        4.2.1 储罐内及出口处参数计算
        4.2.2 名义喷嘴模型
        4.2.3 射流轴心浓度
    4.3 物理爆炸危害分析
        4.3.1 物理爆炸中的机械能
        4.3.2 物理爆炸中的超压
        4.3.3 物理爆炸中的冲量
        4.3.4 物理爆炸中超压及冲量的危害
    4.4 气云爆炸危害分析
    4.5 射流火危害分析
        4.5.1 射流火火焰辐射能力
        4.5.2 可视火焰长度
        4.5.3 射流火热辐射后果
    4.6 火球危害分析
        4.6.1 火球辐射能力
        4.6.2 火球热辐射后果
    4.7 本章小结
5 案例分析
    5.1 HAZOP-LOPA法在储氢站场的应用
        5.1.1 划分节点
        5.1.2 HAZOP分析
        5.1.3 LOPA分析
    5.2 加氢站后果评价
        5.2.1 物理爆炸危害计算
        5.2.2 气云爆炸危害计算
        5.2.3 射流火危害计算
        5.2.4 火球危害计算
    5.3 风险度量
        5.3.1 后果严重性评估
        5.3.2 风险等级评估
        5.3.3 风险可接受性准则
    5.4 安全管理措施
    5.5 本章小节
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录
    A.作者在攻读学位期间发表的论文目录:
    B作者在攻读学位期间取得的专利目录
    C.HSE风险矩阵
    D.学位论文数据集
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]加氢站高压氢气泄漏爆炸事故模拟及分析[J]. 李静媛,赵永志,郑津洋.  浙江大学学报(工学版). 2015(07)
[2]HAZOP-FTA综合分析方法在煤化工装置中的应用[J]. 陈全,张丽婷.  中国安全生产科学技术. 2013(07)
[3]加氢站定量风险分析研究[J]. 袁雄军,朱常龙,任常兴,葛秀坤,王凯全.  可再生能源. 2012(05)
[4]HAZOP分析中LOPA的应用研究[J]. 周荣义,李石林,刘何清.  中国安全科学学报. 2010(07)
[5]3种安全评价方法的集成研究[J]. 张其立,邱彤,赵劲松,王朝晖.  计算机与应用化学. 2009(08)
[6]加氢站风险评价研究现状与进展[J]. 李志勇,潘相敏,谢佳,马建新.  科技导报. 2009(16)
[7]加氢站氢气运输方案比选[J]. 马建新,刘绍军,周伟,潘相敏.  同济大学学报(自然科学版). 2008(05)

博士论文
[1]储氢系统意外氢气泄漏和扩散研究[D]. 李雪芳.清华大学 2015

硕士论文
[1]天然气管道泄漏气云的爆炸危害研究[D]. 李静静.中国石油大学 2010
[2]基于故障树分析的电力变压器可靠性评估方法研究[D]. 周婧婧.重庆大学 2009



本文编号：3189554