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加氫站與加油站合建可以有效解決用地審批困難、選址受限、遠離終端客戶及管理成本高等問題。通過功能設施分區(qū)，共用給水和排水、供電、站控及安防系統(tǒng)，可最大限度地降低合建站建設管理成本，節(jié)約土地資源，實現加油與加氫合建站的可持續(xù)發(fā)展。簡要分析了油氫合建站的優(yōu)勢，從功能分區(qū)、建設方案、建站等級、安全管理及日常運維等多角度介紹了合建站的特點; 剖析了國內外加氫站建設標準和規(guī)范發(fā)展現狀，以《加氫站技術規(guī)范》GB 50516—2010 為切入點，對我國加氫站設計與建設標準的制定提出了合理化建議。分析結果可為加氫站項目建設或標準、規(guī)范修編提供參考。

氫能因其具有清潔、高效、安全、可持續(xù)發(fā)展的特性，被視為 21 世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉矗?］。氫能社會建設步伐的快速推進，對緩解能源緊張與環(huán)境污染問題顯得尤為重要［2］。歐美、日本等國和地區(qū)制定了詳細的氫能產業(yè)規(guī)劃和發(fā)展路線圖。我國高度重視氫能和燃料電池產業(yè)發(fā)展，得到了國家多部委、地方政府的持續(xù)關注［3－6］。國家將推進加氫站建設寫進 2019 年政府工作報告，意在推動氫能基礎設施建設?！吨袊鴼淠墚a業(yè)基礎設施發(fā)展藍皮書( 2016) 》首次提出了中國氫能產業(yè)的發(fā)展規(guī)劃圖，提出到 2020 年實現 5 000 輛級規(guī)模在特定地區(qū)公共服務用車領域的示范應用，建成 100 座加氫站; 2025 年實現 5 萬輛規(guī)模的應用，建成 300 座加氫站; 2030 年實現 100 萬輛燃料電池汽車的商業(yè)化應用，建成 1 000 座加氫站［7］。

加氫站在國內起步較晚，設備供應商設備質量、工程建設及現場運營水平參差不齊［8－12］。國家、地方層面對加氫站方面的規(guī)劃、標準建設相對滯后。與氫能產業(yè)鏈相關的技術標準、行業(yè)規(guī)范也在加緊制定和完善中［13－16］。加氫站大多選址離目標市場較近的區(qū)域，用地十分緊張，由于加氫站介質的特殊性及高壓力等級，其安全、穩(wěn)定及可靠運行問題備受社會關注［10，14，16］，因此管理部門在新建加氫站用地、環(huán)評審批等環(huán)節(jié)比較謹慎。

我國約有 10 萬座加油站［17］，加油站遍及祖國的大江南北，改造加油站為加油加氫合建站僅需在原有加油站內新增氫氣相關設施，解決現有加氫站土地規(guī)劃、行政審批等問題。同時由于燃料電池車的大規(guī)模推廣，必然導致燃油車數量減少、汽柴油需求的降低。將加油站改造為油氫合建站可以盤活加油站資產，提高土地使用效率，靠近終端客戶，便于統(tǒng)一管理，減少危險性場所數量，因此，對于加油站與加氫站的合建進行探討是很有必要的。

▊1油氫合建加氫站優(yōu)勢

油氫合建站是依靠已有加油站而建，被認為是目前加氫站建設的最佳方式。部分加油站具備油氫合建站的基本條件，有足量的土地以及跟周邊設施的距離滿足加氫站技術規(guī)范( GB 50516—2010) 的要求［18］。這不僅可以有效節(jié)約土地成本，而且可以依靠已有加油站銷售網絡，帶來比較穩(wěn)定的客戶，形成一個可持續(xù)發(fā)展的加氫基礎設施推廣新模式，從而體現出建設油氫合建站的可行性。同時，現有加油站已有多年運營經驗，在設備維護、安全管理以及人員素質方面都有得天獨厚的條件，為油氫合建站的建設和示范運行提供了基本保障。

油氫合建站模式主要優(yōu)勢在于: ①可以有效、快速地解決加氫站的規(guī)劃布局和建設問題; ②節(jié)約土地，減少城市近郊、遠郊土地供應壓力; ③油氫共存，靠近終端客戶，方便車輛加注氫氣; ④合理利用現有加油站人力資源和管理制度，便于統(tǒng)一管理，提升加氫站運營管理水平; ⑤油氫合建站可以減少危險性場所數量，尤其是城市建成區(qū)危險性場所數量，有利于保障城市居民生命安全。

鑒于加氫站建設和運營的經濟性是制約其發(fā)展的關鍵因素，綜合分析來看，油氫合建站是滿足未來相當長時間內油、氫燃料電池車共存期能源補給的最佳方式。

▊2 合建站建設方案及要點

2. 1 功能分區(qū)

油氫合建站總圖布置需要考慮兩方面因素，一個是合建站內設施之間，以及站內與站外建構筑物的安全間距［19］; 一個是功能劃分，滿足合建站內加油、加氫車輛的合理車行流向。

油氫合建站需要實現功能區(qū)嚴格劃分和相對隔離，確保合建站內加油、加氫安全。一般而言，將合建站分為加油設備區(qū)、加氫設備區(qū)、加油加注區(qū)、加氫加注區(qū)、商業(yè)區(qū)等五個功能區(qū)域。根據合建站實際情況，功能區(qū)域可以靈活調整。加油區(qū)和加氫區(qū)地面設置隔離溝，或者加氫區(qū)地面略高于加油區(qū)，避免逸散的油氣向加氫區(qū)擴散。

加氫設備區(qū)設置有長管拖車、卸氣柱、壓縮機、儲氫罐或儲氫瓶、順序控制盤、冷水機組或冷凍水機組等設施。從減少占地、便于管理等角度出發(fā)，加氫設備區(qū)的設備多采用模塊化設計，縮短現場施工周期。加氫設備區(qū)多采用封閉管理模式，利用柵欄或圍墻等形式形成封閉區(qū)域，防止非工作人員進入。

2. 2 建設方案

兩種常見的合建站平面布置方案分別如圖 1、 圖 2 所示。針對既有加油站內增設氫氣加注功能，可以采用固定儲氫設施和移動儲氫設施兩種模式。

如圖 1 所示，在站房東側增設加氫區(qū)域，在此區(qū)域內完成卸氫、壓縮氫氣、儲存氫氣和氫氣加注。此區(qū)域為圍墻或柵欄形成的封閉區(qū)域，設置有警示標志，嚴禁人員隨意進入該區(qū)域。另外，可以利用現有加油島改造為加氫島［20］，加氫島和加油島可共用一個罩棚或做簡單的改造，不需要進行額外建設，如圖 2 所 示。為了減少車輛、人流對加氫管線布置的影響，加氫島與儲氫罐之間管線設置于管溝內，在不填沙情況下管溝上鋪設帶孔蓋板，防止氫氣聚集; 在管溝填沙情況下可以鋪設不帶孔蓋板。

新建油氫合建站，需要綜合考慮站址選擇、油氫的預期需求量、氫氣氣源的遠近、與周邊設施的安全距離等多重因素。合建站的設備布局需要滿足安全間距、環(huán)保、消防安全相關標準和規(guī)范要求。加油加氫車輛進出站的路由優(yōu)化，避免加氫車輛與加油車輛相互干擾。

普通加油站電力容量在 50 kVA 左右，增設加氫設施后，需要進行電力擴容以滿足用電負荷。根據國家 標 準《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》GB 50052— 2009 的規(guī)定，加氫站用電負荷等級按照三級負荷設計。為便于統(tǒng)一管理，加油站控制需求建議整合到加氫站自控系統(tǒng)中。可燃氣體檢測儀系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)、安防監(jiān)控系統(tǒng)、聲光報警系統(tǒng)需要進行集中管理。站內地坪雨水通過明溝及雨水口收集，通過雨水管道輸送出邊界，最終進入市政污水管道，進市政污水管道前設置隔油設施。站內給水、消防系統(tǒng)主要依托市政給水管網及消防設施，并根據規(guī)范要求設置手提式及推車式小型滅火器。

2. 3 合建站等級

現行國家標準《汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范》GB 50156—2012( 2014 年版) 中第 3. 0. 9 條( 見 表 1) 規(guī)定了加油站等級。

按照《加氫站技術規(guī)范》GB 50516—2010 規(guī)定，加氫站對站內氫氣總容量和單罐容量進行了限定，參見表 2。目前加氫站大多為三級加氫站或二級加氫站，一級加氫站數量極少。由于氫氣壓力高，單罐容量少有大于 500 kg，均能滿足標準要求。

油氫合建站的等級劃分參見表 3。從表中可以看出，一級加油站內不得合建加氫站，二級加油站內與二級加氫站、三級加氫站合建后上升為一級油氫合建站，兩種等級的三級加油站與二級加氫站合建后均升級為一級油氫合建站，三級加油站( 30 m3≤ V≤60 m3 ) 與三級加氫站合建時，升級為二級油氫合建站，三級加油站( V≤30 m3 ) 與三級加氫站合建時，仍為三級油氫合建站。

現有加油站增設加氫站，除了需要符合城市規(guī)劃、環(huán)境保護和節(jié)約能源外，還需要滿足消防安全。另外，根據標準規(guī)定，在城市建成區(qū)內不應建設一級加氫加油合建建站。

2. 4 合建站的安全問題

為確保加氫站的安全穩(wěn)定運行，不論是在加氫站選址、設備布局、工藝及工程設計階段，還是設備選型、施工、驗收、運營過程，都必須嚴格按照相關標準和規(guī)范開展工作。如: 指導加氫站設計的《加氫站技術規(guī)范》GB 50516—2010、《加氫站安全技術規(guī)范》GB /T 34584—2017 等。GB 50516—2010 對站址選擇、總平面布置、安全間距、加氫工藝與設施、消防與安全設施、建筑設施、給排水、電氣裝置、施工安裝驗收及運營管理等方面做了明確的規(guī)定。合建站內加氫機、儲氫罐、壓縮機間、可燃氣體調節(jié)閥組間與加油站內埋地油罐、加油機、密閉卸油點、站房的間距見表 4。國外加氫站工藝設備布置緊湊，與國外同類型加氫站安全間距相比，我國規(guī)范的安全間距仍有縮減的空間，從而利于用地布局。

氫氣的爆炸極限 4. 0% ～75. 6%( 體積濃度) ，在設備布置、頂棚設計等需要考慮泄漏氣體擴散條件，避免氫氣的積聚［21］。氫氣燃燒時的火焰無顏色，肉眼不易察覺，因此具有較高的火災危險性。一般應在壓縮機、儲氫罐附近及加氫機頂部設置 1%氫濃度探測和紅外火焰探測裝置，站內布置地震監(jiān)測設施。

2. 5 合建站的運維

在油氫合建站運維方面，為了滿足終端用戶燃油或氫氣需求，在加油站入口合適位置標注本站是否具有氫氣加注服務功能，將加氫區(qū)和加油區(qū)進行區(qū)分，避免燃油加注車輛擠占加氫車輛位置。

在加氫站運營安全管理方面，加氫站運維人員上崗前必須經過專業(yè)培訓，持證上崗; 安排專職安全人員巡查，對安全閥、控制閥等定期校驗; 卸車、加注過程要有專人進行操作; 定期按規(guī)定的路線或先前制定方案進行巡檢，發(fā)現問題及時處理或向上級匯報，確保巡檢路線、逃生通道的通暢。站內需要制定詳細的操作規(guī)定和管理制度，尤其是應急預案的制定和定期進行演練，根據實際情況進行預案的完善。

如果氫氣管道鋪設在管溝內，管溝內積水需要及時外排，避免氫氣管線浸泡在水中。加氫設施區(qū)域需要設置圍欄或圍墻，防止無關人員進入加氫站工藝設備區(qū)、控制室，嚴防明火; 加氫槍軟管氣密性檢查，定期更換。

▊3 合建站標準淺議

3. 1 國外加氫站標準現狀

歐美、日本等國家是最早開展氫能技術開發(fā)與應用的國家。據不完全統(tǒng)計，國外針對燃料電池用氫氣加注站制定了專門法規(guī)、標準的國家有近 10 個，例如: 美國《NFPA 2》、英國《BCGA CP33》、日本《高壓氣體保安法》、德國《VdTV Merkblatt》、韓國《KGS FP216》、法國《la rubrique N1416》及意大利《Ｒegulation 2006－08－31》［22］等。除此之外，美國動力機械工程師協(xié)會( American Society of Mechanical Engineers，ASME) 發(fā)布的 SAE J2601—2016; 國際標準化組織( ISO) 發(fā)布的 ISO/TS 19880 等技術標準，對加氫站、氫能產業(yè)相關領域做出了明確規(guī)定。

3. 2 國內加氫站標準現狀

國內氫能和加氫站標準大多是近十年頒布的，主要集中在加氫站設計、建設、安全及關鍵設備等。

表5 列出了部分氫能及加氫站相關標準。2005 年國家建設部和質監(jiān)局聯合頒布了升級的《氫氣站設計規(guī)定》GB 50177—2005，對國內新建、改建、擴建氫氣站、供氫站及廠區(qū)設計提供依據; 2010 年國家建設部和質監(jiān)局再次聯合頒布了《加氫站技術規(guī)范》GB 50516—2010，對國內加氫站設計、建設起到了積極的指導作用。2019 年 8 月國家住房和城鄉(xiāng)建設部委托中國石化集團公司主持修編《汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范》，修訂的主要內容之一是增加油氫合建加氫站的技術要求，以適應氫燃料電池汽車的發(fā)展。2020 年 6 月 12 日住房和城鄉(xiāng)建設部公布了《汽車加油加氣加氫站技術標準( 征求意見稿) 》《加氫站技術規(guī)范( 局部修訂條文征求意見稿) 》，征求意見稿分別對原標準進行了局部的修編和內容補充。

3. 3 加氫站技術規(guī)范討論

《加氫站技術規(guī)范》GB 50516—2010，為國內加氫站、合建加氫站工程設計、設備采購、施工及驗收等提供了依據，是加氫站安全運行必須遵守的技術標準之一［23］。2010 版加氫站技術規(guī)范發(fā)布時，國內加氫站建設屈指可數，對加氫站建設實際情況考慮較少，加氫站技術規(guī)范部分條款操作性不強。隨著近年來加氫站建站步伐的加速推進，在加氫站工程設計、建設方面出現了一些亟待解決的問題。

3. 3. 1 加氫站管線共溝設置問題

《加氫站技術規(guī)范》GB 50516—2010 中 6. 5. 6 條“站區(qū)內氫氣管道明溝敷設時，不得與空氣、汽水管道等共溝敷設; ”該條是強制性條文，在條文解釋中提到，氫氣管道不得與空氣管、給排水管等無關管道共溝敷設，以避免在明溝內出現明火作業(yè)。結合日本、歐美等國加氫站建站情況及當前國內加氫站建設實際，建議取消氫氣管道不得與空氣、汽水管道等共溝敷設之規(guī)定。簡要分析如下:

(1) 加氫站內常見管道類型有: 氫氣管、放散管、循環(huán)水管、冷卻液管、冷凍液管及氮氣管等。氫氣管道內是高壓易燃易爆的氫氣，其余均為惰性介質管線。即使共溝敷設，也不會帶來額外的易燃、易爆介質。從危險性技術層面看，共溝敷設并無不妥。

在進行加氫站設計、建設中，由于氫氣管道與其他管道不能共溝敷設，所以至少需要設置兩條管溝。兩條溝不僅增加了工程量，而且由于管溝上需要鋪設帶有通氣良好的孔或條縫蓋板［21］，車輛來回碾壓帶來潛在的危險，一條管溝則降低了被車輛碾壓破壞的可能性。

(2) 氫氣管溝在爆炸危險區(qū)劃分通常劃分為 1區(qū)或 2 區(qū)。在爆炸危險性區(qū)域進行動火作業(yè)，需要到相關部門辦理動火作業(yè)票審批手續(xù)。由于加氫站內配套設施管線彼此關聯，配套管線出現問題，加氫站也不能正常運行。如果確實需要對共溝敷設的管道進行明火作業(yè)，此時加氫站是停止氫氣卸氣、壓縮和氫氣加注作業(yè)的，甚至將管溝內氫氣管道中的氫氣進行臨時放散。從加氫站安全運營、維護管理層面看，健全的管理制度也能將共溝敷設明火作業(yè)的危險性降至最小。

綜上，從技術、管理及實際運行角度綜合分析，氫氣管道可以與加氫站相關的放散管、循環(huán)水管、冷卻液管、冷凍液管及氮氣管等共溝敷設。

3. 3. 2 罩棚形式

《加氫站技術規(guī)范》GB 50516—2010 中 8. 0. 3 條: “加氫島、加氫機安裝場所的上部罩棚應符合下列規(guī)定: 罩棚內表面應平整，坡向外側不得積聚氫氣?！痹摋l文是強制條文，必須執(zhí)行，但實際可操作性較差。建議直接刪除或修改為“罩棚內表面應平整，不得積聚氫氣?！弊鳛橐?guī)范/標準，不應該限制罩棚的具體坡向形式。

(1) 8. 0. 3 條的條文解釋中提到，據調查，國內外已建成加氫站的加氫機部分均采用四面或三面開敞的上部設置罩棚形式。這種做法既有利于氫氣的擴散、人員疏散和消防安全，又有利于氫能汽車加氫作業(yè)的操作。該條文解釋未提到上部設置罩棚的具體形式，條文與解釋不對應。

(2) 加氫機頂部罩棚一方面是為加氫機遮雨、避免陽光長時間照射，另一方面也是為氫氣加注操作人員、加氫用戶提供一個相對舒適的環(huán)境。罩棚設置必須滿足氫氣不積聚的要求，不應該限制罩棚的具體坡向形式。如圖 3 所示，罩棚坡向內側，也不會積聚氫氣。

3. 3. 3 不發(fā)火地面

《加氫站技術規(guī)范》GB 50516—2010 中 8. 0. 10 條“有爆炸危險房間或區(qū)域內的地坪，應采用不發(fā)火花地面?！贝丝钜?guī)定缺乏必要的數據支撐，建議改為: 有爆炸危險房間的地坪，應采用不發(fā)火花地面，或者刪除此條款。

不發(fā)火花地面的設置借鑒《汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范》GB 50156—2012，第 5. 0. 5 條加油加氣作業(yè)區(qū)內，不得有“明火地點”或“散發(fā)火花地點”。氫氣的密度為 0. 089 8 kg /m3，遠低于空氣的密度 1. 293 kg /m3 和天然氣的密度 0. 716 kg /m3，一旦泄露很容易向上擴散，不易在設備或建筑低處積聚［24－25］，即泄漏的氫氣向上運動，地面產生的火花是否能引燃氫氣，建議委托專業(yè)機構開展氫氣泄漏與發(fā)火地面燃燒/爆炸危險性實驗研究，不能直接將加油加氣站的“明火地點”或“散發(fā)火花地點”引用過來。氫氣易擴散且擴散水平半徑小，主要向上擴散的特性，決定了室外地坪不需要采用不發(fā)火地面。

3. 3. 4 其他方面

(1) 建議明確 3. 0. 2 條中長管拖車的容積是否包含在儲氫罐總容量內。

(2) 6. 5. 4 條放空管道的阻火器設置。LNG 站標準中要求排放管不設置阻火器。建議研究阻火器設置的必要性，并提出阻火器設置位置與阻火器型式說明。

(3) 在術語說明中補充建議說明可燃氣體壓縮機間、可燃氣體調節(jié)閥組間，避免使用過程的誤解。

▊4 合建站建設存在的問題與建議

近年來，各地相繼出臺氫能產業(yè)規(guī)劃，氫能基礎設施建 設 呈 現 迅 猛 發(fā) 展 態(tài) 勢［26］。截 至 2020 年 1 月，中國已建成加氫站 61 座，其中建成油氫合建站 4 座( 詳見表 6) 。據不完全統(tǒng)計，2020 年底將建成超過 100 座加氫站，其中大部分是油氫合建站、氣氫合建站或油電氫合建站等。在眾多合建站類型中，油氫合建站被認為是最具發(fā)展?jié)摿Φ哪茉醇幼⒄尽?/p>

4. 1 存在問題

針對合建加氫站/加氫站建設瓶頸問題，梳理了以下 7 個影響其發(fā)展的主要因素:

①加氫站歸口管理不明、審批流程復雜，作為新生事物，加氫站的地方管理部門歸屬不明確，將加氫站作為?；饭芾磉€是能源供應站管理，各地做法不一;

②加氫站設計、建設、施工人員能力參差不齊、管理不到位;

③站內制氫加氫站的土地性質，如按照工業(yè)用地審批在站制氫，除新批加氫站用地外，在現有加油站、加氣站內增加制氫設施，土地性質從商業(yè)用地變?yōu)榱斯I(yè)用地，很難通過政府審批及消防驗收;

④合建站標準缺失，現行加氫站標準可操作性差，安全間距遠大于國外同類加氫站［22］。國內具備增上加氫設施的加油站不足十分之一，嚴重阻礙了油氫合建站的發(fā)展;

⑤加氫站建設成本過高，尤其是 70 MPa 氫氣加注壓力等級的壓縮機、儲 氫 罐、加氫機等核心設備，高壓控制閥門、儀表、管件等核心設備主要依賴進口;

⑥加氫站尚未形成網絡，運營氫燃料電池車少，終端氫氣加注價格高，加氫站綜合運維成本居高不下，收支不平衡;

⑦油氫合建站技術管理人才缺失。

4. 2 合建站建設建議

為加快加氫站建設進度，助推氫能社會的建設步伐。建議從以下幾方面著手:

①從產業(yè)政策方面，需要做好油氫合建加氫站具體規(guī)劃發(fā)展路線圖，明確地方主管部門、細化審批流程; 地方企業(yè)及協(xié)會組織積極爭取國家的財政支持和當地政府財政投入，希望國家在合建站稅費等方面予以支持;

②從標準規(guī)范方面，《加氫站技術規(guī)范》GB 50516—2010 頒布實施距今已近 10 年，2020 年 6 月發(fā)布的征求意見稿中可以看出，尚存在有影響加氫站發(fā)展的強制條款需要修改。進一步結合國內加氫站建站實際，開展系統(tǒng)安全實驗論證和評估，讓指導加氫站建設的規(guī)范更具科學性、合理性和可操作性;

③從氫氣管理方面，需要對加氫站進行綜合評估，將氫氣作為一種能源供給形式，而非?；愤M行管理;

④從加注壓力等級和氫源方面，以 35 MPa 氫氣壓力加注為主，逐步過渡到 70 MPa 為主，以離站型加氫站為主，兼顧在站制氫型加氫站，優(yōu)選發(fā)展電解水制氫、天然氣水蒸氣重整制氫撬裝技術;

⑤相關單位、科技媒體大力開展人民群眾的氫能科普工作，避免出現“談氫色變”的現象。

▊5 結論

通過本文分析可知，油氫合建站需要做好功能分區(qū)，嚴格落實站安全間距和合建站等級，依托于加油站內的給排水系統(tǒng)，共用變配電、站控及安防系統(tǒng)，最大限度地降低合建站建設管理成本。油氫共存，解決了加氫站規(guī)劃布局問題，節(jié)約了土地資源;靠近終端客戶，有利于氫能示范推廣; 統(tǒng)籌安排，利用現有加油站人力資源和管理制度，提升加氫站運營管理水平，實現加油與加氫合建站的可持續(xù)發(fā)展。

為了實現油氫合建站大規(guī)模推廣，油氫合建加氫站相關技術規(guī)范有待于進一步完善。希望本文的分析可以為油氫合建加氫站的標準修編、技術研究工作提供技術參考。

綜上所述，油氫合建加氫站具有顯著優(yōu)勢，在氫能社會建設過程中需要提高對合建站的重視。因 此，在全國范圍內示范推廣油氫合建站建設具有重大的現實和社會意義。

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