北京大兴加氢示范站的工程设计实践

何逸  

中国五洲设计集团有限公司 北京市西城区  100053

摘要：加氢站是氢能产业链中连接上游氢气资源和下游氢气应用的重要环节。本文结合北京大兴第一座世界级加氢站项目，从设计单位的视角介绍了加氢站在立项阶段的工作和流程；分析了各因素对加氢站选址的影响；指出了由本站的设计过程引发的对加氢站技术发展方向预测以及对设计单位的建议，以供共同探讨。

关键词：加氢站 工程设计 选址 安全

1引言

氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。《氢能产业发展中长期规划（2021-2035）》首次明确氢能是未来国家能源体系的组成部分，要充分发挥氢能对碳达峰、碳中和目标的支撑作用［1］。加氢站是氢能产业链中连接上游氢气资源和下游氢气应用的重要环节，是制约氢能产业的发展关键所在［2,3］。《规划》也提出“坚持需求导向，统筹布局建设加氢站，有序推进加氢网络体系建设。”

大兴加氢站位于大兴区黄村镇氢能示范区氢能科技园内，是目前全球最大的加氢站，总固定储氢量为3.1吨，日加氢量可达4.8吨，每天可为600-1000辆氢能汽车提供加注服务，主要服务对象为京东亚洲一号物流园氢能物流车。站内共有8台加氢机、16把加氢枪，可同时为16台燃料电池汽车提供加注服务。

由于大兴加氢站是北京首个对外运营的商业加氢站，该项目的审批、设计、建设、验收等方面经验都十分欠缺，加氢站归口管理还未明确，该加氢站的设计和建设经验为北京市后续加氢站项目论证、审查、决策提供了重要依据。

2 加氢站立项

设计单位在正式进行施工图设计之前，首先完成项目的规划综合实施方案（初步设计），并配合建设单位进行项目的立项备案，需要在北京市“多规合一”协同平台申报，并通过区发改委、区生态环境局、区园林绿化局、区民防局、市应急管理局等多部门的审查，取得建设工程规划许可，从而进一步开始施工图设计。审查重点是加氢站的选址方案的可行性和安全性，因此在初步设计阶段，设计单位的重点工作是明确加氢站选址方案以及比较详细的总平面图规划，要清晰描述加氢站的地理位置、综合考虑加氢站与站外构、建筑物的安全间距。

3 加氢站选址

加氢站项目选址好坏直接决定了项目的成败［4］，应从潜在市场、产业链协同、上游氢气资源等角度综合分析加氢站规划选址中需要考虑的主要因素［5］。大兴加氢站的选址充分考虑了大兴区当前阶段氢能行业发展的资源条件和实际情况。首先，大兴区政府在2020年将氢能产业发展规划提上日程，代表北京市作为京津冀燃料电池汽车示范区城市群的牵头城市，率先建设大兴国际氢能示范区，因此大兴区既有较高的地方产业扶持力度。再次，大兴区被燕山石化、天津渤化、张家口制氢厂等多处低成本氢源点有效覆盖，可保障氢源稳定供应。最后，大兴国际氢能示范区周边临近大型物流中心，建设加氢站有利于氢燃料电池汽车的推广应用，是理想的加氢站建站选址地。

4建筑工程设计及报审

站房、加氢罩棚、压缩机罩棚等建筑工程涉及的总平面图、建筑、结构、给排水、暖通、电气专业的施工图需要通过北京市数字化审图系统提交第三方审图单位审图，在得到本项目的北京市房屋建筑工程施工图设计文件综合审查告知书以及消防设计审查告知书后，项目方可施工。此过程大概需要1个月左右时间，因此在制定项目进度时应充分考虑这一因素。
5 安全设计

在开展施工图设计前，建设单位必须委托第三方机构编制安全预评价报告和针对工艺系统的HAZOP分析报告，设计单位结合以上两份报告编制安全设施设计专篇。在专家论证基础上，按照《危险化学品建设项目安全监督管理办法》（国家安全生产监督管理总局第79号令）规定，由建设单位向应急管理局提出申请，应急管理局出具相应审查意见。

考虑到北京市的特殊地位，大兴加氢站的设计根据安全专篇专家评审会的意见适当提高了设计标准。比如《加氢站技术规范》中要求在氢气长管拖车的储气瓶卸气端设置钢筋混凝土实体墙，大兴加氢站不但满足此要求，还在储氢瓶组与站房之间也设置了防爆墙，扩大了防爆墙范围，将储氢区域与加氢活动区域分隔。应专家要求，还在储氢瓶组上方增设湿式自动喷淋冷却系统，以防止夏天等酷热环境造成储氢瓶组的温度过高。

6 关于加氢站设计的一些思考

由于大兴加氢站是继2006年北京永丰加氢站之后的第一座大型商业加氢站，考虑到北京市的特殊地位和氢气的危险性，在本站设计文件的各项评审和审批过程中相关部门普遍较为保守，分析其原因可能在于以下几点：现行标准多年无更新，老标准偏保守。大兴加氢站在设计和建设时还未出台《加氢站技术规范》GB50516—2010（2021年版），建设时间与标准出台时间相隔10年，而这10年氢能行业发展迅猛，老标准的一些条文已不适合当今加氢站的建设需求。

目前社会上还存在“谈氢色变”的误区，普遍缺乏对氢气危险性的正确认识。从氢气的理化性质来说，氢气一旦泄露会迅速向上扩散，积聚爆炸气体的可能性远远低于天然气和液化石油气。即使发生爆炸，氢气的爆炸能量是常见燃气中最低的

［7］。当然我们要重视加氢站的安全风险和防范，但也不能过分放大它的安全风险。作为设计单位，应该深入研究加氢站工程设计过程中确实存在的安全隐患，关注储氢瓶组氢脆失效、氢气泄露扩散燃爆机理等关键技术的研究进展，严格按照相关标准和规范进行设计工作。

7 结语

本文根据实际工程经验，对加氢站工程设计过程中需要注意的方面进行了剖析，为今后北京市乃至全国类似项目的设计提供参考。

参考文献

［1］《氢能产业发展中长期规划（2021-2035）》

［2］潘向敏，梁阳，刘京京，王要娟。国内外加氢站发展述评及相关建议《交通与运输》，2020年第3期，97-101.

［3］王学军，基于加氢站建设的氢能源产业链分析，《中国氯碱》，2019年6月，第6期，1-4.

［4］刘飞。商业加氢站全过程项目管理探讨，《能源科技》，2020年10月，第18卷，第10期，78-82.

［5］陈天池。关于国内加氢站规划选址的几点思考，《上海化工》，2019年7月，第44卷第7期，23-27.

［6］狄伟，刘玮，刘飞，李育磊，商业加氢站的工程实践，《煤气与热力》，2020年4月，第40卷，第4期，B21-B24。

［7］肖海明，加氢站的安全风险及防范，《石油库与加油站》，2020年8月，第29卷，第4期，总第170期，28-33.