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文档简介

ICS

团体标准

T/CECA-G00XX—2020

质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢

质量管理风险评价程序

Riskassessmentprocedure-Qualitycontrolforhydrogen-

Fuelforprotonexchangemembranefuelcellvehicles

标准征求意见稿

2020-XX-XX发布2020-XX-XX实施

中国节能协会发布

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

本文件由北京低碳清洁能源研究院提出。

本文件由中国节能协会归口。

本文件起草单位:北京低碳清洁能源研究院、中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院、佛

山绿色发展创新研究院、中国标准化研究院、中溶科技股份有限公司、北京佳安氢源科技股份有限公司

本文件主要起草人:何广利、刘聪敏、翟俊香、王亚敏、徐广通、鲍威、张邦强、杨燕梅、李秋园、

李世刚

质子交换膜质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢

质量管理风险评价程序

1范围

本标准规定了氢质量风险评价的基本原则和具体程序,确定杂质出现的概率分级、杂质对燃料电池

汽车的影响程度分级和风险评价的分级,还给出了降低质量风险的方法。

本标准适用于质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢的质量管理。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的

修改单(不包括勘误表的内容)或修订版均不适用于本规范。然而,鼓励根据本规范达成协议的各方研

究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本规范。

GB/T37244质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气

GB/T24499氢气、氢能与氢能系统术语

GB50516-2010加氢站技术规范

GB31138-2014汽车用压缩氢气加气机标准

ISO19880-1氢气.燃料站.第1部分:一般要求ISO14687-2氢燃料.产品规格.第2部分:道路车辆用质子交换

膜(PEM)燃料电池的应用

ISO19880-8氢气.燃料站.第8部分:燃料品质控制

3术语和定义

3.1风险评价(RiskAssessment)

由风险分析及风险评定组成的全过程。

3.2风险分析(RiskAnalysis)

系统地运用可获得的信息识别风险和评估风险的过程。

3.3风险评定(RiskEvaluation)

根据风险分析结果,确定是否需要降低风险的过程。

3.4残余风险(ResidualRisk)

采取保护措施后仍存在的风险。

4风险评价程序

4.1评价原则

通过对制、储、输、注全过程的不同环节杂质出现的概率、杂质对燃料电池影响严重程度两个维度

进行综合评价,对氢气供应全过程进行风险识别,依据评价结果制定改善措施,实现燃料电池车用氢气

品质保障。

4.2风险评价方法

风险评估方法确定每种杂质超过GB/T37244规定的规格阈值的概率,并评估燃料电池汽车每种杂

质的严重程度。在进行有效的风险评估时,数据集的可靠性很重要。风险评估的输出是对风险范围的定

性描述。

4.3评价过程

风险评价分为风险分析和风险评定两个阶段,如图1所示。首先对燃料氢进行组分分析并确定气阈

值,接下来分析燃料氢在制取、储运、加注环节各杂质超出阈值的可能性,然后分析杂质对燃料电池汽

车影响严重程序。基于以上分析结果,进行风险评定,确定严重程度。根据严重程序判断是否需要降低

风险,如果需要降低风险,则设计方案,并开展质量试验检测,并根据结果再次进行风险分析;如果判

断不需要进行降低风险,则可以认定过程质量达标,且制、储、运、加注全过程风险可以接受。

图1风险评价的逻辑过程

5杂质出现的概率分级

表1对于不同类型杂质超出阈值发生的概率进行分类。

表1杂质出现的概率分级

概率等级概率名称描述出现频率

概率等级概率名称描述出现频率

0几乎不可能该杂质从未超出阈值从不

1不大可能业内人员认为该杂质会在供应链中出现10-6

2极少该杂质每年出现一次或以上10-5

3很可能该杂质在特定位置反复出现10-4

4频繁该杂质定期出现经常

如果该杂质出现频率未知,则假定为最严重的等级。

进行风险分析时,应考虑氢气供应商、加氢站建设方、加氢站设备安装方的经验与熟练程度。

6杂质对燃料电池汽车的影响

6.1杂质对燃料电池汽车的影响程度分级

表2为杂质对燃料电池汽车的影响程度分级标准。共分为5个级别,分别是无影响、影响较小、可逆

性损害(需要特定的轻度维护,车辆仍可运行)、可逆性损害(需要特定的及时维护,渐进式功率损耗,

但不影响车辆安全)和不可逆性损害(断电或车辆停驶危及安全、需要重大维护)。

表2杂质对燃料电池汽车的影响程度分级

所造成影响类型

对燃料电池汽车的影响

严重程度

或损害性能影响暂时性的硬件影响永久性的硬件影响

0·无影响无无无

·影响较小

·暂时性断电

1有无无

·对硬件无影响

·车辆仍可运行

·可逆性损害

2·需要特定的轻度维护有或无有无

·车辆仍可运行

·可逆性损害

·需要特定的及时维护

3有有无

·渐进式功率损耗,但

不影响车辆安全

4·断电或车辆停驶危及有有无

安全

·不可逆性损害

无有

·需要重大维护(如更

换电堆)

影响车辆安全的损害,无论是暂时性的还是永久性的,均归为严重程度4;其他暂时性损害归为严重程度1、2或3。

6.2各杂质对燃料电池汽车的影响

根据GB/T37244规定的杂质种类及超标范围确定在该浓度范围内对燃料电池汽车的影响严重程度。

表3各杂质对燃料电池汽车的影响

GB/T37244严重程度

严重程度

杂质规定的阈值(从GB/T37244要求1级值

(大于1级值)

[μmol/mol]的阈值至1级值)

非氢气体总量300UDbUDb4

氦He300UDbUDb4

bb

总氮和氩N2Ar100UDUD4

bb

氧O25UDUD4

二氧化碳CO22134

一氧化碳CO0.22-3c14

甲烷CH410013004

水H2O54NA4

总硫按H2S计0.0044NA4

氨NH30.14NA4

c

总烃按CH4计21-4NA4

甲醛HCHO0.012-3c14

甲酸HCOOH0.22-3c14

总卤化合物0.054NA4

最大颗粒物浓度1mg/kg4NA4

关键点

UD:未确定

NA:不适用

A该阈值符合GB/T37244的要求。

b因为尚未对此进行任何具体研究,所以表中该杂质(从GB/T37244要求的阈值至1级值)的严重程度和1级值是未确

定的;应根据新阈值对其进行修改。

c在获得更多具体数据前,该杂质严重程度宜考虑设定为更保守的分级。

d最大颗粒物浓度的单位为mg/kg。

7风险评定的分级

通过表1和表2相结合确定特定杂质在特定的制、储、输、注环节中最终风险等级,如表3所示:

表4风险评定的分级

严重程度

杂质出现频率概率等级

01234

频繁:经常4+****

很可能:10-43+0***

极少:10-52++0**

不大可能:10-61+++0*

几乎不可能0+++++

+0*

风险评定等级可接受的风险:需要进一步检查:不可接受的风险:

现有质量控制措施已足够现有质量控制措施可能不足够需要采取保护措施来降低风险

8质量试验检测

8.1常规质量试验检测

指定时间段或每批或批次定期进行一次常规分析,并保存测试结果。

8.2非常规质量试验检测

首先识别非常规情况,并根据具体的情况需要采取的措施。一些常见的非例行情况包括并不仅限于

如下情况:

a.新的氢气生产工艺;

b.首次启用新的加氢站;

c.在生产现场或燃料站的生产工艺上进行的例行或非例行的露天检查、修理、催化剂更换或相关工作;

d.在压缩氢、液氢和氢管道运输系统发生严重故障后;

e.造成燃料电池汽车性能受损,质疑氢气品质后;

f.测试、研究或任何其他目的所必需的。

附录A(规范性)

风险评价模板

表A.1质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢质量风险评价模板

国家标准要求供应链出现杂质概率

残余风险

杂质概率严重程度风险等级

阈值降低风险措施

杂质制氢运输加注

[μmol/mol]

非氢气体

300

总量

氦300

总氮和氩100

氧5

二氧化碳2

一氧化碳0.2

甲烷100

水5

总硫0.004

氨0.1

总烃2

甲醛0.01

甲酸0.2

总卤化合物0.05

最大颗粒物

1mg/kg

浓度

+0*

风险评定等级可接受的风险:需要进一步检查:不可接受的风险:

现有质量控制措施已足够现有质量控制措施可能不足够需要采取保护措施来降低风险

附录B(资料性)

风险评价实例

附录C风险评价实例-煤制氢

C.1煤制氢工艺杂质出现的概率分级

GB/T37244

杂质种类规定的阈值可能造成的原因概率等级

μmol/mol

N2性能下降;故障故障;气源组成波动较大

100PSAPSA3

Ar性能下降;故障故障;气源组成波动较大

PSAPSA3

O2在气化反应和变换反应条件下不能稳定存在。

5O20

CO2

2PresentinSyngas(%)0

COPSA性能下降;PSA故障故障;气源组成波动较大

0,22

C性能下降;故障故障;气源组成波动较大

4

H10PSAPSA1

H2OH2O的吸附容量高于CO2等杂质,容易被吸附去除。

TS5经过脱硫后的气体,总硫含量10

0,004≤μmol/mol0

NH3原料气中出现概率较低,且易被吸附脱除。

0,10

总烃原料气中出现概率较低,且易被吸附脱除。

20

HCHO原料气中出现概率较低,且易被吸附脱除。

0,011

HCOOH原料气中出现概率较低,且易被吸附脱除。

0,20

卤素原料气中出现概率较低,且易被吸附脱除。

He03,005煤气化过程中,没有He。0

最大颗粒物

1mg/kg经过过滤后,颗粒物出现概率极低。0

浓度

C.2高压氢气拖车运输过程杂质出现的概率分级

GB/T37244规定的阈值

杂质种类可能造成的原因概率等级

μmol/mol

N2维护过程误操作;吹扫气体;低压条件下空气泄漏。

100

Ar—2

0

O25维护过程误操作;低压条件下空气泄漏。

1

CO2空气中CO2约μmol/mol。

24000

CO—

0,20

C—

4

H100

H2O维护过程误操作

TS5如果在加工过程中使用切削油,可能会受到硫化物污染。1

NH30,004—1

总烃0,1如果在加工过程中使用切削油,可能会受到硫化物污染。0

HCHO2—1

HCOOH0,01—0

卤素0,2如果在加工过程中使用切削油,可能会受到硫化物污染。1

He0,05—0

最大颗粒物浓度13m0g/0kg管路、压缩机等。0

C.3加氢站杂质出现的概率分级

GB/T37244规定的阈值

杂质种类可能造成的原因概率等级

μmol/mol

N2氮气吹扫气体;维护过程误操作,造成空气泄漏。

100

Ar—3

0

O25维护过程误操作,造成空气泄漏。

2

CO2维护过程误操作,造成空气泄漏。

20

CO—

0,20

C—

4

H100

H2O设备维护过程误操作;压缩机、预冷装置等装置及阀门泄漏。

TS5密封材料、阀座和管道等。1

NH30,004—1

总烃0,1压缩机。0

HCHO2—2

HCOOH0,01—0

卤素0,2管路清洗残余1

0,051

He采用He捡漏及吹扫

最大颗粒物浓度13m0g/0kg管路、压缩机、密封垫片等。01

C.4质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢质量风险评价实例

国家标准要求供应链出现杂质概率

残余风险

杂质概率严重程度风险等级

阈值降低风险措施

杂质制氢运输加注

[μmol/mol]

非氢气体

300-------

总量

氦30000001+

0

氮31

100

323

0

氩31

300

氧520+

012

二氧化碳201+

000

*加氢站内增加CO定向纯化

一氧化碳0.222

单元

200

甲烷10021+

100

24*当调试、维修完成后,在合

水5

适的地点检测露点。

011

14*当调试、维修完成后,在合

总硫0.004

适的地点测试总硫含量。

011

氨0.104+

000

24*当调试、维修完成后,在合

总烃2

适的地点测试总烃含量。

012

甲醛0.0112+

100

甲酸0.212+

011

14*当调试、维修完成后,在合

总卤化合物0.05

适的地点测试总卤含量。

001

最大颗粒物11+

1mg/kg0

浓度

01

+0*

风险评定等级可接受的风险:需要进一步检查:不可接受的风险:

现有质量控制措施已足够现有质量控制措施可能不足够需要采取保护措施来降低风险

T/CECA-G—00XX—2020

ICS

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