氢能的安全应用研究

安全产业研究赛迪工业和信息化研究院主办2022年3月23日，国家发展改革委、国家能源局发布了《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》（以下简称《规划》）。《规划》明确，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。安全应用在氢能产业发展中的作用不言而喻，“构建清洁低碳、安全高效的能源体系”也是《规划》的重点要求之一，做好氢能的安全利用，才能充分发挥本期主题文章为《氢能的安全应用研究》。文章归纳了氢能在不同领域的应用提出了促进氢能安全应用的对策建议。国际观察部分：《美国和日本氢能产业发展特点与启示》，针对美国和日本氢能产业发展的特点进行了梳理，也给出了对我国发展氢能产业的启示。企业研究：《林德集团：国际氢能龙头企业》，总结了全球氢能产业龙头企业林德集团的发展历程与经验，为我国氢能产业企业发展提出了建本期内容由黄玉垚、黄鑫、程明睿等研究人员承担了主要研究工作，不足之处CONTENTS 1（一）工业领域的应用 2（二）交通运输领域的应用 4（三）储能领域的应用 5（四）发电领域的应用 5（五）供暖和制冷领域的应用 6 6 7 8 9三、氢能应用风险的主要解决方案 10（一）氢在工业领域应用风险的主要解决方案 10（二）氢在交通运输领域应用风险的主要解决方案 11（三）氢在储能领域应用风险的主要解决方案 13四、促进氢能安全应用对策建议 13（一）坚持安全优先的基本原则 13（二）加强全链条安全监管 14（三）强化氢能安全应用相关技术创新 14（四）深入开展宣传引导 14零排放、供应充足，同时来源及应用均十分广泛，是一次能源重要的替代产品之一。它的制备与使用已经成为各国能源战略重要部分。据与使用，同时各地方政府纷纷发布相关产业规划支持氢能发展，我国氢能产业的发展重在安全高效展改革委、国家能源局联合印发的作为氢能产业发展的内在要求，建立健全氢能安全监管制度和标准规范，强化对氢能制、储、输、加、用等全产业链重大安全风险的预防确保氢能利用安全可控”。同时要示范应用，拓展在储能、分布式发电、工业等领域的应用，推动规模氢能产业虽然潜力巨大，但安全应用仍然是业界关注的焦点。由于氢元素化学性质活泼、应用中涉危操作过多、氢能基础设施不完善以及安全保障技术有限等原因，急需加强氢能应用全链条的安全管理和技术保障，有效应对各类应用安一、氢能在不同领域的应用从全球范围来看，氢能的主要应用领域有工业（如化工业、工业过程热、原油厂炼油、炼钢等）、道路交通运输等）、储能（如储能电站、加氢站等）、发电（如替代天然气作为补偿电源等）、供暖和《安全产业研究》2022年第2期1制冷（如热电联供等）等。从全球氢能在各领域使用量的情况来看，在工业领域，氢能的应用主要包括化学工业和金属冶炼业。在化学工业中，氢能主要用来炼油制乙氢主要是替代焦炭作为还原剂和能在炼油工业中，氢气是一种重要的反应物，参与到加氢脱硫和加氢裂化等工艺中来制备汽油和柴2《安全产业研究》2022年第2期油，以及通过对粗汽油、石脑油、重油、生物燃料油等的脱磺酸基、精炼、裂解、催化以及不饱和烃等的加氢反应，来增加中间馏分油的精收利用率，改善油料质量。据中国石化经济技术研究院的预测，随着常压渣油加氢、沸腾床加氢裂化等加氢工艺技术的优化与发展，将进一步推动炼油企业加氢生产能力年全球加氢处理能力年均增长率将达1.70%；中间馏分油年均增速将高达2.1%，推动加氢裂化能力年均能力从11.1亿吨/年增至16.5亿2013-2020年均增长率（%）2020-2030年均在氨气制备工业中，氢气作为在高温、高压和催化剂的作用下，直接生成氨气。氨气的市场需求量巨大，它不仅是目前最主要的氮素化肥，同时也是主要的无机化学和有机化学工业基础原材料，用于生产铵、胺、染料、炸药、人工合成化纤、人工合成环氧树脂等重要原料。此外，氨能在存储和运输方面美国、日本、韩国已经布局氨能在燃料电池领域的应用，全球即将进入“氢2.0”（即“氨”）时代。据预测，2022-2030年，氨气的产量年均增速将超过3.8%，氢气在氨气生产领域的需求量年均增速将超在甲醇生产领域，氢气和一氧化碳作为反应物，在催化剂的条件下直接制得甲醇，也可以通过氢气和二氧化碳的直接反应来制备。近年来，利用氢气和二氧化碳直接反应制甲醇是各国研究及应用的重点，它带来了将大气中的二氧化碳转化为化石燃料的巨大可行性。全世界甲醇需求市场将在未来数年快速增长，预计2023年将达到1.09氢气在甲醇生产领域的需求量年均《安全产业研究》2022年第2期3在金属冶炼工业中，氢主要用来替代焦炭作为冶炼铁及其它金属的还原剂和能源，采用这种工艺路线炼钢产量已占铁矿石炼钢产量的排放为零所得的氢）或蓝氢（即由化石燃料制得的氢）作为还原剂进行金属冶炼，在世界范围内可每年对推动实施“碳达峰、碳中和”战略有着重要意义。目前，欧洲国家已布局了氢直接炼钢项目，如德国杜伊斯堡-沃尔苏姆钢铁厂的500由于目前我国仍然采用炼焦煤方法炼铁为主，因此每年将消耗1每年将排放超过12亿吨的二氧化碳，占据我国二氧化碳年排放量的约10%。若以氢气直接炼铁替代焦炭炼铁，每年将需要大约数千万吨在交通运输领域，氢是最具潜力的化石燃料替代品。氢动力系统以其零碳排放量和更广阔的环境适应性，有望作为交通运输部门重大推广的化石燃料替代和技术解决方案之一，但这主要取决于动力电池科技的进展。燃料电池种类众多，目前较为常见并应用的有：质子交换膜电池、磷酸电池、熔融碳酸盐电池和固体氧化物电池。从催化剂稳定性、电效率、工作温度、比功率/功率密度等指标情况来看，最适用于交通运输行业的是质子交换膜电池。在交通运输领域，氢燃料如小型汽车、公共汽车、卡车和其铁路和航空；其他领域，如救援车相对于传统纯电动汽车，氢燃料电池汽车的燃料加注时间更短、续航里程更长，但综合能源效率仅为25%左右，远低于纯电动汽车70%的能源效率。从经济性能方面来讲，当燃料电池成本为75~100美元/千瓦时，氢燃料电池车仍能够在续航里程数的400~500km以内和纯电车竞争，将对有更高里程需求的消费者更具吸引力。目前氢能4《安全产业研究》2022年第2期同时全球在不断布局氢能更广泛的应用领域，随着能源体系的不断优化和碳排放交易系统的扩大，氢能氢储能是氢的又一个重要应用领域，如加氢站及储能电站。氢储能技术是指一种使用储氢材料为能量贮存介质，在常规发电量过剩时期利用冗余性电能生产氢的再贮存技术。当电网系统在能源生产不足时，利用燃料电池将贮存的重氢来生产电能并转变为甲烷，为常规燃料涡轮引擎发电机提供动能。氢储能技术能够缓解我国电网系统削峰填谷、新能源稳定并网问题，全力提升电力系统可靠运行能力和灵活多样性，并大幅度降低碳排放量，高效推进我国智能电网系统工程建设和实现节能减排、“碳达峰碳中和”的战略。然而，氢储能成本高昂（如表2），且对装置的安全性要求极高，氢储能技术的推广应用急需政策、投资、服务等方面联合投资成本（元kw-1）效率（%）加氢站是氢储能领域的又一个应用，用于给燃料电池汽车提供氢气，是高压加氢、高压储氢于一体的设施。随着我国对燃料电池汽车推广力度的不断加大，燃料电池汽车保有量的不断增加，电力企业、石化企业等各类企业纷纷布局加氢站的建设，我国近几年加氢站数量呈现递增态势。据智研咨询机构统计数据，2017年我国加氢站总数只2025年，我国加氢站保有量将超过在发电领域，氢能主要用于替代天然气作为补偿电源。风、《安全产业研究》2022年第2期5光、水等可再生能源电力有季节性波动，一般在冬季资源量小，而在春夏秋季资源量大。这样，就可在并在岩穴（譬如采空的盐矿）和采空的天然气田等处低成本存储；在风光水电有较长时间的短缺时，用氢能通过燃料电池或燃气轮机发电或热电联供，这样可再生能源电力制氢及氢能发电就成为碳中和时代电力系统中储能容量最大的储能模式。风光水电的短时间波动则主要由抽水蓄能、蓄电池储能电站、电动汽车智能充电、储热储冷和用户在风光电作为发电主力时，需要大量灵活性电源作为补偿电源，大部分灵活性电源的年利用小时数发电系统投资的折旧和利息在发电成本中就会占很大的比例。而氢燃料电池发电系统的成本未来会远远低于燃煤和燃气发电系统，因此特别适合作为年利用小时数较低的补建筑物的供暖与发电规模仅为全世界总能源需求的三分之一。氢气因其零碳排放的性质，在分布式未来，随着氢气输送能力的进一步提升，以及制氢、储氢、氢燃料电池、氢锅炉等成本将进一步下降，），热电联供的形式对建筑物进行供暖的氢能需求量为3~9万吨/年。在风光电供应不足时，使用氢作为热电联供的能源，这样既提供热力又提供电力，与波动的风光电是非常二、氢能在应用过程中的安氢在0℃、1个大气压下是一种无色无味的气体，密度仅为空气易泄漏扩散，对金属材料有劣化作用，易发生氢腐蚀和氢脆。在常温常压空气中的可燃极限为4%~75%（体积分数），可燃范围宽；爆轰极限为18.3%~59%（体积分数），6《安全产业研究》2022年第2期氢气又是高能燃料，当与空气或其他氧化剂结合着火时，会释放出大量的能量。所以，氢的商业应用确（一）氢在工业领域应用中主1、氢能在炼油工业方面应用炼油过程中主要采用加氢裂化工艺，通过一系列的反应将重质油转化为轻质油。该过程对反应环境的条件要求非常苛刻，存在很高的反应过程中的安全隐患。加氢裂化工艺中应用了大量的催化剂，同时产生多种类型的生成物。在催化剂进行活化以及参与反应期间，发生爆炸的可能性较大，因此存在严重的安全风险。加氢裂化的反应发生后，会产生大量的尾气，且成分比较复杂。尾气中残留的氢气与在排出过程中如遇明火会发生爆炸生产设备存在的安全隐患。加氢裂化工艺所用金属设备非常容易受到复杂环境中的高温和氢气影响，进而产生氢脆现象，进而发生同时也对企业员工的人身安全产生了危害。此外，一些生产设备由于长期的高效运转而存在各种类型的故障，一旦设备带着故障运行，将会增加生产过程中的安全风险。最后，一些设备和装置的防火防爆设计不符合要求也会增加安全事故发工艺条件控制中的安全隐患。生产过程中，要科学地管理和控制来保障反应的正常进行。一旦压力超出控制范围，会对装置造成破坏性的影响。同时温度的控制必须科学有效，一旦失控会造成飞温的状况，导致严重的安全事故发生。此外，加氢进料的速度过快或过慢，都会使反应无法顺利进行，最终埋2、氢能在氨气生产方面应用氨气的生产过程中涉及氢气主要是合成系统，合成系统主要由氨合成、氨冷冻、压缩机站和氨罐区等4个工序构成，其中氨合成和氨《安全产业研究》2022年第2期7罐区属于重大危险源。氨合成属于特殊工序，其中氨合成塔的工作温氨分离器和液氨储罐的最低温度分易燃易爆气体。故合成系统具有高温、高压、低冷、易燃、易爆和有3、氢能在甲醇生产方面应用甲醇生产过程中氢气作为主要反应物，其安全风险主要分布在三个区域：生产装置区、甲醇罐区和液氧罐区，这些区域也是重大危险源。甲醇生产工艺过程复杂，化学存在火灾、爆炸等安全风险，极易发生重特大安全生产事故，并产生连锁反应。例如，氢气在甲醇生产过程中，在有限空间内聚积至爆炸（二）氢在交通运输领域应用氢能在交通运输领域应用中的安全风险主要是在储运阶段，尤其是储氢瓶等储氢设施的安全风险。储氢设备内胆锈蚀和氢脆、疲劳、氢渗等问题将导致整体塑性降低，裂缝扩大速率加快，甚至会严重影响储氢设备的服役寿命并导致漏水储氢过程中的安全风险主要包括：氢脆（又称氢损伤，是指氢在存储物内聚合成氢分子，形成应力集中并超过存储物强度极限，造成存储物材料力学性能下降、开裂或损伤）和内胆腐蚀，特别是当氢气氢脆一旦发生，易造成存储物（尤其是钢瓶）的力学性能降低而泄漏氢气，极易引发起火爆炸事故。疲劳，是指存储物在重复装氢过程中导致寿命下降的现象，存储物内胆的抗疲劳能力降低时，极易导致氢气泄露。氢气剥离，氢气存储的压力在35MPa至70MPa之间，在这种高压条件下，反复重装过程中将引发升温和内胆中氢气渗透问题，对内胆材料的树脂黏合剂产生影响，从而引发树脂黏合剂出现剥离，最终引起储氢物储氢能力的下降和安8《安全产业研究》2022年第2期在装卸过程中，如果储氢罐多次重复使用，会形成细小裂纹或磕在氢气多次装卸过程中，含杂质较高的氢气会滞留在储氢罐中，如果不及时检查罐内余气情况，多次反复装卸后储氢罐中的氢气纯度会降氢气的液化存储也具有一定的安全风险。氢气在零下253℃的临界温度下进行液化储存，一旦储氢瓶保温层遭到破坏使得内部环境温度升高，会导致瓶内的氢气快速从液态变为气态，瞬间在内部形成巨一是氢气输运管路的防雷、防静电等设备一旦保护失灵，会因为雷电及静电的聚集使管路及结构发生损坏，而造成起火爆炸事故；二是管路由于锈蚀、意外碰撞、热胀冷缩、振动疲劳等因素而遭到破坏时，就会产生大量氢气向体外渗透问题，一旦管路的法兰、阀门、焊缝等漏气或封闭垫圈破裂而引起漏气，则泄露的氢气遇到火源就会引起自燃或爆炸；三是输氢管道在抽送或压缩氢气时，极易发生由动火、检修而引起氢气与氧气或其它助燃气体混合，当混合气体达到一定的浓度限值时，遇明火会产生爆炸事故；四是外部的明火作业易引火进入管路内部，包括在管路周围的明火作业，或者与管路相连接的焊接用具因为回火而引入管路内，管路若过于接近热源，则易引发管内气体过热而造成的起火爆炸；五是当含有水或其它杂质的废气在管路内流淌时，一旦超过规定的流量就会因摩擦或碰撞形成静电堆积而（三）氢在储能领域应用中主氢能在储能领域的主要风险因素来自于加氢站日常运营。如：一是在高压作用下，储氢设备或局部零部件因质量缺陷可能无法满足使用要求而发生故障引发氢气泄漏事故。二是在高压条件下，由于氢气能渗入各种金属设备的碳素中而引起各种金属管线和储运装备的氢脆破损，也会使储运装置和输送管线的塑性和硬度急剧下降，致使机械设备受损，引起泄露事件，而且《安全产业研究》2022年第2期9氢脆只能预防而不能根治。三是因加氢设备需要高压运行，氢气泄漏时会在金属管道或焊缝处高速喷射而出进而形成静电，而静电荷的形成方式与其喷射时的速度也具有直接同比关系，当静电荷超过规定值时可能会造成起火或爆裂事故的发生。四是储氢罐以及输气管道的出口处容易产生静电积聚而放电，从而形成了氢气着火爆炸事件的主要引火源。所以，氢气的泄漏及静电三、氢能应用风险的主要解（一）氢在工业领域应用风险1、在炼油工业方面应用风险加氢设备的选材和防腐处理措施。针对设备的氢脆等问题，必须引起高度的重视。首先，要提高设备的选购标准，尤其是加氢裂化装置的选择，必须符合强度的要求，同时具备一定的防腐能力，保障设备的使用寿命和运行安全。其次，可以从设备的操作方面来避免设备发生氢脆，主要是在生产停工的阶段，对设备进行缓慢降温，可以有效减少设备的安全隐患。此外，针对设备的腐蚀现象，可以通过对压力和温度的合理控制来降低硫化氢浓度，减轻硫化氢对设备的腐蚀，并采用不锈钢等材质避免高温对设预防加氢裂化装置事故的处理措施。为了避免加氢裂化装置安全事故的发生，需要在生产的多个环节中采取预防措施。首先，要保证加氢裂化装置运行的参数科学合理，只有合适的参数设置才能够确保装置在运行过程中发挥出实际的功能。其次，为了防止飞温状况的出现，需要对装置的温度数据进行合理设置，避免反应器中的各床层温度超出预设的范围，一旦温度过高，应及时启用泄压装置，避免爆炸等事故的产生。此外，对于出现反应中断，需要对中断的根本原因进行明确，制定有效的安全处理措施，并合理实施，以确保整个生产2、在氨气生产方面应用风险氨气的制备装置主要建设在避10《安全产业研究》2022年第2期免火源且通风条件良好之处，与其他生产设备保持一定的安全间距。报警仪等监控监测设备，周边区域安装防护围栏、危险化学品职业危害告知牌、重大危险源警示牌等安防静电设施、洗眼淋浴器、消防和气防设施（包括消防栓、消防炮、3、在甲醇生产方面应用风险氢气在甲醇生产方面涉及的安全风险主要是火灾、泄露、爆炸三点。针对这三点，主要的解决方案火灾防治方法：在系统投料开车过程中，对高压装置以及高压管路中的接头法兰进行热紧，以防止由“小漏变大漏”、“大漏”因紧固不住而造成的火灾事故。在整个生产装置区内配备了可燃气体检测器和火灾报警仪，在作业岗位上还安置了便携式气体检测器；在整个生产装置区内设有消防水控制系统并配备消防器材，包括消防栓、消气体泄漏防治方法：汽化炉工作后严格规范地进行热紧处理；甲醇的装置关键设备主要是高温与高压两种，其设备的选择禁止选用等级低的材质代替等级高的材质；在生产装置区内，安装对应气体的检爆炸防治方法：在甲醇生产设备所在区内安装防爆装置；在涉及易燃介质的工业生产设备和管线上设有法兰跨接线，在电气设备上安装接地线，以及采用其它的防静电和抗弱电等措施；在甲醇生产区设置防雷及接地设备，如在烟囱及高塔上装载避雷针，生产设备和各类建筑物上设置接地网，可预防由于雷击而产生的爆炸事故；为保证工作现场通气良好以避免氢气集聚，在密闭厂房内均设有防爆风机；受限空间内动火作业时，必须按规定进行通风换气，分析检测，确保氢（二）氢在交通运输领域应用1、在储氢方面应用风险主要《安全产业研究》2022年第2期11Ⅳ型储氢瓶的开发是提升储氢效率及安全的重要手段。目前，在内胆纤维缠绕瓶），在国外应用较多的是Ⅳ型储氢瓶。Ⅳ型瓶优势更明显：一是从技术上来讲，其采用非金属内胆，具有优异的抗氢脆腐蚀能力，相对金属内胆的III型瓶更具安全优势；在通过相同外径、储氢瓶储氢密度可以达到5.5%,高于III型瓶的3.9％；成品重量是从经济性上来讲，Ⅳ型储氢瓶制造成本只有III型瓶的63.5%，而且其由于内胆为塑料，不易疲劳失效，使用寿命较长，进一步降低了消费成本。车载储氢系统的发展趋势为安全、高储氢密度、轻量化、低成本、长寿命，因此III型瓶向Ⅳ型瓶转变是符合未来氢能产业发展要求的，Ⅳ型瓶也将会成为氢燃2、在运氢方面应用风险主要高压运氢的标准体系上来看，目前各国均出台了相关设计规定。气体运输标准，规定长管拖车在运输氢气时期安全系数应达到2.48；详细规定了储氢材料组成、可耐压极值等。我国也制定了相关标准规范来强化氢气储运要求，如GB/高纯氢和超纯氢》主要针对化学工业、石油炼制、金属冶炼等方面的管道输送氢气，提出了系列要求。高压运氢虽然存在一定安全风险，但严格按照相关标准规定运氢则能在液氢运输方面，运氢装置安装卸压阀，可进一步调节内部氢气虽然液氢运输过程中不能完全的隔热，储氢设备内的液氢会发生蒸发促使内部气压增大，但通过卸压阀的调节可逐步降低气压。同时，当氢气从储氢装置排出后，在空气中将迅速扩散，在远离明火的条件下此外，为了防止氢脆发生，在实际应用过程中通常会选用铝制复合材料作为输氢管道的材料，而不12《安全产业研究》2022年第2期选高强度钢，如锰钢、镍钢等。储氢瓶若以高强度钢为材质，则在长期高压储氢条件下，钢的强度在长期受氢气分子入侵后变低。但铝材质受此类影响较小，可降低氢脆现（三）氢在储能领域应用风险氢在储能领域的安全风险主要来源于加氢站。据调查结果显示，加氢站的主要风险点在于氢气加注机和压缩机会发生氢气泄漏，将直接影响加氢机和站内控制室的安全运行。为降低氢气泄露带来的风险隐患，加氢站在实际运行过程中，需要在压缩机上安装泄漏检测和自动关闭系统、氢气传感器，以及在加氢站不同位置安装手动关闭系同时，加氢站保持适当的安全距离也是风险防控的重要手段之一。不同国家对于安全距离有着不85 —2——3—3805——————8四、促进氢能安全应用对策统筹氢能应用发展和安全，将安全作为氢能应用领域的重要基石和要求，构建氢能各应用领域的安全管理制度，建立氢能在工业、交通运输、储能、发电、供暖等应用领域的重大安全风险的预防和管控机制，提升氢能应用的安全管理水《安全产业研究》2022年第2期13完善氢能全链条的安全监管制度和标准体系，落实氢能安全应用的企业主体责任和部门监管责任；建立健全氢能在各领域安全应用标准规范，强化安全监管效能。加强氢能应用领域突发事故的应急处置能力建设，制定切实可行的处置预案和操作规程，提升氢能在各领域应用中的安全风险防范能力和本质（三）强化氢能安全应用相关推动氢能应用核心技术和安全防范技术的协同发展，加强储氢材料及技术、氢气泄漏检测监测预警产品及技术、特种设备的检测技术等的研发。强化大数据、互联网、人工智能等新一代信息技术在氢能全产业链的应用，为氢能各应用环节易出现的疲劳、泄漏、火灾、爆炸等风险隐患提供先进的解决方案，提升氢能应用领域事故防范预积极开展氢能安全应用的宣传教育工作，强化氢能使用企业的培训力度，推动氢能安全风险防范技术及设施的高效利用，全方位提升氢能安全应用意识。加强社会层面的氢能科普教育，推进全社会对氢能的认知水平，为氢能的安全应用14《安全产业研究》2022年第2期随着能源转型和气候变化的压力日益增大，特别是新冠疫情和地区冲突导致国际能源供应链不稳定性持续增强的背景下，世界各国都在加速探索低碳多元的能源供给模式。氢能作为清洁高效、应用广泛的能源之一，成为世界主要国家关到2050年氢能占全球能源消费的比重将提高到18%，氢经济的市场规模将达到2.5万亿美元。为此，许多国家纷纷制定氢能发展战略或路线图，并通过技术创新、基础建设和示范应用积累了较强的技术储备，逐步构建氢能产业链，推动氢能大规模应用，试图在国际氢能领域竞争中占据优势。我国作为世界上最大的制氢国，在主要技术储备和生产工艺方面具有一定基础，但产业发展路径尚不清晰，产业链关键环节亟需打通，规模化应用趋势尚未形成。因此，对美国、日本、德国氢能发展的特点和现状进行分析，以期为发展我国氢能产业提供一、美国氢能产业发展战略（一）将氢能纳入国家能源发美国是全球最早将氢能纳入能源战略的国家。早在1970年，美国就提出了“氢经济”概念。从20政策从技术研发到推广应用，逐步深入到产业发展，并在应对气候变化的目标下不断提升氢能的战略地位。2002年，美国发布《国家氢能发展路线图》，标志着美国氢能产业从远景构想转入行动阶段，此后美国陆续出台《氢能技术研究与开发行动计划》《氢立场计划》《氢以美国为首成立了氢能与燃料电池国际伙伴关系，并建立全球“氢安《安全产业研究》2022年第2期15全委员会”，设立氢安全知识工具平台，意图引领全球氢产业发展。自2004年以来，美国能源部平均每年投资氢能产业项目超过1.2亿美元，通过一系列项目布局和持续投资，奠定了氢能产业关键技术的全球优势地位。2019年，美国燃料国氢经济路线图》，提出美国能源分布式电源、家用热电联产等多个领域实现氢能的规模化应用，并继续保持氢能领域技术优势地位；到2050年，氢能产业将累计提供340万个就业机会，并满足美国14%对能源需求，加强美国经济在全球的领导地位。2020年11月，美国能源部发布最新版《氢能计划发展规划》，提出到2030年及更长时期国重新加入巴黎气候协议，进一步推动包括氢能在内的技术研发和规模化应用。2022年，美国能源部发布《实现清洁能源稳健转型的能源供应链战略》，对包括氢能在内的重点领域供应链风险进行分析并提出应对策略。持续的政策文件出台凸显了美国对于氢能发展的高度重（二）力求实现全产业链的技美国认为清洁能源技术为美国制造业在未来全球低碳经济中保持领导地位提供了机会，而清洁氢气将成为清洁能源经济的核心，促进美国国内就业，并使美国成为该领域产业的全球领导者。因其开展氢能技术研发的时间较长，研发重点已覆盖了从制氢到用氢的各环节。技术办公室未来数年技术研究、开发与示范行动计划》，推动美国氢能进入技术开发和示范研究阶段；提出对可再生能源、电解槽制氢技术、核能等绿色清洁制氢技术，储氢载体及储氢设施，高性能氢燃料电池等领域开展研发。此外，基于研发的深入，美国还大力开展氢能技术、设备、材料等标准的研究制定，旨在通过对氢能产业全流程的质量控制，加速推动氢能技术的产业化进程。全产业链的技术研发及掌控核心技术的路径不仅推动美国16《安全产业研究》2022年第2期国内能源体系转型，还为其在全球氢能经济发展中占据领先地位奠定（三）注重氢能应用的经济性经济性指标是加速氢能技术产业化进程和商业化应用的关键因素之一。为了在全球范围内率先推出氢能技术的市场应用，美国制定了综合性的评估指标，把经济指标和技术指标结合起来，提高氢能应用以及在新能源领域的竞争加剧，美国推动氢能研发应用和产业化步伐部启动“加快建设清洁能源地球”目标是十年内将清洁氢气的成本降低80%，达每公斤1美元，以实现美国2050年净零碳排放的目标。2021年美国参议院通过5500亿美2022年3月，美国能源部宣布投固废、残留煤炭废物、废塑料和生物质原料生产低成本清洁氢气的技术。这反映出美国对加速提升氢能二、日本氢能产业发展战略日本是全球最早推动氢能全面日本成立“氢能源协会”，开始了氢燃料电池技术开发。依托国内汽车产业的雄厚基础，氢燃料汽车成为日本氢能产业链下游应用最早推广的重要领域。2014年，日本在《能源基本计划》中提出建设“氢能社会”的愿景，强调要扩大氢气来源和拓宽应用场景。2017年发布的《氢能基本战略》等相关文件，规划了实现氢能社会战略的技术路家庭以及工业原料等，大力推动氢能产业下游的多场景利用，目标是到2030年氢气达到30万吨的年商业化供应能力、用氢成本达到3美建设加氢站900座，以及家用热电联产的燃料电池用户数达530万户《安全产业研究》2022年第2期利用，日本政府发布了《氢能利用进度表》，明确提出到2025年氢燃料电池汽车价格降至与混合动力汽车持平，随后又发布第三次修改的《氢能及燃料电池战略发展路线能交通，实现氢能发电商业化的目技术综合开发机构发布了《燃料电池重型交通技术路线图》，提出到车中，燃料电池重型交通渗透率要达到20%—30%。这一系列密集出台的政策包含了从氢能应用的目标、重大项目到具体行动计划，体现了日本对氢能发展的高度重视和全面（二）将氢能作为提高能源自日本本土资源较为匮乏，特别是对进口能源依赖度较高，因此，寻找替代的可再生能源、提升能源自给率就成为日本政府长期关注的战略重点。2002年，日本政府提出），续致力于降低对石油等进口能源的本核能发展遭受影响，能源发展重点也有较大调整，清洁高效的氢能成为日本政府的重要战略选择。在2014年，日本政府发布《第四期能源基本计划》，确定了“3E+S”的基本方针，将安全性（Safety）确定为能源政策的前提，提倡发展多种能源互补的能源供需系统，并将氢能源定位为与电力和热能并列的核心二次能源。2016年，日本相继公布能源中期和长期战略方案，其中《能源革新战略》将“构建新型能源供给系统”列为三大改革主题之一，《能源环境技术创新战略》大能源技术创新领域。2017年发布的《氢能基本战略》确定了到2050年实现氢能社会的目标愿景和到2030年实现氢能发电的行动计划。18《安全产业研究》2022年第2期再次强调降低对化石能源的依赖，并提出建立以氢能为基础的二次能源结构，构建融合人工智能等技术（三）通过布局国际知识产权日本政府坚持“技术强国”理念，对氢能全产业链研发给予大力支持，提供资助的部门主要包括日本内阁、日本环境省，日本经济产业省等。2016年，日本出台《能源环境技术创新战略》，强化政府引构建新型能源体系目标的5大重点技术创新领域。2019年，又在《氢能及燃料电池战略发展路线图》中列出了重点发展的三大技术领域，包括燃料电池技术、氢供应链和电解技术。同年，日本在氢能和燃料成为国际能源署成员国在该领域研发投入最多的国家。目前，日本在氢能和燃料电池技术方面拥有的专利数量居世界首位。为了对其专利技术在全球范围内进行有效保护，除本国外，其分布式能源技术还在中国、美国以及欧洲专利局等进行了专利布局。与此同时，日本政府车用、家用及工业用燃料电池及基础设施给予全面补贴，催化了氢能技术在产业应用中的提升。基于国内快速发展的氢能应用基础，日本将研发重点聚焦高端技术，同时通过主导和参与制定国际标准、申请国际技术专利、组建国际氢能技术合作联盟等方式争取对产业链上游技术的控制，以在未来国际清洁能纳入能源统计，标志着氢能成为我国未来能源系统的重要组成部分。《2022年能源工作指导意见》两个文件，明确了我国氢能产业的定位和中长期目标，产业总体发展导向已明晰。但总体看来，我国氢能产业发展政策尚处在总体规划阶段，具体发展路线和支持政策还有待完善，全国各地出台的氢能发展规划《安全产业研究》2022年第2期特别是我国氢能技术尚处在发展初期，靠市场机制无法快速建立完整的产业链条的背景下，需加强跟踪国际形势和梳理我国氢能产业亟待解决的问题，掌握氢能发展进程，分析发达国家战略思路和发展经验，研究制定符合我国需要的氢能科技创新和推广应用方案，统筹产业布局，优化发展路径，建立利于科技的创新突破是推动氢能产业持续发展的动力。氢能技术复杂多样，涉及制氢—储氢—运氢—用氢—加氢设施等多个环节，需要在供应链、产业链梳理的基础上，分析氢能领域关键技术的分布和研发趋势，进行系统布局。美国和日本技术研发的重点虽不完全相同，但都力求在关键技术上取得领先优势。从国际气候和能源转型趋势来看，研究清洁经济的“绿氢”制取技术是氢能产业发展的前提，安全可靠的储氢、运氢材料是氢能推广的基础，便利高效的氢能应用技术和关键设备是氢能大规模推广的关键，基于人工智能等技术的多种能源融合互补是氢能发展的趋势。为此，需要集中跨学科的产学研用各方力量，促进从材料等基础研究、关键技术攻关、应用示范、产业化转化到跨领域融合的技术能力提升，形成具有自主知识产权的核心技术，提高相关设备和零部件的国产化水平，引领和保障我国氢能产氢能技术的应用和普及需要大规模的基础设施建设。随着氢能技术实现突破，美国和日本都加大了加氢站和氢气管线等基础设施建设，并通过设立建设补助金等方式给予持续全面的补贴。我国氢能产业整体处于起步阶段，为科学规划相关基础建设提供了有利条件。一是根据我国氢能产、运、用的区域分布特点和需求统筹安排，因地制宜推进相关基础设施建设，推动城市群和都市圈之间基础设施网络的协同性。二是以产业发展为依托，充分调动社会资源参与加氢站等设施建设，实现建设与应用的双向促进。三是提前部署多种能源互补的20《安全产业研究》2022年第2期基础设施，提升制氢储氢运氢基础设施和其他能源类型设施、远距离输电设施、通信设施，以及应用端基础设施等的关联性，为多能互补能源系统的应用提供条件，避免未根据世界能源理事会2019年发布的《氢能—工业催化剂（加速世界经济在2030年前实现低碳目标）》报告，氢能未来应用主要包括四种场景，即长期储能、从蓝氢到绿氢、大规模应用、燃料电池交通工具。从美国和日本氢能战略布局看，氢燃料电池在交通运输中的应用是发展的重点，与此同时，氢能发电、储能、工业生产和住宅应用的推广示范也在加速。目前我国氢能应用场景还比较单一，主要作为化工产品的生产原料，距离大规模应用还有较大距离。结合国际经验，需先行制定示范工程计划，支持在燃料电池、交通运输、家庭供热、传统炼钢等工业领域开展氢能试点应用，探索市场机制调节下的商业模式。此外，依托氢能的储能特性，还可探索通过消耗不能并网的可再生能源制氢模式，实现多种可再生能源综合利用，推动“碳达氢能不仅在本国能源转型和气候目标达成中具有重要意义，同时也是未来全球能源市场竞争的热点领域。加强国际交流合作，一是跟踪全球氢能科技和产业发展最新动态，在氢能技术研发、成果转化等方面开展国际合作，借助国际交流拓展我国优势领域的国际影响力。二是借鉴国外氢能推广应用的经验，如日本氢能社会、美国混合能源系统等建设的模式和效果，积极开拓适合我国国情的氢能市场。三是加快知识产权国际化布局，目前我国氢能领域专利大多只在国内申请了保护，需要加强知识产权保护的全球化思维，注重技术积累以及维权，提升我国氢能产业在未来国《安全产业研究》2022年第2期氢能是重要的清洁能源之一，在助力我国实现碳排放目标的过程中有潜力发挥重大作用。林德集团头之首，2019年占全球工业气体市场规模的35%，其次为法国液化空气集团和美国的空气化工产品有限公司（简称空气产品）。三家工业气体公司均具备成熟的氢气制取和储运能力，技术先进、产业化能力突出，在氢能产业链的上游和中游与美洲最大工业气体公司普莱克斯的900亿美元对等合并成功完成，自此林德集团成为全球最大工业气体公司。本文通过对林德集团发展情况、管理模式和战略布局等方面进行研究，希望能为我国在发展氢能产业的同时提升氢能安全水平提22《安全产业研究》2022年第2期林德集团建立于1879年，由德国威斯巴登创建，至今已有140往美国成立了林德空气产品公司，在美国大获成功。1917年，因第一次世界大战，该美国子公司被征用，成为了联合碳化物公司的一部斯通过多项重大收购，成为了国际工业气体企业龙头之一。1999年，牌在美国开展业务的权利，并在2006年成立了林德集团。期间，集团进行了多项收购活动，进入了工业气体行业的各个领域：在1995年以普莱克斯身份收购了LiquidCarbonic，将公司引入了二氧化碳市场，并扩大了其在南美、波兰和泰国的业务；2000年林德收购了瑞典气体公司AGA，扩大了公司在北欧、南美洲和中美洲的业务；2004年收购了液化空气集团的德国业务；2006年收购了英国布林氏氧气）；收购了总部位于美国的Lincare公该企业是美国领先的饮料碳酸化解二氧化碳业务；2018年普莱克斯与林德平等合并，成为现在的国际工林德集团是国际上规模最大的工业气体和工程公司，2021年销售林德集团作为拥有140年历史的老牌工业气体供应商，其下游市场涵盖众多行业，囊括化工和能源、食金属和采矿等多个领域。林德所生产的工业气体则应用于各种领域，不论是医院用氧还是用于电子行业的高纯及特种气体，或是用于清洁能源的氢气等，林德集团均为国际供应主力。同时，林德还提供最为先进的气体处理解决方案，用以支持客户业务发展、提高效率以及适/《安全产业研究》2022年第2期作为世界上占据市场份额最大、营业收入最高的工业气体公司，林德集团有两个主要业务领和工程。在工业气体领域，林德集团以一系列知名品牌进行交易，包括Linde、AGA、BOC、TIG、MOX、（一）以科技创新为核心，推林德集团拥有全球独家离子压缩机技术。在氢能技术装备方面，林德集团历时4年，与全球第三大汽车主机厂戴姆勒克莱斯勒公司发了全球首个离子压缩机（IonicCompressor）。该技术利用离子液体提供高压，无需维护且能够实现长期服役，从而节省20%的能耗。目前，奥地利最大的公用事业公司维也纳能源公司（WienEnergie）公司和德国宝马汽车公司已将相关技术应用到了天然气加气站和氢能汽车加氢，山东淄博能源加氢站和上海同济安亭的加气站均采用了该压缩机。离子压缩机的研发成功，意味着林德集团在氢能领域拥有开创性发明。一方面，离子压缩机维护方便、节能效果好，较高的产品质量在市场中具有较强竞争力，有能力与液压活塞式氢气压缩机、隔膜式氢气压缩机等现有压缩机竞争市场份额；另一方面，林德集团拥有庞大的客户市场，随着该类产品借助相关渠道不断推广，未来将形成以林德集团为主导的离子压缩机标准体系，成为集团掌控氢能领域（二）以安全环保为核心价值林德集团将安全和环境责任作为集团发展的核心价值观，制定并遵守健康、安全、环境（Health同时也要求合作方遵循HSE政策要求，从而努力提升全行业的生产安全及环保水平。林德集团提出了7条HSE安全准则，即：所有事故和伤害都是可以预防的；HSE是一种直线管理问责制；林德集团对自己和周围其他人的安全负责；如果无法安全执行，我们的员工和承包商24《安全产业研究》2022年第2期有义务停止工作或拒绝执行；必须报告所有HSE事件，并从中吸取教训；对安全的承诺和努力必将取得成果；安全行事是我们的雇佣和供应商合同的一个必要条件。林德集团在HSE安全准则的基础上，提出即努力实现当下和每一天的零事故在包含氢能的化学品安全方面，林德集团“责任关怀®”项目是相关领域的集中体现。林德集团责任关怀全球宪章和美国化学理事会(ACC)责任关怀指导原则，以作为国际化工业气体提供商的一员，推动自身和产业链安全发展。其具体承诺包括：发挥林德集团在行业内的带头作用；持续提升HES管理提升危化品管理模式；形成注重安全环保的企业文化；持续研发全生命周期下安全环保性能较强的产品；加强对安全、健康、环保教育（三）评估认证体系为骨干，作为大型跨国企业，满足各国家和地区的合规性要求是林德集团保障其竞争优势的必备要求。为此，林德集团制定了系列方针以保证集团满足各个国家和地区的法律体系。在理论上，林德集团提出了五点方针：重视我们的客户并履行我们的公司使命，即让我们的世界更加高效；设计、生产和交付满足客户期望的安全、可靠的产品和服务；通过持续改进的文化推动卓越运营；遵守适用的法律、法规和内在实践上，林德集团从外部认证和内部评估两方面着手，以保障企业合规性。外部认证方面，林德在世界各地的业务均符合林德全球安全健康环境与安保(SHE&S)管理体系的要求和当地适用的要求。这些符合环境和安全管理体系的行业和国际标准，例如责任关怀®、ISO等。SHE&S管理体系由认可的第三方审核，以确保符合美国和加拿大范。在内部评估方面，林德的内部评估计划包括“A”类和“B”类评《安全产业研究》2022年第2期估以及设施自我评估。A类评估由公司安全、健康和环境人员或其指定代理人领导，B类评估由区域业务部门之一的成员领导。A类和B类评估都独立于被审计的设施，并且由GlobalSHEQ跟踪评估。当地或区域人员还会对相关设施进行自我评估，以帮助设施确定需要改进的领域。涵盖的主题可能包括过程药物警戒和产品质量。除了促进合规性之外，全球评估计划旨在将生产安全作为每位林德员工的核心价（四）多方布局，厚积薄发进林德集团早在2007年即开始涉水我国氢能市场，并进行了多点布局，但因政策环境和市场需求的不成熟一直未能大规模开展加氢站建设。2007年11月，林德集团与壳牌、舜华新能源、同济大学合作建成了安亭加氢站，该站点作为上海世博会氢能示范项目，也是上海集团