一文了解加氫站運營損耗分析

隨著近年來支持新能源發展的政策不斷出臺，氫能源被迅速推廣，然而適合我國國情的加氫站管理標準與制度仍處于起步階段，特別是計量與損耗管理方面涉及的內容較少。在運營等過程中由于溫度、氣壓修正系數、計量器具和卸氣不凈產生的損耗，以及停機排空、設備密封缺陷和維修等諸多原因，必然會造成氫氣的損耗，影響加氫站運營成本，如何降低加氫站運營損耗是加氫站運營企業關注問題，下面對各項損耗的原因進行分析并提出幾點優化意見。

 加氫站實際數據分析 

現全國大部分加氫站用壓差法來計算氫氣用量，通過讀取管束式拖車卸氫前、后壓力和溫度數據，用壓差法方程V=KV_0帶入標準狀態下的氫氣體積換算系數，利用管束式拖車內部氣體體積差值計算氫氣用量，而加氫機結算配備質量流量計加溫度補償，壓差和計量造成的偏差困擾著很多加氫站。

以某加氫站數月數據為例，采用到岸質量交接方式，讀取卸氫前、后壓力和溫度數據，用壓差法計算氣體體積。

7個月平均差異為10.6%，雖然氫氣密度僅是天然氣密度的十分之一，影響計量器具準確性和穩定性，但該加氫站的損耗依然處于較高水平，正常損耗率應控制在4%以內。因此加氫站運營過程中存在諸多優化空間。

 運營損耗原因分析

 1.卸氫交接產生的損耗：

（1）讀數不準造成偏差：由于大多數管束式拖車計量儀表精度有限，壓力表、溫度計最小刻度為1MPa、1℃。兩次讀數按照小數點后一位估計，共計最大誤差達0.2MPa，以卸前18MPa、卸后 5MPa 的壓力計算，最大壓力范圍為13MPa，讀數誤差約為1.54%。

（2）溫度不準造成偏差：管束式拖車氫氣接卸處溫度表、壓力表等都集中在車輛后側方。受太陽直射影響，溫度表的讀數溫度往往與環境溫度相差5℃。如夏天空氣中環境溫度30℃，而管束式拖車后側方溫度表的讀數溫度35℃，兩者相差5℃，水容積為26m3的管束車，會虛增5 kg的氫氣，損耗率達1.54%。

（3）計量未檢定造成的損耗：管束車、儲罐容量未檢定也會造成損耗。如管束車容

量誤差0. 01 m3 轉化為氫氣0.15 m3(0.13 kg)，對結算量也會有影響。溫度表、壓力表、卸氣柱等計量器具未檢定或校驗,以及未正確選取相匹配的計量器具，也會存在損耗。

（4）卸氫不完全造成的損耗：部分廠家供氣合同是以管束車剩余余壓值結算，如該加氫

站為5Mpa回車，但是當加氫車輛較多或加氫車輛壓力較高時，由于增壓效率降低，管束車壓力不能滿足加氫需求，需要更換管束車，這樣就會引起氫氣未卸凈，從而造成損耗。

（5）計算公式不同造成損耗：合同約定計算方式源于理想氣體狀態方程，但由于理想氣體是一個近似的模型，忽略了分子的體積和分子間的引力，因此僅適用于低壓狀態的體積計算。

如圖一，在壓力低于5MPa時數據剛好吻合，隨著壓力升高，差異會逐漸增大。因此通過壓差法計算會比真實數據偏大。圖二增加壓縮因子系數后，密度趨近于重合。

2.排空置換產生的損耗：

站內儲罐、壓縮機等重要涉氫設備在維修時需進行排空作業，通常采用直接對外排空、降壓后排或排入緩沖罐等方式。直接對外排氣除損耗和影響最大，如容量0.1m3的管道溫度20℃、壓力40 MPa 的氫氣直接排空損耗就有 32 m3(2.64 kg)之多。

3.密封材料泄漏產生的損耗：

目前高壓氫氣設備密封形式主要有鋼性密封、柔性密封，即多采用CT接頭或密封墊/環形式。由于高壓氫氣設備自身長期處于高壓、低溫、多次充放過程，隨著時間變化，密封材質會發生老化脆裂，失去彈性，也存在密封墊磨損造成間隙改變，導致密因密封不良產生泄漏造成損耗。

4.加氫機計量誤差產生損耗：

加氫機計量采用標準表法和稱重法檢定存在局限性，導致加氫機中的質量流量計計量偏差不能及時準確的發現，所以零售環節加氫機極有可能出現損耗。

 合理化建議 

加氫站的損耗分析對加氫站的運營以及加氫站的發展具有至關重要的作用。損耗的居高不下，使加氫站的運營增加成本，不利于加氫站的發展，為此提出以下幾點建議：

1.合理利用修正因子，降低計算誤差：外供氫的加氫站與供貨方協商明確氫氣計算方式和回車壓力，應采取壓縮因子校正后的理想狀態方程，并確定交接界面，即選擇認定供貨方充裝后，以管束拖車到站卸氫前、后質量差值作為結算量。

2.減少拖車間輻照量，降低溫度誤差：加氫站拖車間應在不影響安全的前提下，采用遮陽棚避免陽光直射，縮小拖車后側溫度和拖車溫度之間差值，來解決虛假溫差產生的損耗。

3.計量器具檢定校準，降低度數誤差：定期對加氫站加氫機、卸氣柱、質量流量計等關鍵設備進行檢定，及時調整誤差，拖車進廠前壓力表、溫度表均在檢定周期內，有條件可采用數顯表，提升度數精度。

4.優化操作應急流程，降低排空損耗：依據設備供應商操作指導書編制操作規程，在確保安全前提下，完善涉氫設備操作工藝和應急處置，減少設備維修和人員誤操作造成的氫氣排空損耗。

5.加強設備巡檢維保，降低泄漏損耗：加氫站大多都是高壓設備，對設備定期維護保養和檢測尤為重要。對振動較強的增壓機內部和儲罐區日常巡檢時應特別注意。在確認發生內漏或外漏后按照操作處置流程，排空最小區間設備內部氫氣，然后更換或維修。

加氫站運營損耗管理，還應制定交接、盤存計量和日常損耗管理的標準或管理制度，需將理論計算與實際運營情況結合。加強日常零售及盤存計量，做好每日計量，日清月結，及時掌握損溢動態。若出現損溢，應迅速查明原因并積極采取措施。

經過特嗨與該加氫站共同努力，損耗已降至4%以內，為企業節約了相應運營費用，向企業運營提供了寶貴經驗，也和企業共同成長。