質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料氫質(zhì)量管理 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)程序-征求意見稿

ICS

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CECA-G00XX—2020

質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料氫

質(zhì)量管理風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)程序

Riskassessmentprocedure-Qualitycontrolforhydrogen-

Fuelforprotonexchangemembranefuelcellvehicles

標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿

2020-XX-XX發(fā)布2020-XX-XX實(shí)施

中國節(jié)能協(xié)會(huì)發(fā)布

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定

起草。

本文件由北京低碳清潔能源研究院提出。

本文件由中國節(jié)能協(xié)會(huì)歸口。

本文件起草單位：北京低碳清潔能源研究院、中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院、佛

山綠色發(fā)展創(chuàng)新研究院、中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院、中溶科技股份有限公司、北京佳安氫源科技股份有限公司

本文件主要起草人：何廣利、劉聰敏、翟俊香、王亞敏、徐廣通、鮑威、張邦強(qiáng)、楊燕梅、李秋園、

李世剛

質(zhì)子交換膜質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料氫

質(zhì)量管理風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)程序

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了氫質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基本原則和具體程序，確定雜質(zhì)出現(xiàn)的概率分級(jí)、雜質(zhì)對(duì)燃料電池

汽車的影響程度分級(jí)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的分級(jí)，還給出了降低質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的方法。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料氫的質(zhì)量管理。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本規(guī)范的引用而成為本規(guī)范的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的

修改單（不包括勘誤表的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本規(guī)范。然而，鼓勵(lì)根據(jù)本規(guī)范達(dá)成協(xié)議的各方研

究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本規(guī)范。

GB/T37244質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料氫氣

GB/T24499氫氣、氫能與氫能系統(tǒng)術(shù)語

GB50516-2010加氫站技術(shù)規(guī)范

GB31138-2014汽車用壓縮氫氣加氣機(jī)標(biāo)準(zhǔn)

ISO19880-1氫氣.燃料站.第1部分:一般要求ISO14687-2氫燃料.產(chǎn)品規(guī)格.第2部分:道路車輛用質(zhì)子交換

膜(PEM)燃料電池的應(yīng)用

ISO19880-8氫氣.燃料站.第8部分:燃料品質(zhì)控制

3術(shù)語和定義

3.1風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（RiskAssessment）

由風(fēng)險(xiǎn)分析及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定組成的全過程。

3.2風(fēng)險(xiǎn)分析（RiskAnalysis）

系統(tǒng)地運(yùn)用可獲得的信息識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)和評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)的過程。

3.3風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定（RiskEvaluation）

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果，確定是否需要降低風(fēng)險(xiǎn)的過程。

3.4殘余風(fēng)險(xiǎn)（ResidualRisk）

采取保護(hù)措施后仍存在的風(fēng)險(xiǎn)。

4風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)程序

4.1評(píng)價(jià)原則

通過對(duì)制、儲(chǔ)、輸、注全過程的不同環(huán)節(jié)雜質(zhì)出現(xiàn)的概率、雜質(zhì)對(duì)燃料電池影響嚴(yán)重程度兩個(gè)維度

進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，對(duì)氫氣供應(yīng)全過程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，依據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果制定改善措施，實(shí)現(xiàn)燃料電池車用氫氣

品質(zhì)保障。

4.2風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法確定每種雜質(zhì)超過GB/T37244規(guī)定的規(guī)格閾值的概率，并評(píng)估燃料電池汽車每種雜

質(zhì)的嚴(yán)重程度。在進(jìn)行有效的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，數(shù)據(jù)集的可靠性很重要。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的輸出是對(duì)風(fēng)險(xiǎn)范圍的定

性描述。

4.3評(píng)價(jià)過程

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分為風(fēng)險(xiǎn)分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定兩個(gè)階段，如圖1所示。首先對(duì)燃料氫進(jìn)行組分分析并確定氣閾

值，接下來分析燃料氫在制取、儲(chǔ)運(yùn)、加注環(huán)節(jié)各雜質(zhì)超出閾值的可能性，然后分析雜質(zhì)對(duì)燃料電池汽

車影響嚴(yán)重程序?；谝陨戏治鼋Y(jié)果，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定，確定嚴(yán)重程度。根據(jù)嚴(yán)重程序判斷是否需要降低

風(fēng)險(xiǎn)，如果需要降低風(fēng)險(xiǎn)，則設(shè)計(jì)方案，并開展質(zhì)量試驗(yàn)檢測，并根據(jù)結(jié)果再次進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析；如果判

斷不需要進(jìn)行降低風(fēng)險(xiǎn)，則可以認(rèn)定過程質(zhì)量達(dá)標(biāo)，且制、儲(chǔ)、運(yùn)、加注全過程風(fēng)險(xiǎn)可以接受。

圖1風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的邏輯過程

5雜質(zhì)出現(xiàn)的概率分級(jí)

表1對(duì)于不同類型雜質(zhì)超出閾值發(fā)生的概率進(jìn)行分類。

表1雜質(zhì)出現(xiàn)的概率分級(jí)

概率等級(jí)概率名稱描述出現(xiàn)頻率

概率等級(jí)概率名稱描述出現(xiàn)頻率

0幾乎不可能該雜質(zhì)從未超出閾值從不

1不大可能業(yè)內(nèi)人員認(rèn)為該雜質(zhì)會(huì)在供應(yīng)鏈中出現(xiàn)10-6

2極少該雜質(zhì)每年出現(xiàn)一次或以上10-5

3很可能該雜質(zhì)在特定位置反復(fù)出現(xiàn)10-4

4頻繁該雜質(zhì)定期出現(xiàn)經(jīng)常

如果該雜質(zhì)出現(xiàn)頻率未知，則假定為最嚴(yán)重的等級(jí)。

進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析時(shí)，應(yīng)考慮氫氣供應(yīng)商、加氫站建設(shè)方、加氫站設(shè)備安裝方的經(jīng)驗(yàn)與熟練程度。

6雜質(zhì)對(duì)燃料電池汽車的影響

6.1雜質(zhì)對(duì)燃料電池汽車的影響程度分級(jí)

表2為雜質(zhì)對(duì)燃料電池汽車的影響程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。共分為5個(gè)級(jí)別，分別是無影響、影響較小、可逆

性損害（需要特定的輕度維護(hù)，車輛仍可運(yùn)行）、可逆性損害（需要特定的及時(shí)維護(hù)，漸進(jìn)式功率損耗，

但不影響車輛安全）和不可逆性損害（斷電或車輛停駛危及安全、需要重大維護(hù)）。

表2雜質(zhì)對(duì)燃料電池汽車的影響程度分級(jí)

所造成影響類型

對(duì)燃料電池汽車的影響

嚴(yán)重程度

或損害性能影響暫時(shí)性的硬件影響永久性的硬件影響

0·無影響無無無

·影響較小

·暫時(shí)性斷電

1有無無

·對(duì)硬件無影響

·車輛仍可運(yùn)行

·可逆性損害

2·需要特定的輕度維護(hù)有或無有無

·車輛仍可運(yùn)行

·可逆性損害

·需要特定的及時(shí)維護(hù)

3有有無

·漸進(jìn)式功率損耗，但

不影響車輛安全

4·斷電或車輛停駛危及有有無

安全

·不可逆性損害

無有

·需要重大維護(hù)（如更

換電堆）

影響車輛安全的損害，無論是暫時(shí)性的還是永久性的，均歸為嚴(yán)重程度4；其他暫時(shí)性損害歸為嚴(yán)重程度1、2或3。

6.2各雜質(zhì)對(duì)燃料電池汽車的影響

根據(jù)GB/T37244規(guī)定的雜質(zhì)種類及超標(biāo)范圍確定在該濃度范圍內(nèi)對(duì)燃料電池汽車的影響嚴(yán)重程度。

表3各雜質(zhì)對(duì)燃料電池汽車的影響

GB/T37244嚴(yán)重程度

嚴(yán)重程度

雜質(zhì)規(guī)定的閾值（從GB/T37244要求1級(jí)值

（大于1級(jí)值）

[μmol/mol]的閾值至1級(jí)值）

非氫氣體總量300UDbUDb4

氦He300UDbUDb4

bb

總氮和氬N2Ar100UDUD4

bb

氧O25UDUD4

二氧化碳CO22134

一氧化碳CO0.22-3c14

甲烷CH410013004

水H2O54NA4

總硫按H2S計(jì)0.0044NA4

氨NH30.14NA4

c

總烴按CH4計(jì)21-4NA4

甲醛HCHO0.012-3c14

甲酸HCOOH0.22-3c14

總鹵化合物0.054NA4

最大顆粒物濃度1mg/kg4NA4

關(guān)鍵點(diǎn)

UD：未確定

NA：不適用

A該閾值符合GB/T37244的要求。

b因?yàn)樯形磳?duì)此進(jìn)行任何具體研究，所以表中該雜質(zhì)（從GB/T37244要求的閾值至1級(jí)值）的嚴(yán)重程度和1級(jí)值是未確

定的；應(yīng)根據(jù)新閾值對(duì)其進(jìn)行修改。

c在獲得更多具體數(shù)據(jù)前，該雜質(zhì)嚴(yán)重程度宜考慮設(shè)定為更保守的分級(jí)。

d最大顆粒物濃度的單位為mg/kg。

7風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定的分級(jí)

通過表1和表2相結(jié)合確定特定雜質(zhì)在特定的制、儲(chǔ)、輸、注環(huán)節(jié)中最終風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，如表3所示:

表4風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定的分級(jí)

嚴(yán)重程度

雜質(zhì)出現(xiàn)頻率概率等級(jí)

01234

頻繁：經(jīng)常4+****

很可能：10-43+0***

極少：10-52++0**

不大可能：10-61+++0*

幾乎不可能0+++++

+0*

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定等級(jí)可接受的風(fēng)險(xiǎn)：需要進(jìn)一步檢查：不可接受的風(fēng)險(xiǎn)：

現(xiàn)有質(zhì)量控制措施已足夠現(xiàn)有質(zhì)量控制措施可能不足夠需要采取保護(hù)措施來降低風(fēng)險(xiǎn)

8質(zhì)量試驗(yàn)檢測

8.1常規(guī)質(zhì)量試驗(yàn)檢測

指定時(shí)間段或每批或批次定期進(jìn)行一次常規(guī)分析，并保存測試結(jié)果。

8.2非常規(guī)質(zhì)量試驗(yàn)檢測

首先識(shí)別非常規(guī)情況，并根據(jù)具體的情況需要采取的措施。一些常見的非例行情況包括并不僅限于

如下情況:

a.新的氫氣生產(chǎn)工藝；

b.首次啟用新的加氫站；

c.在生產(chǎn)現(xiàn)場或燃料站的生產(chǎn)工藝上進(jìn)行的例行或非例行的露天檢查、修理、催化劑更換或相關(guān)工作；

d.在壓縮氫、液氫和氫管道運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障后；

e.造成燃料電池汽車性能受損，質(zhì)疑氫氣品質(zhì)后；

f.測試、研究或任何其他目的所必需的。

附錄A（規(guī)范性）

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模板

表A.1質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料氫質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模板

國家標(biāo)準(zhǔn)要求供應(yīng)鏈出現(xiàn)雜質(zhì)概率

殘余風(fēng)險(xiǎn)

雜質(zhì)概率嚴(yán)重程度風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

閾值降低風(fēng)險(xiǎn)措施

雜質(zhì)制氫運(yùn)輸加注

[μmol/mol]

非氫氣體

300

總量

氦300

總氮和氬100

氧5

二氧化碳2

一氧化碳0.2

甲烷100

水5

總硫0.004

氨0.1

總烴2

甲醛0.01

甲酸0.2

總鹵化合物0.05

最大顆粒物

1mg/kg

濃度

+0*

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定等級(jí)可接受的風(fēng)險(xiǎn)：需要進(jìn)一步檢查：不可接受的風(fēng)險(xiǎn)：

現(xiàn)有質(zhì)量控制措施已足夠現(xiàn)有質(zhì)量控制措施可能不足夠需要采取保護(hù)措施來降低風(fēng)險(xiǎn)

附錄B（資料性）

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)實(shí)例

附錄C風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)實(shí)例-煤制氫

C.1煤制氫工藝雜質(zhì)出現(xiàn)的概率分級(jí)

GB/T37244

雜質(zhì)種類規(guī)定的閾值可能造成的原因概率等級(jí)

μmol/mol

N2性能下降；故障故障；氣源組成波動(dòng)較大

100PSAPSA3

Ar性能下降；故障故障；氣源組成波動(dòng)較大

PSAPSA3

O2在氣化反應(yīng)和變換反應(yīng)條件下不能穩(wěn)定存在。

5O20

CO2

2PresentinSyngas(%)0

COPSA性能下降；PSA故障故障；氣源組成波動(dòng)較大

0,22

C性能下降；故障故障；氣源組成波動(dòng)較大

4

H10PSAPSA1

H2OH2O的吸附容量高于CO2等雜質(zhì)，容易被吸附去除。

TS5經(jīng)過脫硫后的氣體，總硫含量10

0,004≤μmol/mol0

NH3原料氣中出現(xiàn)概率較低，且易被吸附脫除。

0,10

總烴原料氣中出現(xiàn)概率較低，且易被吸附脫除。

20

HCHO原料氣中出現(xiàn)概率較低，且易被吸附脫除。

0,011

HCOOH原料氣中出現(xiàn)概率較低，且易被吸附脫除。

0,20

鹵素原料氣中出現(xiàn)概率較低，且易被吸附脫除。

He03,005煤氣化過程中，沒有He。0

最大顆粒物

1mg/kg經(jīng)過過濾后，顆粒物出現(xiàn)概率極低。0

濃度

C.2高壓氫氣拖車運(yùn)輸過程雜質(zhì)出現(xiàn)的概率分級(jí)

GB/T37244規(guī)定的閾值

雜質(zhì)種類可能造成的原因概率等級(jí)

μmol/mol

N2維護(hù)過程誤操作；吹掃氣體；低壓條件下空氣泄漏。

100

Ar—2

0

O25維護(hù)過程誤操作；低壓條件下空氣泄漏。

1

CO2空氣中CO2約μmol/mol。

24000

CO—

0,20

C—

4

H100

H2O維護(hù)過程誤操作

TS5如果在加工過程中使用切削油，可能會(huì)受到硫化物污染。1

NH30,004—1

總烴0,1如果在加工過程中使用切削油，可能會(huì)受到硫化物污染。0

HCHO2—1

HCOOH0,01—0

鹵素0,2如果在加工過程中使用切削油，可能會(huì)受到硫化物污染。1

He0,05—0

最大顆粒物濃度13m0g/0kg管路、壓縮機(jī)等。0

C.3加氫站雜質(zhì)出現(xiàn)的概率分級(jí)

GB/T37244規(guī)定的閾值

雜質(zhì)種類可能造成的原因概率等級(jí)

μmol/mol

N2氮?dú)獯祾邭怏w；維護(hù)過程誤操作，造成空氣泄漏。

100

Ar—3

0

O25維護(hù)過程誤操作，造成空氣泄漏。

2

CO2維護(hù)過程誤操作，造成空氣泄漏。

20

CO—

0,20

C—

4

H100

H2O設(shè)備維護(hù)過程誤操作；壓縮機(jī)、預(yù)冷裝置等裝置及閥門泄漏。

TS5密封材料、閥座和管道等。1

NH30,004—1

總烴0,1壓縮機(jī)。0

HCHO2—2

HCOOH0,01—0

鹵素0,2管路清洗殘余1

0,051

He采用He撿漏及吹掃

最大顆粒物濃度13m0g/0kg管路、壓縮機(jī)、密封墊片等。01

C.4質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料氫質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)實(shí)例

國家標(biāo)準(zhǔn)要求供應(yīng)鏈出現(xiàn)雜質(zhì)概率

殘余風(fēng)險(xiǎn)

雜質(zhì)概率嚴(yán)重程度風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

閾值降低風(fēng)險(xiǎn)措施

雜質(zhì)制氫運(yùn)輸加注

[μmol/mol]

非氫氣體

300-------

總量

氦30000001+

0

氮31

100

323

0

氬31

300

氧520+

012

二氧化碳201+

000

*加氫站內(nèi)增加CO定向純化

一氧化碳0.222

單元

200

甲烷10021+

100

24*當(dāng)調(diào)試、維修完成后，在合

水5

適的地點(diǎn)檢測露點(diǎn)。

011

14*當(dāng)調(diào)試、維修完成后，在合

總硫0.004

適的地點(diǎn)測試總硫含量。

011

氨0.104+

000

24*當(dāng)調(diào)試、維修完成后，在合

總烴2

適的地點(diǎn)測試總烴含量。

012

甲醛0.0112+

100

甲酸0.212+

011

14*當(dāng)調(diào)試、維修完成后，在合

總鹵化合物0.05

適的地點(diǎn)測試總鹵含量。

001

最大顆粒物11+

1mg/kg0

濃度

01

+0*

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定等級(jí)可接受的風(fēng)險(xiǎn)：需要進(jìn)一步檢查：不可接受的風(fēng)險(xiǎn)：

現(xiàn)有質(zhì)量控制措施已足夠現(xiàn)有質(zhì)量控制措施可能不足夠需要采取保護(hù)措施來降低風(fēng)險(xiǎn)

T/CECA-G—00XX—2020

ICS

團(tuán)