一文了解加氢站运营损耗分析

随着近年来支持新能源发展的政策不断出台，氢能源被迅速推广，然而适合我国国情的加氢站管理标准与制度仍处于起步阶段，特别是计量与损耗管理方面涉及的内容较少。在运营等过程中由于温度、气压修正系数、计量器具和卸气不净产生的损耗，以及停机排空、设备密封缺陷和维修等诸多原因，必然会造成氢气的损耗，影响加氢站运营成本，如何降低加氢站运营损耗是加氢站运营企业关注问题，下面对各项损耗的原因进行分析并提出几点优化意见。

 加氢站实际数据分析 

现全国大部分加氢站用压差法来计算氢气用量，通过读取管束式拖车卸氢前、后压力和温度数据，用压差法方程V=KV_0带入标准状态下的氢气体积换算系数，利用管束式拖车内部气体体积差值计算氢气用量，而加氢机结算配备质量流量计加温度补偿，压差和计量造成的偏差困扰着很多加氢站。

以某加氢站数月数据为例，采用到岸质量交接方式，读取卸氢前、后压力和温度数据，用压差法计算气体体积。

7个月平均差异为10.6%，虽然氢气密度仅是天然气密度的十分之一，影响计量器具准确性和稳定性，但该加氢站的损耗依然处于较高水平，正常损耗率应控制在4%以内。因此加氢站运营过程中存在诸多优化空间。

 运营损耗原因分析

 1.卸氢交接产生的损耗：

（1）读数不准造成偏差：由于大多数管束式拖车计量仪表精度有限，压力表、温度计最小刻度为1MPa、1℃。两次读数按照小数点后一位估计，共计最大误差达0.2MPa，以卸前18MPa、卸后 5MPa 的压力计算，最大压力范围为13MPa，读数误差约为1.54%。

（2）温度不准造成偏差：管束式拖车氢气接卸处温度表、压力表等都集中在车辆后侧方。受太阳直射影响，温度表的读数温度往往与环境温度相差5℃。如夏天空气中环境温度30℃，而管束式拖车后侧方温度表的读数温度35℃，两者相差5℃，水容积为26m³的管束车，会虚增5 kg的氢气，损耗率达1.54%。

（3）计量未检定造成的损耗：管束车、储罐容量未检定也会造成损耗。如管束车容

量误差0. 01 m³ 转化为氢气0.15 m³(0.13 kg)，对结算量也会有影响。温度表、压力表、卸气柱等计量器具未检定或校验,以及未正确选取相匹配的计量器具，也会存在损耗。

（4）卸氢不完全造成的损耗：部分厂家供气合同是以管束车剩余余压值结算，如该加氢

站为5Mpa回车，但是当加氢车辆较多或加氢车辆压力较高时，由于增压效率降低，管束车压力不能满足加氢需求，需要更换管束车，这样就会引起氢气未卸净，从而造成损耗。

（5）计算公式不同造成损耗：合同约定计算方式源于理想气体状态方程，但由于理想气体是一个近似的模型，忽略了分子的体积和分子间的引力，因此仅适用于低压状态的体积计算。

如图一，在压力低于5MPa时数据刚好吻合，随着压力升高，差异会逐渐增大。因此通过压差法计算会比真实数据偏大。图二增加压缩因子系数后，密度趋近于重合。

2.排空置换产生的损耗：

站内储罐、压缩机等重要涉氢设备在维修时需进行排空作业，通常采用直接对外排空、降压后排或排入缓冲罐等方式。直接对外排气除损耗和影响最大，如容量0.1m³的管道温度20℃、压力40 MPa 的氢气直接排空损耗就有 32 m³(2.64 kg)之多。

3.密封材料泄漏产生的损耗：

目前高压氢气设备密封形式主要有钢性密封、柔性密封，即多采用CT接头或密封垫/环形式。由于高压氢气设备自身长期处于高压、低温、多次充放过程，随着时间变化，密封材质会发生老化脆裂，失去弹性，也存在密封垫磨损造成间隙改变，导致密因密封不良产生泄漏造成损耗。

4.加氢机计量误差产生损耗：

加氢机计量采用标准表法和称重法检定存在局限性，导致加氢机中的质量流量计计量偏差不能及时准确的发现，所以零售环节加氢机极有可能出现损耗。

 合理化建议 

加氢站的损耗分析对加氢站的运营以及加氢站的发展具有至关重要的作用。损耗的居高不下，使加氢站的运营增加成本，不利于加氢站的发展，为此提出以下几点建议：

1.合理利用修正因子，降低计算误差：外供氢的加氢站与供货方协商明确氢气计算方式和回车压力，应采取压缩因子校正后的理想状态方程，并确定交接界面，即选择认定供货方充装后，以管束拖车到站卸氢前、后质量差值作为结算量。

2.减少拖车间辐照量，降低温度误差：加氢站拖车间应在不影响安全的前提下，采用遮阳棚避免阳光直射，缩小拖车后侧温度和拖车温度之间差值，来解决虚假温差产生的损耗。

3.计量器具检定校准，降低度数误差：定期对加氢站加氢机、卸气柱、质量流量计等关键设备进行检定，及时调整误差，拖车进厂前压力表、温度表均在检定周期内，有条件可采用数显表，提升度数精度。

4.优化操作应急流程，降低排空损耗：依据设备供应商操作指导书编制操作规程，在确保安全前提下，完善涉氢设备操作工艺和应急处置，减少设备维修和人员误操作造成的氢气排空损耗。

5.加强设备巡检维保，降低泄漏损耗：加氢站大多都是高压设备，对设备定期维护保养和检测尤为重要。对振动较强的增压机内部和储罐区日常巡检时应特别注意。在确认发生内漏或外漏后按照操作处置流程，排空最小区间设备内部氢气，然后更换或维修。

加氢站运营损耗管理，还应制定交接、盘存计量和日常损耗管理的标准或管理制度，需将理论计算与实际运营情况结合。加强日常零售及盘存计量，做好每日计量，日清月结，及时掌握损溢动态。若出现损溢，应迅速查明原因并积极采取措施。

经过特嗨与该加氢站共同努力，损耗已降至4%以内，为企业节约了相应运营费用，向企业运营提供了宝贵经验，也和企业共同成长。