勞 敏，戴 澐

（1.上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院，上海 200062；2.上海市安全生產(chǎn)科學(xué)研究所，上海 200233）

在節(jié)能減排、綠色發(fā)展理念的引導(dǎo)下，我國近幾年的新能源汽車得到了高速發(fā)展。但是新能源汽車基礎(chǔ)配套設(shè)施布局不足，限制了新能源汽車的大規(guī)模推廣和發(fā)展。對于電動汽車來說，現(xiàn)有建成的各類充電設(shè)施多基于電網(wǎng)供電方式，大部分依靠原有的燃煤發(fā)電供給的電網(wǎng)輸配電，與綠色環(huán)保發(fā)展要求不吻合。在加氣站布置充電樁，使傳統(tǒng)的加氣站既能給汽車加燃氣又能給電動車充電，同時在加氣站進行分布式光伏發(fā)電，采用泛能微網(wǎng)+可再生能源+清潔能源是最理想的解決方案。在加氣站設(shè)置充電設(shè)施和光伏發(fā)電設(shè)施的前提條件是確保安全，本文對泛能微網(wǎng)的電-氣-儲能互補分布式能源LPG加氣站進行安全評價，在對加氣站的危險源進行辨識的基礎(chǔ)上采用合適的方法來評價加氣站，提出針對性的安全對策措施，為泛能微網(wǎng)的電-氣-儲能互補分布式能源LPG加氣站的安全管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 分布式能源加氣站基本情況

1.1 概況

泛能微網(wǎng)的電-氣-儲能互補分布式能源LPG加氣站的站區(qū)分為LPG工藝區(qū)、LPG加氣區(qū)、微燃機分布式供能工藝區(qū)、光伏發(fā)電系統(tǒng)布置區(qū)、電動汽車充電區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)等區(qū)域。

LPG工藝區(qū)設(shè)1臺30m3的LPG埋地儲罐、1根放散管（儲罐上）、2臺LPG螺桿泵、1個LPG卸車點、1個LPG卸車停車位等、LPG水浴式氣化器1臺。

LPG加氣區(qū)設(shè)247.8m2加氣罩棚，罩棚下設(shè)一座加氣島，加氣島上設(shè)置1臺LPG加氣機。

微燃機分布式供能工藝區(qū)設(shè)置100kW的微燃機1臺、9m3熱水儲水箱1臺。

光伏發(fā)電系統(tǒng)布置區(qū)：在加氣作業(yè)區(qū)之外布置光伏組件。分別在站房屋面、電動汽車充電區(qū)車棚頂部、南側(cè)通道頂部安裝光伏組件，共布置290塊光伏組件，安裝容量101.5kW。所有的光伏發(fā)電板均布置在LPG加氣站加氣作業(yè)區(qū)以外的安全區(qū)域。

電動汽車充電區(qū)設(shè)置8個充電停車位，設(shè)置4臺功率為7kW的交流充電樁，2臺功率為60kW的直流一體式充電樁。

輔助生產(chǎn)區(qū)設(shè)置有站房，站房內(nèi)布置儲能系統(tǒng)、泛能微網(wǎng)智慧管理平臺、配電間、值班室、控制室等。

1.2 工藝

（1）LPG工藝流程。液化石油氣槽車的卸液采用LPG雙螺桿泵卸液工藝，將槽車內(nèi)的液態(tài)液化石油氣卸入儲罐。將儲存在儲罐內(nèi)的液化石油氣通過LPG雙螺桿泵輸送至加氣機，通過加氣機向汽車加氣。設(shè)有微燃機1臺，自備發(fā)電供應(yīng)加氣站需求，為保證微燃機用氣，從LPG儲罐引一路LPG氣化后給微燃機使用。

（2）微電網(wǎng)系統(tǒng)工藝。分布式能源作為與用戶端聯(lián)系密切的能源綜合利用系統(tǒng)，不僅能夠自主運行，而且能夠并網(wǎng)運行[1]。本項目中的微電網(wǎng)組成部分包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、微燃機發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、充電系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)。在LPG加氣站進行光伏發(fā)電，向儲能電池充電和充電系統(tǒng)供電。微燃機系統(tǒng)利用LPG進行發(fā)電，作為光伏發(fā)電的備份和補充，安全穩(wěn)定地提供充足的電力供應(yīng)；儲能系統(tǒng)由儲能電池組、開關(guān)柜、變流器組成，儲能電池組所發(fā)電量經(jīng)過電池控制柜、變流器逆變后接入微電網(wǎng)。分布式能源LPG加氣站微型電源工作形式有電壓源工作狀態(tài)或電流源工作狀態(tài)，調(diào)整兩種狀態(tài)的能量管理系統(tǒng)和分布式能源LPG加氣站電氣控制系統(tǒng)的功率輸出，能夠穩(wěn)定微電網(wǎng)與配電網(wǎng)的功率。

（3）自動控制和儀表工藝。自控控制和儀表系統(tǒng)包括：LPG雙螺桿泵控制系統(tǒng)、加氣機收費管理系統(tǒng)、工藝管道控制系統(tǒng)、可燃氣體報警控制系統(tǒng)。工藝管道控制系統(tǒng)實現(xiàn)LPG工藝所需參數(shù)的實時檢測、采集、顯示、報警和控制功能，并對重要設(shè)備進行連鎖控制?？扇細怏w報警控制系統(tǒng)對站內(nèi)的LPG泄漏進行實時檢測，并實現(xiàn)必要的連鎖控制，主要由可燃氣體報警控制器和探測器組成?？扇細怏w報警探測器安裝在用氣設(shè)備附近、法蘭連接處、閥門組和泄漏源處。泵撬、加氣機、卸車點設(shè)置探測器，且保證探測器周圍不小于0.3m的凈空。

1.3 危險性分析

LPG是一種低碳烴類化合物的混合物，其成分主要包括丁烯、丙烯、丙烷、丁烷，具有閃點低、點火能量小的特點，爆炸范圍在1.5%～9.5%左右，如泄漏在空氣中容易氣化，形成爆炸性混合氣體，一旦遇到點火源則會產(chǎn)生燃燒爆炸事故。

直流熔斷器如果接線時不符合規(guī)范要求，則不能有效保護其他的電氣元件，當電路中發(fā)生異常電流時，直流熔斷器會起火。逆變器設(shè)計的是負極接地，在電池組件正極和接地系統(tǒng)中將存在高壓，進而增加觸電事故發(fā)生的概率；如果存在接地故障，則將通過接地線產(chǎn)生故障電流或者電弧放電，進而導(dǎo)致火災(zāi)。直流匯流箱到直流配電柜的高壓電纜，若絕緣層破損或電流過載，會造成火災(zāi)事故。使用鉛碳電池進行儲能，在充放電過程中會釋放氫氣，有一定危險性。

2 安全評價

根據(jù)危險性分析，泛能微網(wǎng)的電-氣-儲能互補分布式能源LPG加氣站的主要風(fēng)險是火災(zāi)、爆炸和觸電。對于火災(zāi)、爆炸事故后果，采用危險度評價法對分布式能源LPG加氣站儲罐進行定量評價，判斷加氣站的危險等級；對于觸電事故的評價，選擇預(yù)先危險性分析方法來對分布式能源LPG加氣站的微電網(wǎng)系統(tǒng)觸電事故進行定性評價。

2.1 危險度評價

危險度評價法是分析評價系統(tǒng)或者單元中的“介質(zhì)、容量、溫度、壓力和操作”等5個方面對系統(tǒng)或者單元進行危險度的取值（表1），由累計分值來確定系統(tǒng)或者單元的評價危險度。

表1 危險度評價取值表

如果分數(shù)超過16分，被判定為Ⅰ等級，即高度危險；如果分數(shù)處于11～15分范圍，被判定為Ⅱ等級，即中度危險；如果分數(shù)在10分以內(nèi)，則被判定為Ⅲ等級，即低度危險。

泛能微網(wǎng)的電-氣-儲能互補分布式能源LPG加氣站的介質(zhì)LPG為液化烴液體，物質(zhì)評分為10；LPG儲罐的容積為30m3，容量評分為2；加氣站的LPG在低于250℃時使用，溫度評分0；LPG儲罐的使用壓力1.6MPa，壓力評分2；對汽車進行LPG加氣操作有一定危險性操作，評分為2；總分16，等級為Ⅰ級，高度危險。

3.2 預(yù)先危險性評價

所謂預(yù)先危險性分析，具體來說是當某項工程活動或生產(chǎn)活動開始前，針對系統(tǒng)中的危險有害因素、出現(xiàn)條件、造成的后果開展預(yù)先性分析，從而制定出有效的安全策略，以及判定危險性等級。將系統(tǒng)劃分成若干子系統(tǒng)（單元），按照單元使用的物質(zhì)、工藝和設(shè)備，對能造成人員傷亡、物質(zhì)損失和生產(chǎn)裝置不能正常運行的各種危險進行分析、評價危險等級，提出整改措施。

（1）為了在采取措施時有先后次序和輕重緩急，對識別出的危險因素，按可能導(dǎo)致后果的嚴重程度劃分四個等級：

①危險等級1（安全的）：即可以忽略不去考慮的。

②危險等級2（臨界的）：系統(tǒng)內(nèi)存在事故隱患，不會馬上引起人員傷亡和設(shè)備損失，應(yīng)采取預(yù)防或整改措施。

③危險等級3（危險的）：可能會發(fā)生事故，使周圍的人員受傷或死亡以及設(shè)備破壞，應(yīng)立即停產(chǎn)進行整改，采取本職安全的控制措施。

④危險等級4（破壞的）：會導(dǎo)致災(zāi)難性事故，應(yīng)馬上排除。

（2）微電網(wǎng)系統(tǒng)的預(yù)先危險性評價為潛在觸電事故，主要的危險有害因素有：逆變器、微燃機、配電柜、充電設(shè)備、儲能變流器、直流熔斷器等電氣設(shè)備。形成事故的原因事件有：

①電氣設(shè)備漏電、絕緣損壞、老化。

②用電設(shè)備未設(shè)置漏電保護裝置。

③臨時用電線路不符安全要求。

④保護接地、接零不當。

⑤設(shè)備外殼帶電。

⑥電氣設(shè)備設(shè)計不合理、安裝工藝不規(guī)范。

⑦電氣安全凈距離不夠。

⑧配電室缺少安全標志和警示標志，非專業(yè)人員進入配電室進行電工作業(yè)。

（3）觸發(fā)事件為：

①操作、維修人員未采取個體防護措施直接接觸帶電體。

②局部放電發(fā)生電擊穿。

③通過人體的電流超過50mA。

④檢修設(shè)備時未使用安全用具。

⑤人員觸電后采取的措施和醫(yī)療救護不當?？赡軙斐扇藛T傷亡的事故后果，一次你危險等級屬于Ⅲ級（危險的）。

（4）對此，需考慮以下安全技術(shù)手段：

①根據(jù)電氣設(shè)備的使用環(huán)境選擇相應(yīng)的設(shè)備電氣絕緣等級，安裝使用后應(yīng)定期維保和檢查、使電氣設(shè)備能夠正常使用。

②對帶電的電氣元件設(shè)置密閉隔離安全防護措施，防止人體接觸帶電體。

③設(shè)置漏電保護裝置；電氣設(shè)備做好保護接地和接零。

④檢修設(shè)備時須使用低壓安全電壓燈具，并有專人安全監(jiān)護。

⑤健全并嚴格執(zhí)行電氣安全規(guī)章制度和電氣操作規(guī)程。

⑥加強對作業(yè)現(xiàn)場電氣線路、設(shè)備等的安全巡視檢查、定期檢查和梅雨季節(jié)等特殊天氣的專項安全檢查。

⑦配電室設(shè)置安全標志和警示標志。采取安全措施后預(yù)計危險等級屬于Ⅱ級（臨界的）。

4 安全對策措施

分布式能源LPG加氣站的平面布置、建構(gòu)筑物、工藝及設(shè)施、消防設(shè)施等應(yīng)符合《汽車加油加氣加氫站技術(shù)標準》GB 50156—2021的要求。充電裝置和光伏發(fā)電裝置的電氣設(shè)備不應(yīng)布置在爆炸危險區(qū)域內(nèi)，與LPG加氣站的儲罐、加氣機應(yīng)保持一定的安全間距。分布式能源LPG加氣站劃分爆炸危險區(qū)域，區(qū)域內(nèi)的電氣設(shè)備型號的選擇、裝配、埋設(shè)等施工安裝應(yīng)按照《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》GB 50058和《危險場所電氣防爆安全規(guī)范》AQ 3009的要求進行，安裝完畢后滿足整體防爆的要求，并定期進行防爆檢查。站內(nèi)需要配備完善的設(shè)備儀器，包括可燃氣體檢測器、儲罐需設(shè)置液位計、壓力表和溫度計和液位上、下限報警裝置。

光伏發(fā)電板應(yīng)位于爆炸危險區(qū)域加3m以外的范圍，凈空高度為5.5m以上；鉛碳電池間頂部采取措施防止氫氣積聚的措施；微燃機的泄爆方向應(yīng)為向上；光伏系統(tǒng)設(shè)備的布置和安裝位置不能不留間隙，應(yīng)保持一定的安全間距。暴露的帶電部位應(yīng)采取必需的隔離或者防護安全技術(shù)措施來確保操作者的安全。

5 結(jié)束語

綜上所述，得出以下幾點結(jié)論：

1）基于泛能微網(wǎng)的電-氣-儲能互補分布式能源LPG加氣站危險有害因素是火災(zāi)、其他爆炸、觸電等。主要危險因素存在于LPG儲罐、卸液裝置、加氣中儲存、輸送易燃、易爆物品的部位以及光伏板和充電樁等部位。

2）應(yīng)重視的安全對策措施為爆炸危險區(qū)域內(nèi)的電氣設(shè)備，應(yīng)采用符合要求的防爆電器設(shè)備；站內(nèi)嚴禁明火和可能產(chǎn)生火花的操作。

3）基于泛能微網(wǎng)的電-氣-儲能互補分布式能源LPG加氣站的總平面布置、設(shè)備設(shè)施的布置、微電網(wǎng)系統(tǒng)布置應(yīng)考慮與外部周邊環(huán)境的安全距離以及站內(nèi)建構(gòu)筑物只見的防火間距；安全對策措施應(yīng)考慮發(fā)生事故后的影響區(qū)域。