引言氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源,可以同时满足资源、环境和可持续发展的要求，是解决能源供应和环境问题的重要途径之一，我国“十四五”期间氢能将迎来发展的黄金期[1]。加氢站是氢能供应的重要保障，未来我国加氢站行业发展空间巨大[2]。相关资料显示，2020年12月底，我国已建成加氢站118座，其中101座已投入运营，17座即将投入运营。此外，建设用地紧张，建设运营成本高是目前制约国内加氢站发展的主要原因之一[3]。依靠已有加气站建设加氢站，被认为是目前解决该问题比较好的方式，因为很多既有加气站具备合建加氢站的基本条件[4]：有足量的土地、跟周边设施的距离满足相关规范的要求，不但可以有效节约土地，而且可以依靠加气站已有的销售网络，带来比较稳定的客户，是燃气经营企业顺应潮流的设施发展趋势。1加氢加气合建站的发展现状现阶段合建站正在成为加氢站建设新趋势[5]，合建站的数量逐渐增长，合建形式出现多样化，从已有的加油并设加氢站，到现在的加油站、加气站并设加氢站合建站为燃料电池汽车的普及提供了更多样式化的基础设施解决方案。我国多个省、市出台了地方管理法案，支持利用现有加气站点网络改扩建加氢设施，鼓励积极参与加氢站投资建设。广东省出台《广东省加快氢燃料电池汽车产业发展实施方案》，鼓励加油（气）站与加氢站合建，利用加油（气）站已有用地建设的，现有加油（气）站在红线范围内改扩建加氢站可视为已纳入加氢站布点规划；并且给予油、氢、气、电一体化综合能源补给站多于独立占地加氢站50万～100万元的政策补贴。山东省济南市政府出台《推进汽车加氢站规划建设运营管理工作的实施意见》。广东省茂名市政府出台的《加快新能源汽车产业创新发展实施方案的通知》提到：汽车加气站企业利用在原站址改扩建加氢设施，无须另行办理规划选址、用地等相关手续。江苏省如皋市政府印发《如皋市扶持氢能产业发展实施意见》：探索加氢/加油、加氢/加气等合建站发展模式，积极引导带动金融机构和社会资本参与氢能基础设施建设。辽宁省大连市政府发布《关于加快新能源汽车产业创新发展的指导意见》（以下简称《意见》）：鼓励在现有加油站和加气站扩建加氢站，新建的加油站和加气站预留加氢站建设用地，并将此部分内容写入加油站验收规范。江苏省工信厅、省发改委、省科技厅联合发布了《江苏省氢燃料电池汽车产业发展行动规划》，要求全省推进加氢站建设，鼓励采用加氢加气合建、加氢加油合建和加氢充电合建等多种建设模式，创新发展。上述一系列支持政策的出现，势必推动加氢加气合建站技术的发展和数量的增加。2020年8月22日由华润燃气在潍坊市建设的山东省第一座加氢加气合建站完成联合调试，该合建站是在原有加气站西侧新建加氢站，可满足每天80辆以上的氢燃料电池公交车、物流车、重卡等车辆的用氢需求。2020年12月28日，佛山首个制氢加氢加气一体化站在南庄镇正式动工，建成后，日制氢加氢能力达1 t，可满足100辆氢能公交的使用需求。同其他单一的加氢站相比，这个一体化站属于站内制氢-加氢母站，因此站内氢气来源无需槽罐车运输，无装卸车环节，对降低终端用氢成本，减少城市道路运输安全风险均起到了积极作用。项目同时也是全国首个行政审批手续完备，制氢、加氢、加气三位一体的综合能源供应站。2加氢加气合建站模式现有加氢站加气技术来源于天然气加气站，有两种建设方式：①站外供氢加氢建站模式；②站内制氢供氢加氢建站模式。站外供氢加氢站模式：来源于天然气母站和子站原理，即从外面工厂（相当于母站提供气源）经加氢站（子站）二次加压完成对外加气。站内制氢供氢加氢建站模式：来源于天然气管网标准加气站原理，即加氢站内有制氢设备（如天然气重整制氢）产生氢气（相当于天然气管道输送来的气源）和加气站设备的组合。如果加气站具有管道天然气气源即可为加气站的气源有可为加氢站提供制氢原料。从初始投资来看，站外制氢方式投资小，如果考虑运输费用，投资会有所提高；从运行成本看，站内制氢有优势，在不考虑设备折旧维护和折旧的条件下，加氢站的运行费用就是水、电、气等材料的消耗，并且直接体现在氢气的价格上。站外供氢的成本主要取决于氢气的制气成本和运输成本，若合建站距离较氢源较远，运输成本将大幅度提升，导致外供氢经济性大大下降[6]。3加氢加气合建站设计的参考标准规范氢能技术标准种类繁多，加氢加气合建站技术的发展和产业化离不开相关标准化工作。但国内并无专门应用于加氢加气合建站的设计规范，现有加氢加气合建站的建设主要参考加氢和加气行业的相关规范。根据工作经验总结，现行加氢加气合建站的主要设计参考规范包括：①关于加氢加气合建站安全距离的要求[7-8]；②关于加氢工艺的设计要求[7]；③关于站内制氢系统的设计要求[9]；④关于不同温度和压力时车辆加注连接装置的设计[10]；⑤关于所有类型液氢车辆的燃料供给和加注系统的要求[11]；⑥关于用于氢能汽车加氢站用额定工作压力不大于70 MPa的压缩氢气加气机[12]；⑦关于加注压力在15 MPa～70 MPa范围的移动式加氢设施的安全技术要求、运行安全管理、运输和长期停放的要求[13]；⑧关于高压气态氢、液态氢、氢混合气体作为燃料，为氢能车辆提供加氢服务所涉及设施的安全运行管理要求[14]；⑨关于设计压力不大于100 MPa，使用温度不低于-40 ℃且不高于60 ℃，充装高压氢气的加氢站用固定式储气罐储氢装置和无缝管式储气瓶储氢装置的要求[15]；⑩关于氢气的输送、站内制氢、氢气储存、压缩、加注以及安全与消防等方面的安全技术要求[16]；⑪关于工作压力不超过35 MPa、工作环境温度为-40 ℃～60 ℃的燃料电池电动车汽车加氢枪的要求和试验方法[17]；⑫关于质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气中杂质含量要求及其分析试验方法的要求[18]；⑬关于设计压力不大于41 MPa、设计温度不低于-40 ℃且不高于85 ℃，储存介质为车用氢燃料的储氢容器[19]。4加氢加气合建站的等级划分经过10余年的发展，原有《加氢站技术规范》等级划分已经不能满足加氢加气合建站的建设，《加氢站技术规范》（2021版）（GB 50516—2010）删除了关于加氢加气合建站等级划分的内容，住房和城乡建设部发布的《汽车加油加气加氢站技术标准》（征求意见稿）规定了各等级加氢加气合建站的总容积，文献[20]依据参照上述规范，通过储能量、TNT当量量化指标，对加氢加气合建等级划分判别指标进行了验证，提出了加氢加气站等级划分原则，为后续建站提供参考依据。加氢加气合建站等级划分原则如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.006.T001表1加氢加气合建站等级划分原则加氢站一级LNG 加气站120＜VLNG≤180VCNG≤9二级LNG 加气站60＜VLNG≤120VCNG≤9三级LNG 加气站30＜VLNG≤60VCNG≤9三级LNG 加气站VLNG≤30VCNG ≤9一级加氢站5 000≤G≤8 000不允许不允许不允许若S4≤1，一级若S4＞1，不允许二级加氢站3 000＜G＜50 00不允许一级一级若S4≤1，二级若S4＞1，一级三级加氢站2 000＜G＜3 000不允许一级二级若S4≤1，三级若S4＞1，二级三级加氢站G≤2 000若S3≤1，一级若S3≤1，二级若S3≤1，三级三级若S3＞1，不允许若S3＞1，一级若S3＞1，二级注：G为储氢罐（瓶、井）容量（kg），VLNG为LNG储罐总容积（m3），VCNG为CNG储气设施总容积（m3），S3、S4为根据重大危险源辨识指标推导出的辨别指标。当加气站的等级高于加氢站的等级，判别指标的公式为：①当加气站的等级高于加氢站的等级，判别指标的公式为：S3=mH,Sm3H,z+VLNG,SVLNG,1 （1）式中：S3—加气站的等级高于加氢站等级时的判别指标；m H,S—设计氢气总容量，kg；m 3H,Z—三级加氢站的临界储氢总容量，当mz≤2 000 kg时，取2 000 kg；当2 000 kg＜mz≤3 000 kg，取3 000 kg；VLNG,S—设计LNG储罐的总容积，m3；VLNG,1—对应加气站等级的临界LNG储罐的总容积（见《汽车加油加气加氢站技术标准（征求意见稿）》），m3。②当加气站的等级低于加氢站的等级时，判别指标的公式为:S4=mH,SmH,1+VLNG,SV3LNG,1 （2）式中：S4—加气站等级低于加氢站等级时的判别指标；mH,1—一级加氢站的临界储氢总容量，kg；V3LNG，l—三级加气站的临界LNG储罐总容积，当VLNG，z≤30 m3时，取30 m3；当VLNG＞30 m3，z≤60 m3时，取60 m3。5加氢加气站合建站的发展趋势汽车产业是国民经济的重要支柱产业，在国民经济和社会发展中发挥着重要作用。随着国民经济持续快速 车需求量仍会保持增长势头，由此带来的能源紧张和环境污染问题将更加突出。由于氢能具有零排放、无污染、噪音低、可持续、效率高和燃烧后只生成水的特点，加氢加气合建站的建设是非常好的能源解决方案。据介绍，潍坊华润燃气有限公司加氢加气合建站加气站的设计能力为CNG（压缩天然气）1.5万m3/d、LNG（液化天然气）2.5万kg/d。但由于油价持续低迷及私家车改气积极性降低等因素，加气站销售量日益萎缩，2020年8月，加气站CNG销售约为2 000 m3/d，LNG销售约5 000 kg/d，产能率持续降低。利用现有加气站扩建加氢站是拓展加气站业务范围，同时减少了单独建设加氢站的投资，是加快推进加氢站建设的有效途径之一。加氢站与压缩天然气加气站在工艺流程、主要设备和建站条件有很多相似之处，是加气站企业涉足加氢业务的契合点。氢能未实现规模化和市场化前，加氢加气合建站将是其过渡阶段的合理发展模式。随着加氢站布局的推进，加氢加气合建站必将迎来广阔的发展空间。6结语利用现有加气站建设加氢站是快速布局加氢站的有效途径，然而为了保证安全生产，合建站建设必须要参照等级划分原则，充分考虑安全间距，因此应优先考虑偏远地区、场地面积充足和加气车辆少的站进行改、扩建，建议因地制宜地开展加氢加气合建站的建设。