氢燃料加注站与传统燃料站的安全性、经济性和环境影响综合评估

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《International Journal of Hydrogen Energy》：An integrated assessment of the safety, economic, and environmental impacts of hydrogen refueling stations in comparison to conventional fuel stations

【字体：大中小】 时间：2025年10月16日 来源：International Journal of Hydrogen Energy 8.3

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　　本综述通过多指标综合分析，比较了氢燃料加注站（压缩气体/液态储存）与传统燃料站（汽油、柴油、LPG、CNG、LNG）及电动车充电站的可持续性。研究整合经济（LCOP）、环境（CO2排放）和安全（QRA、CFD模拟）三大支柱，采用层次分析法（AHP）和蒙特卡洛不确定性分析，提出"整体可持续性指数（OSI）"排序体系。结果表明：液态氢站在环境经济维度优势显著，但安全成熟度上LPG等传统燃料更优，为低碳交通基础设施规划提供了量化决策支持。

Highlight

材料与方法

本研究采用的方法如图1所示，旨在综合评估车辆加注站（VRS_i）在不同燃料类型下的可持续性三大维度：经济性、环境性及社会性（此处特指过程安全）。该量化方法在本研究组及近期文献中已有成熟应用，涉及能源系统等多个领域。

车辆加注站参考配置设计

为确保各VRS_i的可比性，需明确计算基准。我们以意大利场景为例，根据各站日均燃料需求（kg_燃料/天）确定设备规模，该参数直接影响加注站配置与效率。假设采用单枪加油机作为基础单元，其吞吐能力是决定站内储罐容量和压缩/液化设备选型的关键。

经济性评估

燃料平准化成本（LCOP）全面反映了VRS在燃料处理、储存与分配过程中的相关费用，为不同选项提供了直接对比依据。详细经济评估数据见附录表A1-A2，结果摘要见图3。

图3a展示了以€/kg_燃料计价的LCOP结果：液态氢（LH₂）因储运效率较高展现出最优经济性，而压缩天然气（CNG）因基础设施成熟度位居第二。电动车充电站因电网依赖性和峰值负荷管理挑战，成本波动显著（蒙特卡洛模拟显示其标准差达±22%）。

结论

通过整合安全、经济与环境维度的评估，本研究明确了氢燃料加注站的可持续性特征，并与化石燃料（液态/气态）及电动车充电方案进行对比。基于关键绩效指标（KPI）的多标准分析最终聚合为整体可持续性指数（OSI）。

结果表明：当OSI权重偏向环境与经济性时，液态氢站表现最佳；但氢技术安全风险（如70MPa加氢机射流火灾、液氢池爆炸场景）使LPG等传统燃料因技术成熟度占据优势。敏感性分析进一步验证，通风条件与泄漏检测效率是影响安全KPI的核心参数。

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