[發明專利]一種燃料電池車載氫系統風險監測和預警工具構建方法

在審

• 申請號: 202310068677.8
• 申請日: 2023-02-06
• 公開（公告）號: CN116314953A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 楊建峰;馮丙辰;王晗丁;黃立華;楊志超;郭建兵;李瓊哲
• 申請（專利權）人: 蘇州熱工研究院有限公司;中國廣核集團有限公司;中國廣核電力股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04298
• 分類號: H01M8/04298;H01M8/04992;H01M8/04664
• 代理公司: 深圳市瑞方達知識產權事務所(普通合伙) 44314
• 代理人: 郭方偉

本發明涉及一種燃料電池車載氫系統風險監測和預警工具構建方法。該方法包括下述步驟：構建燃料電池車載氫系統的設備數據庫，以及氫氣泄漏數據庫；使用最小割集算法處理設備數據庫得到第一風險評價結果，對氫氣泄漏數據庫進行物理分析得到第二風險評價結果；綜合處理第一風險評價結果和第二風險評價結果并進行顯示。本發明能夠監測和預警車載氫系統風險，為氫燃料電池汽車的安全管理提供指導，能夠促進氫燃料電池技術的發展及推廣應用。

技術領域

本發明涉及氫能安全分析領域，更具體地說，涉及一種燃料電池車載氫系統風險監測和預警工具構建方法。

背景技術

氫能的利用已得到各國政府、汽車公司、能源公司和環境組織的高度重視。作為氫能的重要應用之一，氫燃料電池汽車利用質子交換膜燃料電池將氫氣的化學能轉化為電能，由于具有無污染、效率高、零排放等優點，在國內外逐漸進入商業化。

從國內外的經驗來看，氫能的安全問題成為影響其大規模利用的瓶頸，氫氣易燃易爆、燃燒范圍寬(4％～75％)、點火能量低、擴散系數大且易對材料力學性能產生脆化，在制備、儲存、運輸、加注和使用過程中均具有潛在的泄漏和爆炸危險，因此氫安全是氫能應用和大規模商業化推廣的重要前提。同時經濟性也是氫能大規模利用的關鍵因素，若單方面提高安全指標使得氫能成本大幅增加，將降低氫能的市場優勢，不利于氫能產業的發展。因此，需要科學認識氫氣危險性，合理制定氫能產業安全對策，加強相關安全技術研究與標準體系建設，進而支撐我國氫能產業的健康發展。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，提供一種燃料電池車載氫系統風險監測和預警工具構建方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種燃料電池車載氫系統風險監測和預警工具構建方法，包括下述步驟：

構建燃料電池車載氫系統的設備數據庫，以及氫氣泄漏數據庫；

使用最小割集算法處理所述設備數據庫得到第一風險評價結果，對所述氫氣泄漏數據庫進行物理分析得到第二風險評價結果；

綜合處理所述第一風險評價結果和所述第二風險評價結果并進行顯示。

進一步，在本發明所述的燃料電池車載氫系統風險監測和預警工具構建方法中，在構建所述氫氣泄漏數據庫過程中，使用人機交互界面獲取燃料燃燒行為所需的可變參數，從CoolProp開源庫獲取計算所需要的流體開源熱力學和輸運性質的特性數據。

進一步，在本發明所述的燃料電池車載氫系統風險監測和預警工具構建方法中，所述設備數據庫包括燃料電池車載氫系統發生泄漏的風險頻率數據庫和燃料電池車緩解系統的設備可靠性數據庫；所述使用最小割集算法處理所述設備數據庫得到第一風險評價結果包括：

采用故障樹表示和計算燃料電池車載氫系統的管道、接頭、閥門和儲氫氣瓶口密封處的發生隨機泄漏的概率，以及減壓和隔離系統的隨機失效概率；

采用事件樹的形式分析氫氣泄漏后形成噴射火或者延遲著火發生爆炸的事故情景鏈以及安全保護系統動作影響，采用故障樹的形式對燃料電池車的各緩解系統進行系統分析；

對事件樹和故障樹進行基于布爾代數運算和二元決策圖算法的定量化分析后得到最小割集，所述最小割集作為所述第一風險評價結果。

進一步，在本發明所述的燃料電池車載氫系統風險監測和預警工具構建方法中，最小割集風險構建過程為：

割集數據獲取按事件樹劃分，多線程使用Kryo反序列化得出割集數據；

篩選受影響割集方式為判斷割集的基本事件是否包含運行設置、不可用設置、考慮共因后的基本事件；

如果割集的基本事件包含運行備用的基本事件，則割集氫氣燃燒頻率設置為0，并累加氫氣燃燒頻率；

不可用計算時，對每條幾個的基本事件組合按窮舉方式得出哈希表；