[发明专利]一种燃料电池车载氢系统风险监测和预警工具构建方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池车载氢系统风险监测和预警工具构建方法。该方法包括下述步骤：构建燃料电池车载氢系统的设备数据库，以及氢气泄漏数据库；使用最小割集算法处理设备数据库得到第一风险评价结果，对氢气泄漏数据库进行物理分析得到第二风险评价结果；综合处理第一风险评价结果和第二风险评价结果并进行显示。本发明能够监测和预警车载氢系统风险，为氢燃料电池汽车的安全管理提供指导，能够促进氢燃料电池技术的发展及推广应用。

技术领域

本发明涉及氢能安全分析领域，更具体地说，涉及一种燃料电池车载氢系统风险监测和预警工具构建方法。

背景技术

氢能的利用已得到各国政府、汽车公司、能源公司和环境组织的高度重视。作为氢能的重要应用之一，氢燃料电池汽车利用质子交换膜燃料电池将氢气的化学能转化为电能，由于具有无污染、效率高、零排放等优点，在国内外逐渐进入商业化。

从国内外的经验来看，氢能的安全问题成为影响其大规模利用的瓶颈，氢气易燃易爆、燃烧范围宽(4％～75％)、点火能量低、扩散系数大且易对材料力学性能产生脆化，在制备、储存、运输、加注和使用过程中均具有潜在的泄漏和爆炸危险，因此氢安全是氢能应用和大规模商业化推广的重要前提。同时经济性也是氢能大规模利用的关键因素，若单方面提高安全指标使得氢能成本大幅增加，将降低氢能的市场优势，不利于氢能产业的发展。因此，需要科学认识氢气危险性，合理制定氢能产业安全对策，加强相关安全技术研究与标准体系建设，进而支撑我国氢能产业的健康发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种燃料电池车载氢系统风险监测和预警工具构建方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种燃料电池车载氢系统风险监测和预警工具构建方法，包括下述步骤：

构建燃料电池车载氢系统的设备数据库，以及氢气泄漏数据库；

使用最小割集算法处理所述设备数据库得到第一风险评价结果，对所述氢气泄漏数据库进行物理分析得到第二风险评价结果；

综合处理所述第一风险评价结果和所述第二风险评价结果并进行显示。

进一步，在本发明所述的燃料电池车载氢系统风险监测和预警工具构建方法中，在构建所述氢气泄漏数据库过程中，使用人机交互界面获取燃料燃烧行为所需的可变参数，从CoolProp开源库获取计算所需要的流体开源热力学和输运性质的特性数据。

进一步，在本发明所述的燃料电池车载氢系统风险监测和预警工具构建方法中，所述设备数据库包括燃料电池车载氢系统发生泄漏的风险频率数据库和燃料电池车缓解系统的设备可靠性数据库；所述使用最小割集算法处理所述设备数据库得到第一风险评价结果包括：

采用故障树表示和计算燃料电池车载氢系统的管道、接头、阀门和储氢气瓶口密封处的发生随机泄漏的概率，以及减压和隔离系统的随机失效概率；

采用事件树的形式分析氢气泄漏后形成喷射火或者延迟着火发生爆炸的事故情景链以及安全保护系统动作影响，采用故障树的形式对燃料电池车的各缓解系统进行系统分析；

对事件树和故障树进行基于布尔代数运算和二元决策图算法的定量化分析后得到最小割集，所述最小割集作为所述第一风险评价结果。

进一步，在本发明所述的燃料电池车载氢系统风险监测和预警工具构建方法中，最小割集风险构建过程为：

割集数据获取按事件树划分，多线程使用Kryo反序列化得出割集数据；

筛选受影响割集方式为判断割集的基本事件是否包含运行设置、不可用设置、考虑共因后的基本事件；

如果割集的基本事件包含运行备用的基本事件，则割集氢气燃烧频率设置为0，并累加氢气燃烧频率；

不可用计算时，对每条几个的基本事件组合按穷举方式得出哈希表；