ISOTS 159162026 氢技术 氢系统安全的基本考虑标准立项发展报告

氢技术氢系统安全的基本考虑标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Hydrogentechnologies—Basicconsiderationsforthesafetyofhydrogensystems摘要关键词：氢技术；氢安全；标准体系；ISO/TS15916；风险评估；标准转化AbstractHydrogenenergy,asapivotalenergycarrierforachievingcarbonpeakandcarbonneutralitygoals,isundergoingaglobalaccelerationofindustrialization.However,theinherentcharacteristicsofhydrogen—includingitswideexplosionlimits,lowignitionenergy,highdiffusivity,andsusceptibilitytoleakage—presentseveresafetychallengesacrosstheentirelifecycleofproduction,storage,transportation,andapplication.ISO/TS15916:2026,*Hydrogentechnologies—Basicconsiderationsforthesafetyofhydrogensystems*,servesasthefoundationalinternationalstandardinthefieldofhydrogensafety,providingafundamentaltechnicalframeworkforthesafetydesign,riskassessment,andoperationalmanagementofhydrogensystems.PublishedbytheInternationalOrganizationforStandardization(ISO)onJanuary27,2026,thisstandardsupersedespreviouseditionsandsystematicallyintegratesthelatestresearchfindingsandengineeringpracticesinhydrogensafety.Thisreportcomprehensivelyanalyzestheprojectbackground,technicalcontent,coreprovisions,andindustrialapplicationvalueofthestandard,elaboratesonitsguidingsignificanceforthedevelopmentofChina'shydrogenenergystandardsystem,andprovidesadetailedintroductiontothepivotalroleoftheNationalTechnicalCommitteeonHydrogenEnergyStandardization(SAC/TC309)inthedomesticadoptionandapplicationpromotionofthisstandard.Thereportconcludesthatthisstandardplaysafundamentalsupportingroleinharmonizingglobaltechnicalrequirementsforhydrogensystemsafety,eliminatingtechnicalbarrierstointernationaltrade,andunderpinningthelarge-scale,high-qualitydevelopmentofthehydrogenenergyindustry.ItisrecommendedtoaccelerateitstransformationintoaChinesenationalstandardwhilesynchronouslyimprovingthesupportingstandardsystem.Keywords:Hydrogentechnologies;Hydrogensafety;Standardsystem;ISO/TS15916;Riskassessment;Standardadoption一、引言1.1立项背景随着全球气候治理进程的深入推进和能源转型的加速演进，氢能作为清洁、高效、可持续的二次能源，已在全球范围内获得广泛认可和战略部署。国际能源署（IEA）发布的《全球氢能回顾2025》报告显示，截至2025年底，全球已宣布的清洁氢项目总投资额超过6800亿美元，较2020年增长近五倍。中国、欧盟、美国、日本、韩国等主要经济体均将氢能纳入国家能源战略体系，氢能产业正从技术验证阶段加速迈向规模化商业应用阶段。然而，氢能的规模化应用必须以可靠的安全保障为前提。氢分子具有独特的物理化学性质：其在空气中的可燃范围极宽（4%~75%体积分数），最小点火能量仅约0.02毫焦耳（约为烃类燃料的十分之一），火焰传播速度快（层流燃烧速度约为2.0m/s），且氢分子直径小、粘度低，极易发生泄漏并在密闭空间中积聚形成爆炸性气氛。此外，氢脆效应可能导致金属材料性能劣化，高压氢气的射流火焰和爆炸冲击波具有显著的危害半径。上述特性使得氢系统安全成为制约氢能产业化发展的关键瓶颈之一。国际标准化组织ISO/TC197（氢技术委员会）自20世纪90年代成立以来，持续致力于氢技术领域的国际标准化工作。ISO/TS15916作为氢安全领域的基础性技术规范文件，自2004年首次发布以来，为全球氢能安全和氢系统设计提供了基本的技术准则，已被多个国家和地区作为制定氢安全相关法规和标准的重要参考依据。随着氢能技术的快速发展和应用场景的不断拓展，特别是电解水制氢、掺氢天然气、氢燃料电池重卡、氢冶金等新兴应用领域的涌现，原有版本的适用性和完整性面临新的挑战，亟需修订升级。1.2标准定位与作用ISO/TS15916在氢能国际标准体系中处于基础性和纲领性地位。作为一项技术规范（TechnicalSpecification,TS），该标准旨在为氢系统的安全设计、风险评估、运行维护提供通用性指导框架。其核心作用体现在以下三个层面：第一，在技术层面，该标准系统阐述了氢的基本物理和化学特性及其安全含义，提出了氢系统安全设计的基本原则和方法论，涵盖了从制氢、储氢、输氢到用氢的全产业链安全要求。标准中给出的氢安全知识基础框架和风险管理思路，是制定各类具体氢产品、氢工艺和氢应用专项安全标准的上位依据。第二，在管理层面，该标准为各国氢能安全监管法规的制定和技术法规的协调统一提供了国际共识性技术基础，有助于减少因各国标准差异而产生的国际贸易技术壁垒，促进氢能技术和装备的跨国流通。第三，在产业层面，该标准为氢能项目的安全评估、工程设计和运行管理提供了权威技术参考，有助于企业建立系统化的氢安全管理体系，提升全行业的安全水平和社会接受度。值得注意的是，ISO/TS15916以“基本考虑”（Basicconsiderations）为定位，意味着其并不针对某一特定氢能应用场景给出具体的技术参数，而是提供通用的安全框架和原则性要求。在此基础上，ISO/TC197制定的各类专项标准（如ISO19880系列加氢站标准、ISO19884氢气管路标准等）和各国的具体技术法规形成了“框架-专项”“国际-国家”相互衔接的多层级标准体系。1.3国际标准化组织（ISO）与氢能标准体系国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization,ISO）是全球最大的非政府国际标准化机构，成立于1947年，目前拥有来自170多个国家的国家标准机构成员。ISO/TC197（氢技术委员会）成立于1993年，秘书处由加拿大标准协会（SCC）承担，是ISO框架下专门负责氢生产、储存、运输、检测和利用领域标准制定的技术委员会。截至目前，ISO/TC197已发布和正在制定的标准超过40项，涵盖氢燃料产品质量规格（ISO14687）、加氢站技术规范（ISO19880系列）、氢检测方法（ISO21087）、液氢技术规范（ISO13984）等关键领域。ISO/TS15916由ISO/TC197下设的WG4工作组（氢安全工作组）负责维护和修订。2026版标准的发布，是在全球氢能产业快速扩张、安全实践经验不断积累的背景下完成的一次系统性修订，反映了国际氢能安全领域的最新共识和技术进展。二、标准主要内容2.1标准适用范围与基本定位ISO/TS15916:2026明确了标准的适用范围为所有涉及氢的生产、储存、运输和使用系统，包括但不限于固定式氢系统、移动式氢系统和便携式氢系统。标准适用于氢系统的全生命周期各阶段，涵盖选址、设计、制造、安装、调试、运行、维护、改造和退役拆除等环节。需要指出的是，该标准定位为通用基础性安全框架文件，不针对特定应用场景规定具体安全参数。标准中明确指出：各专项应用标准和应用法规中的具体安全要求，应以本标准所确立的基本原则为依据和基础，但不得与标准的基本原则相冲突。这种“基础标准+专项标准”的模式，保证了标准体系的一致性和灵活性。2.2氢的基本特性及其安全意义标准在第4章系统阐述了与安全相关的氢基本特性，这是理解氢安全问题的技术基础。标准重点论述了以下核心内容：物理化学性质方面，标准详细给出了氢的关键安全参数，包括但不限于：密度（0.0838kg/m³，0°C,101.325kPa）、相对分子质量（2.016）、沸点（-252.76°Cat101.325kPa）、临界温度（-240°C）、爆炸极限（4.0%~75.0%体积分数）、自燃温度（500°C~571°C）、最小点火能量（约0.02mJ）、理论燃烧温度（约2045°C，空气中化学当量比）、最大燃烧速度（约2.0m/s）、层流火焰速度等关键参数。标准特别强调，氢的宽爆炸范围、超低点火能量和极低密度对其安全行为产生决定性影响，任何氢系统的安全设计都必须充分体现这些特性的工程含义。泄漏与扩散行为方面，标准论述了氢分子的高渗透性和高扩散系数带来的安全影响。氢在空气中的扩散系数约为0.61cm²/s（293K），显著高于甲烷和汽油蒸气。这一特性意味着氢泄漏后能迅速扩散稀释，在开放空间中有利于降低局部浓度至可燃极限以下，但在受限空间中则易在顶部积聚形成爆炸性气氛。标准建议在通风设计和气体探测布置中充分考虑氢的浮力和扩散特征，在可能积聚氢气的封闭空间顶部设置氢气浓度探测器，并配备足够的通风措施。氢脆与材料兼容性方面，标准指出了氢气对金属材料的氢脆效应对压力设备安全构成的威胁。氢原子可渗透进入金属晶格，导致材料的延展性、韧性和断裂强度降低，尤其对高强度钢和某些焊接接头区域的影响更为显著。标准强调，氢系统选材需综合考虑材料在氢气环境下的长期相容性，涉及高压氢环境时需关注材料的疲劳裂纹扩展速率和断裂韧度等力学性能指标。2.3氢系统安全设计基本原则标准在第5~7章系统阐述了氢系统安全设计的基本原则和方法体系，核心内容包括：设计原则方面，标准确立了工程设计中应贯穿的安全设计层级（InherentlySaferDesign）理念，强调应优先通过本质安全设计消除或降低风险，包括但不限于：最小化危险量（如限制储氢量、缩小设备容积）、替代危险工艺（如选用固态储氢以降低压力风险）、弱化危险条件（如采用低压或低温设计方案）以及简化系统设计以减少潜在失效模式。在此基础上，标准进一步提出应按照“预防-控制-缓解”三层递进策略构建系统安全防线。风险管理框架方面，标准引入了基于风险的设计理念，强调应综合运用定量风险评估（QRA）和定性风险分析方法，对氢系统的潜在危险场景进行系统识别和风险评价。标准推荐采用的典型风险分析工具包括：危险与可操作性分析（HAZOP）、故障模式与影响分析（FMEA）、事件树分析（ETA）、故障树分析（FTA）及后果模拟分析等。接受准则的确定应基于相关法规要求、行业最佳实践和风险可接受水平进行综合考量。安全防护措施方面，标准对工程控制措施和管理控制措施提出了系统性要求。工程控制措施方面，主要涵盖通风排气系统、气体泄漏探测与报警装置、火焰和爆炸抑制系统（如阻火器、泄爆装置）、紧急切断系统以及安全泄放装置等；管理控制措施方面，主要包括安全操作规程编制、作业许可制度、人员培训、应急预案和定期安全检查等管理要求。标准强调，工程控制措施和管理控制措施应相互补充，形成完整的安全保障体系。2.4氢系统运行安全要求标准对氢系统的运行阶段提出了明确的安全管理要求，涵盖以下关键环节：在操作规程方面，标准要求氢系统运行应制定详细的安全操作规程，明确正常运行参数范围、操作限制条件、启停程序、异常工况识别及应急处理程序。标准强调，操作程序应基于系统风险评估结果编制并定期评审。在维护保养方面，标准要求制定预防性维护计划，对安全关键部件（如安全阀、紧急切断阀、泄漏探测器等）进行定期检查和功能测试，确保安全装置处于完好可用状态。维护作业前应进行系统隔离和气体置换，防止维护过程中发生氢气泄漏或形成爆炸性环境。在人员培训方面，标准规定了氢系统操作和维护人员的培训要求，包括氢的基本性质和危害特性、安全操作规程、应急处置技能以及个人防护装备的选用和使用方法等内容。培训应定期更新，并记录存档。在应急管理方面，标准要求氢系统使用单位应针对可能发生的事故场景（如大规模泄漏、火灾、爆炸等）制定应急预案，配备必要的应急救援装备和消防设施，并定期组织应急演练以验证预案的有效性。2.5标准附录与配套技术支持ISO/TS15916:2026包含多个资料性附录，为标准的有效实施提供技术支撑。附录内容涵盖氢泄漏率估算方法、氢-空气混合物爆炸特性参考数据、典型氢系统危险区域划分方法指南、安全距离确定的工程分析框架及案例等。这些附录虽不具备强制性要求，但为工程设计人员和风险评估人员提供了宝贵的参考方法和数据来源。需要注意的是，由于ISO/TS15916以技术规范（TS）而非国际标准（IS）的形式发布，其在ISO/IEC导则框架下属于“前瞻性规范文件”，旨在为尚未完全成熟的技术领域提供临时性的标准文件。经过实践验证后，TS文件可以被修订并升级为正式国际标准（IS）。随着氢能安全技术体系走向成熟，ISO/TS15916未来向IS文件升级已列入ISO/TC197的长期工作计划。三、主要修订单位与标准化技术组织3.1ISO/TC197及其工作体系ISO/TS15916:2026由ISO/TC197（氢技术委员会）负责制修订。ISO/TC197的工作范围涵盖氢的生产、储存、运输、检测和使用等全产业链标准化工作。委员会目前设有多个工作组（WG）和直属项目组，分别负责不同领域的标准制定工作，其中WG4专门负责氢安全基础标准的制修订和维护。ISO/TC197的成员包括来自中国、美国、加拿大、日本、德国、法国、韩国等主要氢能发展国家的标准化机构。中国作为ISO/TC197的积极成员（P成员），持续深度参与其各项标准制定工作，在氢安全基础理论、高压储氢技术、加氢站安全等方面为国际标准的制定贡献了中国经验和技术力量。3.2全国氢能标准化技术委员会（SAC/TC309）及其核心作用在全国氢能标准化技术委员会（SAC/TC309）的组织协调下，中国实质性参与了ISO/TS15916:2026的修订工作。SAC/TC309成立于2008年，是国家标准化管理委员会批准设立的全国性专业标准化技术委员会，秘书处承担单位为中国标准化研究院。该委员会对口ISO/TC197，负责全国氢能领域标准化的技术归口工作，是推动我国氢能标准体系建设和技术进步的核心力量。SAC/TC309的主要职责包括：研究提出氢能领域国家标准的发展规划和标准体系建议；组织氢能领域国家标准的制修订和复审工作；对口承担ISO/TC197的国际标准化工作，组织国内利益相关方参与国际标准的制定和投票；组织开展氢能标准化的宣贯、培训和咨询服务；推动我国氢能标准与国际标准的接轨和互认。在ISO/TS15916:2026的修订过程中，SAC/TC309组织国内氢能安全领域相关专家和企事业单位，深入研究了该标准的技术内容，结合中国氢能产业发展实际和安全实践经验，向ISO/TC197提交了多项技术意见和修改建议。部分建议得到了国际同行的认可和采纳。在国内，SAC/TC309积极推动ISO/TS15916相关技术内容向国家标准转化，组织编制了GB