摘要
随着全球航运业向绿色转型发展，政府和航运公司采取了一系列措施，推动船舶采用清洁能源，尤其是氢燃料电池和锂电池，这些能源因其高效率和低碳排放在绿色船舶的推广中独具优势。锂电池船舶的应用较为广泛，相比氢燃料电池船舶由于氢气的易燃易爆特性，其应用相对受限。氢气的储存和使用安全问题对船舶设计和运营提出了特殊挑战，如不当处理可能导致泄漏和火灾爆炸。因此，针对氢燃料电池混合动力船舶开展风险分析研究十分重要，通过实施有效的风险控制措施，确保船舶安全以及减少事故发生的风险。 本文对一艘在长江南京段执行巡逻任务的氢燃料电池混合动力执法船进行了风险评估。参考设计规范和相关指南对动力需求和氢气系统进行分析，提出了氢燃料电池混合动力执法船氢气系统的设计方案。之后，构建事故树对航行过程中发生火灾爆炸事故进行风险定性分析，进行概率计算进而确定顶事件的发生概率。运用Fluent对风险分析中确定的风险点氢气泄漏进行数值模拟分析，并研究遇火爆炸对船舶舱室的影响。最后针对预防风险事故提出合理的控制措施。 主要研究工作如下： （1）详细阐述风险分析方法的原理、船舶氢气安全标准的理论基础、氢气泄漏和爆炸模型的研究，以及锂电池热失控的相关理论，为后续研究提供理论基础。 （2）分析本船的动力需求和氢气系统，并依据船舶技术规范和燃料电池系统应用指南，提出了燃料电池处所和氢气储罐处所的布置方案，以及氢气供应系统和氢气安全系统的设计方案。 （3）对本船锂电池充放电、氢气加注和航行过程开展风险识别，通过构建事故树对航行过程中发生火灾爆炸事故开展风险定性分析，探讨导致事故发生的影响因素。在此基础上，进行了定量分析，计算了每个基本事件的发生概率，以此来确定顶级事件的发生概率。 （4）基于风险分析，确定舱内氢气管路泄漏为风险点，研究不同条件下舱内氢气泄漏以及遇火爆炸对船舶舱室的影响，并对各舱室的氢气爆炸后果进行评估。针对这些风险事故，本文提出了有效的风险控制措施。
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