一种加氢站及其商业模式实现方法与流程

本发明属于加氢站技术领域，并涉及商业模式技术领域，具体涉及一种加氢站及其商业模式实现方法。

背景技术：

氢燃料电池可以大幅度提高燃料能源效率、减少温室气体排放、有利提高空气质量。与此同时，还可以将可再生能源转化为化学能储存，通过燃料电池再转化为电能。氢燃料电池是未来电动汽车、电动船舶的理想电源。

氢燃料电池是使用氢这种化学元素，制造成储存能量的电池。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极，具有无污染、无噪声、高效率的特点。作为未来汽车技术主要方向之一，国内多家车企将在强化氢燃料电池的发展，包括上汽集团、宇通客车、福田汽车、中植集团等多家车企发力燃料电池汽车。

我国已初步掌握了燃料电池关键材料、电堆、动力系统、整车集成和氢能基础设施的核心技术，基本建立了具有自主知识产权的燃料电池汽车动力系统技术平台。现在氢能燃料电池在寿命、可靠性、使用性能上基本达到车辆使用要求。随着技术发展，现状关键是基础措施，这与纯电动车汽车推广之初有一定类似，充电桩限制着市场推广。可以预见，一旦突破加氢站这个难题，氢燃料电池可实现同传统车无差异化的场景应用。

截至2016年底，在政府主导建设下，中国目前可以利用的加氢站有5个，分布在北京、上海、郑州、深圳、大连。这些加氢站的建造模式，基本采用制氢和加氢站单独设置的方式，集中供氢，且远离汽车用户，氢气通过管束槽车运输至加氢站，经由氢气压缩机增压后储存至站内的高压储罐中，再通过氢气加气机为燃料电池汽车加注氢气。现有加氢站存在的主要问题是：（1）目前的加氢站只具备储氢和加氢功能，氢源需要外供，不论采用汽车输送还是管道输送，氢输送和供应存在供应的不稳定性和运输氢的安全性问题，且氢气由外界提供，存在能量的额外浪费，经济性也相对较差；（2）目前的加氢站集中设置，而用氢车辆均处于分散状态，造成加氢站远离用户，这给汽车用户带来极大不便，且一旦此加氢站出现故障，基本附近没有可备用的加氢站，不利于供氢的安全，对于氢能源汽车的加氢不便；（3）传统的制氢模式引起化石能源的消耗，依赖于存量有限且会造成环境污染的化石能源，不符合清洁环保的能源政策；（4）制氢和加氢点的分开布置，造成储氢等系统重复设置，增加投资，更为关键是，由于加氢站对环境要求较高，加之成本巨大，并且建设流程十分复杂；（5）制氢、储氢集中设置，不利于氢气的安全供应，一旦一个制氢站出现安全问题，影响范围较大。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种加氢站及其商业模式实现方法，该加氢站采用分布式设置方式，减少氢气的中转运输和储存的投资费用，同时加氢站间相互独立，某个加氢站故障不影响该路段氢能源的安全稳定供应；该加氢站可采用模块化统一样式设置，便于统一工艺、统一管理流程、统一操作模式，有利于大规模、大范围商业化推广。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种加氢站，包括清洁能源发电单元、制氢单元、储氢单元和注氢单元，所述的清洁能源发电单元的输出端经整流变压器向所述的制氢单元供电，所述的制氢单元的出气端经预处理机构与所述的储氢单元的进气端连接，所述的预处理机构用于对制氢单元输出的氢气进行干燥、提纯和压缩并输出给储氢单元，所述的储氢单元的出气端与所述的注氢单元的进气端连接，所述的注氢单元的出气端安装有用于向氢能源汽车加注氢气的加氢枪。

作为优选，所述的清洁能源发电单元包括分布式太阳能光伏发电单元、太阳能光热发电单元、风力发电单元和潮汐能发电单元中的一种或几种。

作为优选，该加氢站还包括氢气备用单元，所述的氢气备用单元用于向所述的储氢单元提供备用氢气。为防止加氢站故障后临时用氢量增加的突发情况发生，可设置氢气备用单元用于提供备用氢气。

进一步地，所述的氢气备用单元为加氢管道或加氢车，所述的加氢管道或加氢车用于向所述的储氢单元提供备用氢气。

作为优选，所述的备用氢气来自氢气储罐或邻近的加氢站。使用邻近的加氢站提供的氢气作为备用氢气，可实现邻近加氢站的互通，减少输送成本，提高资源利用率。

作为优选，该加氢站还包括备用电源，所述的备用电源用于向所述的制氢单元提供备用电。

作为优选，该加氢站还包括燃料电池，所述的储氢单元提供所述的燃料电池发电所需氢气。当清洁能源发电单元发生故障不能发电或备用电源故障时，燃料电池可发电，以保证加氢站自用电或临时外供电所需的用电负载（例如，与充电桩协同实施时，可作为充电桩的备用电源）。

一种上述加氢站的商业模式实现方法，包括以下步骤：

（1）在高速服务站、城市或乡镇道路加油站、居民社区、港口、海岛、火车站、汽车站、机场或旅游景点分布式搭建一个或多个加氢站；

（2）设计搭建基于加氢站的由人工值守或人工智能结合的智能服务平台，搭建加氢站之间和氢能源用户之间的氢能源数据库，通过加氢站间的数据互通以及氢能源和电力互通，实现区域能源的数据化、协同化、智能化；氢能源用户信息通过平台与氢能源数据库绑定，实现用户能源数据的实时上传统计、信息推送，氢能源用户在平台上或扫描用户信息可实现智能氢燃料加注。

作为优选，步骤（1）中，将加氢站与一个或多个分布式清洁能源发电装置协同设置，加氢站在白天清洁能源电力产出的高峰时段将电力储存为氢能并用于氢能源汽车的燃料供应和能源储存，在晚上清洁能源电力产出的低谷时将氢能转化为电力供应，既满足分布式清洁能源发电的电力峰谷调配问题，又能实现清洁氢源的持续性储存、供应。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明加氢站可依托高速服务站、城市或乡镇道路加油站、居民社区、港口、海岛、火车站、汽车站、机场或旅游景点等便于车辆停靠且存在较大的燃料补充需求的地点设置，可根据加氢规模，与现有基础设施和公用辅助服务系统灵活结合，节约用地，提高氢气燃料供应的便捷性，减少投资，方便氢能源汽车加注氢气；该加氢站采用分布式设置方式，减少氢气的中转运输和储存的投资费用，同时加氢站间相互独立，某个加氢站故障不影响该路段氢能源的安全稳定供应；

2、本发明加氢站采用制氢、储氢、注氢一体化设置，能够有效提高燃料供应的安全性、及时性和经济性；

3、本发明加氢站可采用模块化统一样式设置，便于统一工艺、统一管理流程、统一操作模式，有利于大规模、大范围商业化推广；

4、本发明加氢站可与现有充电桩协同实施，并通过太阳能发电和燃料电池发电做为充电桩的电源，保证供电安全。

附图说明

图1为实施例1和实施例2的加氢站的结构框图；

图2为实施例3的加氢站的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1的加氢站，搭建在高速服务站，如图1所示，该加氢站包括清洁能源发电单元、制氢单元、储氢单元、注氢单元、备用电源、燃料电池、氢气备用单元，备用电源用于向制氢单元提供备用电，氢气备用单元用于向储氢单元提供备用氢气，清洁能源发电单元的输出端经整流变压器向制氢单元供电，制氢单元的出气端经预处理机构与储氢单元的进气端连接，预处理机构用于对制氢单元输出的氢气进行干燥、提纯和压缩并输出给储氢单元，储氢单元的出气端与注氢单元的进气端连接，注氢单元的出气端安装有用于向氢能源汽车加注氢气的加氢枪（图中未示出）。

实施例1中，清洁能源发电单元为太阳能光伏发电单元，其中，太阳能光伏发电单元包括沿靠近高速服务站的高速公路路段两侧布置的太阳能光伏发电电池阵列，该太阳能光伏发电电池阵列也可沿高速公路架空分层布置，以节约用地。如加氢站附近有可利用的区块空地，也可作为集中布置太阳能光伏发电电池的地点。

实施例1中，清洁能源发电单元也可以采用太阳能光热发电单元，若具备风力发电条件，也可设置在加氢站前后高速公路两侧的空地上，与太阳能光伏发电单元或太阳能光热发电单元形成耦合互补。

实施例1中，氢气备用单元为加氢管道或加氢车，加氢管道或加氢车用于向储氢单元提供备用氢气，备用氢气来自氢气储罐或邻近的加氢站。

实施例1中，燃料电池发电所需氢气由储氢单元提供。

实施例2的加氢站，搭建在集中社区，如图1所示，与实施例1的区别在于，实施例2中，太阳能光伏发电电池阵列在社区房顶、墙壁或空地集中布置，或与邻近的分布式太阳能光伏发电单元、太阳能光热发电单元协同布置设置。

实施例3的加氢站，搭建在港口，如图2所示，与实施例1的区别在于，实施例3中，清洁能源发电单元为分布式太阳能光伏发电单元和风力发电单元，其中太阳能光伏发电单元包括太阳能光伏发电电池阵列，太阳能光伏发电电池阵列和风力发电单元分别沿港口附近沿岸或浅海区布置。

实施例3中，也可以潮汐能发电单元作为耦合互补发电单元，以进一步提高能源利用率。

本发明加氢站的商业模式实现方法，包括以下步骤：

（1）在高速服务站、城市或乡镇道路加油站、居民社区、港口、海岛、火车站、汽车站、机场或旅游景点分布式搭建一个或多个加氢站；

（2）设计搭建基于加氢站的由人工值守或人工智能结合的智能服务平台，搭建加氢站之间和氢能源用户之间的氢能源数据库，通过加氢站间的数据互通以及氢能源和电力互通，实现区域能源的数据化、协同化、智能化；氢能源用户信息通过平台与氢能源数据库绑定，实现用户能源数据的实时上传统计、信息推送，氢能源用户在平台上或扫描用户信息可实现智能氢燃料加注。

加氢站可与一个或多个分布式清洁能源发电装置协同设置，加氢站在白天清洁能源电力产出的高峰时段将电力储存为氢能并用于氢能源汽车的燃料供应和能源储存，在晚上清洁能源电力产出的低谷时将氢能转化为电力供应，既满足分布式清洁能源发电的电力峰谷调配问题，又能实现清洁氢源的持续性储存、供应。