一种加氢站氢能源的供给方法及系统与流程

本发明涉及氢能源应用领域，尤其涉及一种加氢站氢能源的供给方法及系统。

背景技术

加氢站在为氢能源汽车等设备提供氢气充装时，由于现场制氢成本较高，而且存在一定的安全风险，多数加氢站基本都采用管束车来运输以及提供氢源，再将管束车内的氢能源通过压缩机压缩，充装到加氢站的缓冲瓶内，来对车辆进行加氢。现有的氢能源小轿车储氢瓶的工作压力为70mpa、大巴或货车储氢瓶的工作压力为35mpa，而压缩机存在压缩比限制，例如压缩比为五的压缩机不能将9mpa以下的气体压缩到45mpa，这会使得压缩机在原来设定的限制下将管束车内的氢能源压缩到缓冲瓶之后，管束车内的气体回收余压较大，达不到最大的运输效率。

公开号为cn105156880b的专利公开了一种拖车供氢型加氢站压缩与储气系统优化配置方法，该种拖车供氢型加氢站压缩与储气系统优化配置方法包括步骤：建立拖车供氢型加氢站为车辆供氢全过程的热力学模型，再基于热力学模型，优化配置压缩机排量下所需储气量、对压缩机排量与储气量进行优化匹配；再以压缩机、高压储罐、拖车充放氢控制盘及加气管线总成本最低为优化目标，对拖车取气策略、拖车分级数量、高压储罐分级方式、所需储气量以及压缩机排量等参数进行优化。该方法就是采用拖车来为加氢站提供氢源，但其目的在于减少加氢站的建设成本。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题目的在于提供一种加氢站氢能源的供给方法及系统，用以解决加氢站供氢设备的回收余压较大，运输效率不高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种加氢站氢能源的供给方法，包括步骤：

s10：获取氢能源供应设备内的压力以及多组缓冲瓶内的压力；

s20：将所述氢能源供应设备内的压力与所述多组缓冲瓶内的压力进行对比，得到多组压差比；

s30：判断所述多组压差比中是否有低于预设压差比的，若是，则通过调整压缩设备的控制逻辑将所述氢能源供应设备内的氢能源压缩充装至对应的缓冲瓶内以进行存储。

进一步的，所述多组缓冲瓶至少包括低压缓冲瓶组、中压缓冲瓶组、高压缓冲瓶组，所述高压缓冲瓶组的压力高于所述中压缓冲瓶组，所述中压缓冲瓶组的压力高于所述低压缓冲瓶组。

进一步的，所述步骤s10之前还包括步骤：

s00：对多组缓冲瓶内的压力进行调节，保持所述各组缓冲瓶内的压力处于不同的压力范围。

进一步的，所述步骤s30之后还包括步骤：

s31：判断所述多组缓冲瓶组中是否有压力低于所述压力范围的缓冲瓶组，若是，则通过压缩机将其它压力较低的缓冲瓶组中的氢能源压缩充装至所述缓冲瓶组。

进一步的，还包括步骤：

s40：判断所述氢能源供应设备的压力值是否低于预设压力阈值，若是，则对所述氢能源供应设备充装氢能源。

一种加氢站氢能源的供给系统，包括：

压力采集模块：用于获取氢能源供应设备内的压力以及多组缓冲瓶内的压力；

压力对比模块：用于将所述氢能源供应设备内的压力与所述多组缓冲瓶内的压力进行对比，得到多组压差比；

充装模块：用于判断所述多组压差比中是否有低于预设压差比的，若是，则通过调整压缩设备的控制逻辑将所述氢能源供应设备内的氢能源压缩充装至对应的缓冲瓶内以进行存储。

进一步的，所述多组缓冲瓶至少包括低压缓冲瓶组、中压缓冲瓶组、高压缓冲瓶组，所述高压缓冲瓶组的压力高于所述中压缓冲瓶组，所述中压缓冲瓶组的压力高于所述低压缓冲瓶组。

进一步的，所述系统还包括：

压力调节模块：用于对多组缓冲瓶内的压力进行调节，保持所述各组缓冲瓶内的压力处于不同的压力范围。

进一步的，所述充装模块还包括：

充装转移模块：用于判断所述多组缓冲瓶组中是否有压力低于所述压力范围的缓冲瓶组，若是，则通过压缩机将其它压力较低的缓冲瓶组中的氢能源压缩充装至所述缓冲瓶组。

进一步的，还包括：

加氢模块：用于判断所述氢能源供应设备的压力值是否低于预设压力阈值，若是，则对所述氢能源供应设备充装氢能源。

采用本发明，通过设置多组压力差值不同的缓冲瓶，既能够满足加氢设备的工作压力，又能充分的降低氢能源供给设备的回收余压，提高其运输效率，减少回收成本。

附图说明

图1是本发明一个实施方式提供的一种加氢站氢能源的供给方法流程图；

图2是本发明一个实施方式提供的一种加氢站氢能源的供给系统结构图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本发明中，氢能源供应设备包括管束车，管束车能够运输压力在20mpa以内的氢能源，为加氢站供给氢能源。加氢站中的缓冲瓶为三组以上，以三组为例，每一组缓冲瓶在满充时均同为45mpa，但在供气后都缓冲有不同压力的氢能源气体，当待加氢设备(例如大巴)需要补充燃料时，根据大巴内储氢瓶的当前压力，选择相应压差的缓冲瓶来充装大巴，在大巴的储氢瓶当前压力较低的情况下，管束车也可以直接将氢能源提供给大巴。

实施例一

参考图1，本实施例提供了一种加氢站氢能源的供给方法，包括步骤：

s10：获取氢能源供应设备内的压力以及多组缓冲瓶内的压力；

s20：将所述氢能源供应设备内的压力与所述多组缓冲瓶内的压力进行对比，得到多组压差比；

s30：判断所述多组压差比中是否有低于预设压差比的，若是，则通过调整压缩设备的控制逻辑将所述氢能源供应设备内的氢能源压缩充装至对应的缓冲瓶内以进行存储。

本实施例中，加氢站中设置有单级压缩机以及用于缓冲氢能源的缓冲瓶，单级压缩机的压力能力受到压缩比的限制，管束车作为氢能源供应设备，能够运输氢能源提供给整个加氢站，在压力足够时还能够为车辆充装氢气，压缩机通过将管束车内的氢能源压缩升压，充装在缓冲瓶内，缓冲瓶的压力阈值为45mpa,当车辆需要进行加氢时，通过缓冲瓶与汽车储氢瓶的压差，来充装氢气。

需要了解的是，缓冲瓶的压力阈值还可以为90mpa,为工作压力为70mpa的小轿车加氢。

步骤s10中的氢能源供应设备以管束车为例，管束车在满载状态下压力为20mpa，在对加氢站持续供应氢气之后，压力将慢慢变低。

多组缓冲瓶至少为三组或三组以上，以三组为例，包括低压缓冲瓶组、中压缓冲瓶组、高压缓冲瓶组。

本实施例还包括步骤：

s00：对多组缓冲瓶内的压力进行调节，保持所述各组缓冲瓶组内的压力处于不同的压力范围。

在加氢站没有开始工作，没有对车辆进行加氢时，各组缓冲瓶组内的气体压力都相同，而当开始对车辆进行加氢时，控制各组缓冲瓶组的加氢顺序，使得各组缓冲瓶组内气体储存量各不相同，各组缓冲瓶组内的气体压力也各不相同。其中，高压缓冲瓶组的压力高于中压缓冲瓶组，中压缓冲瓶组的压力高于低压缓冲瓶组。即，每一组缓冲瓶内的气体压力都能控制在不同压力范围内。

步骤s20中，管束车在为多组缓冲瓶不断地提供氢源的同时，其气体压力也相应的下降，而多组缓冲瓶在为车辆进行加氢时，其气体压力也会降低，通过将两者的压力进行对比，得到多组压差比，再进入步骤s30。

步骤s30中，预设压差比是根据压缩机的压缩比定义的，为了能够充分的降低管束车的回收余压，例如将管束车的回收余压控制在1mpa内，当压缩机的压缩比为五时，则只能将管束车内的氢能源压缩到5mpa以内，即预设压差比低于5。

当多组压差比中存在有低于预设压差比的，则根据步骤s20中的对比数据，找到相应的缓冲瓶组，同时，该缓冲瓶组也是所有缓冲瓶组中气体压力最低的缓冲瓶组，使得压缩机在压缩比的限制下也能够将管束车内的氢能源压缩充装至该缓冲瓶组。

通过设置多组不同压力的缓冲瓶组，进行了压力分级，使得单级压缩机能够适应压缩比的限制，避免了对超高压压缩机的需求，同时也能充分的将管束车内的氢能源压缩至压力较低的缓冲瓶组中，降低管束车的回收余压，提高了管束车的运输效率。

本实施例还包括步骤：

s31：判断所述多组缓冲瓶组中是否有压力低于所述压力范围的缓冲瓶组，若是，则通过压缩机将其它压力较低的缓冲瓶组中的氢能源压缩充装至所述缓冲瓶组。

随着各组缓冲瓶组不断的为车辆充装氢能源，其气体储量相应的变少，气体压力将下降，而为了能够保持各组缓冲瓶内组的气体压力仍然处于步骤s00中的压力范围，需要通过压缩机来压缩氢能源补充至相应的缓冲瓶组。

其中，当高压缓冲瓶组内的气体压力下降时，由于压缩机受到压缩比的限制，无法将管束车内压力低于设定值的氢气压缩充装至高压缓冲瓶组时，需要从其它缓冲瓶组中选择比该高压缓冲瓶组压力低的缓冲瓶组作为氢源，才能满足压缩比，使压缩机从压力较低的缓冲瓶组中的氢能源压缩充装至高压缓冲瓶组。

通过控制调节多组缓冲瓶组处于不同的压力范围，可以根据车辆储氢瓶内的当前压力来选着合适的缓冲瓶组为车辆加氢，能够灵活方便的进行操作，同时，降低了对压缩机压缩能力的要求，减少了压缩机成本。

本实施例还包括步骤：

s40：判断所述氢能源供应设备的压力值是否低于预设压力阈值，若是，则对所述氢能源供应设备充装氢能源。

步骤s40中，预设压力阈值定义为管束车的回收余压，当管束车内的气体压力值低于回收余压时，压缩机不能再将管束车内的氢能源压缩充装到缓冲瓶内，此时，管束车可以回到气体供应商等其它氢气补充站补充氢气，之后继续为加氢站提供氢能源。

实施例二

参考图2，本实施例提供了一种加氢站氢能源的供给系统，包括：

压力采集模块21：用于获取氢能源供应设备内的压力以及多组缓冲瓶内的压力；

压力对比模块22：用于将所述氢能源供应设备内的压力与所述多组缓冲瓶内的压力进行对比，得到多组压差比；

充装模块23：用于判断所述多组压差比中是否有低于预设压差比的，若是，则通过调整压缩设备的控制逻辑将所述氢能源供应设备内的氢能源压缩充装至对应的缓冲瓶内以进行存储。

本实施例中，压力采集模块21可以是压力检测器，为了保证压力检测的准确度，可以安装多个压力检测器获得平均压力值，作为压力检测结果。

氢能源供应设备包括与缓冲瓶组连接的管道、控制阀门、温度检测器等，当通过压缩机对缓冲瓶组充装氢能源时，温度如果过高将会通过控制阀门来控制管道内的流量。

压缩机上安装有一个变频器，在管束车内的气体压力过低时，压缩机的入口流量也会降低，相应的会影响压缩机的压缩能力，而此时压缩机马达的负荷也低于原来的上限，通过变频器提高压缩机运行速度来保持压缩机的压缩能力。

本实施例中，还包括：

压力调节模块20：用于对多组缓冲瓶内的压力进行调节，保持所述各组缓冲瓶组内的压力处于不同的压力范围。

在控制多组缓冲瓶组处于不同的压力范围时，可以为每一组缓冲瓶组设置一个压力范围，再通过控制开关或调节开关来调节。例如，当该缓冲瓶组内的压力低于该压力范围时，控制开关关闭，停止向车辆加氢，该组缓冲瓶需要通过压缩机补充氢能源气体，增加瓶内压力以打开控制开关。

本实施例中，还包括：

充装转移单元231：用于判断所述多组缓冲瓶组中是否有压力低于所述压力范围的缓冲瓶组，若是，则通过压缩机将其它压力较低的缓冲瓶组中的氢能源压缩充装至所述缓冲瓶组。

压缩机可以还与各组缓冲瓶之间连接，当高压缓冲瓶组气体储量下降时，将低压缓冲瓶组内的氢能源压缩充装到高压缓冲瓶组中，不用直接从管束车压缩氢能源充装至高压缓冲瓶组，不需要使用昂贵的超高压压缩机。

本实施例中，还包括：

加氢模块24：用于判断所述氢能源供应设备的压力值是否低于预设压力阈值，若是，则对所述氢能源供应设备充装氢能源。

管束车在达到回收余压之后，可以回到气体供应商补充氢能源气体，之后继续为加氢站提供氢能源气体，通过降低回收余压，提高了管束车的运输效率。

通过设置多级不同压力的缓冲瓶组，只需要一台单级压缩机即可实现整个系统氢能源气体的补充，降低了使用超高压压缩机的建设成本，同时也充分的降低了管束车的氢能源气体回收余压，提高了管束车的运输效率。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。