一种氢气增压储存一体式储气取气方法及加氢站系统与流程

本发明属于加氢站，尤其是涉及一种氢气增压储存一体式储气取气方法及加氢站系统。

背景技术：

1、氢能源作为一种清洁、高效、无污染的替代能源在世界范围内得到广泛关注，随之而来的是世界各国大力发展氢能相关技术，燃料电池汽车是氢能源的重要利用方式，而加氢站是燃料电池汽车推广和发展的重要基础设施。

2、当前加氢站主要采用的是长管拖车供氢、站内压缩机压缩储氢的形式，该技术较为成熟，氢气增压储存和加注较为方便，可是其中存在以下几个问题：1、管束车内的氢气需通过压缩机吸气压缩后进入高压储氢瓶组，受限于传统隔膜和液驱泵的对进气压力范围的限制，管束车里的氢气不能被充分卸载利用。2、氢气加注通过站内储氢容器与被加注车辆内的压力差进行对冲，则需要站内储氢容器内的储氢压力保持大于车载气瓶的实际储氢压力，以35mpa加氢站为例，站内储氢容器的储氢压力为45mpa，造成增压储存过程的能耗较高，设备投资成本大。3、氢气储存压力高且其与车载气瓶初始加氢压力的压差较大，在氢气储存和加注过程具有安全隐患。

3、随着加氢站数量的快速增加，在加快加氢站基础设施建设的同时，还需不断发展高效、节能、高安全性的加氢站相关技术。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有加氢站技术中存在的氢气储存能力差、氢气压缩能耗较高、高压储加氢安全性差等问题，而提供一种氢气增压储存一体式储气取气方法及加氢站系统。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种氢气增压储存一体式储气取气方法，包括以下步骤：

4、利用储氢容器接收传输来的氢气，达到平衡后储氢容器进气封闭；

5、不断向所述储氢容器内泵送离子液，直到储氢容器内部氢气压力达到储氢压力设定值，所述储氢压力设定值具有多个压力等级；

6、当需要向外加注氢气时，优先选择低压储氢容器作为气源，在取气过程中同时向所述储氢容器内泵送离子液以保持其内部氢气压力恒定；

7、当到达压力切换点时，自动切换气源为其他压力等级储氢容器，直至氢气加注完成。

8、进一步地，该方法还包括：向外加注的氢气进行预冷却。

9、进一步地，所述传输来的氢气由前方管道输送或长管拖车供应。

10、进一步地，当储氢容器内的氢气用尽时，抽出该储氢容器内的离子液。

11、本发明还提供一种氢气增压储存一体式加氢站系统，包括电气控制子系统、氢气储存调压子系统和取气加注子系统，所述电气控制子系统分别连接氢气储存调压子系统和取气加注子系统，其中，

12、所述氢气储存调压子系统包括储氢容器、离子液箱和高压柱塞泵，所述离子液箱的出液口通过高压柱塞泵与储氢容器连接，进液口直接与储氢容器连接，对传输来的氢气进行存储时，利用储氢容器接收所述氢气，达到平衡后电气控制子系统控制所述储氢容器进气封闭，电气控制子系统控制高压柱塞泵不断从所述离子液箱内抽取离子液泵送储氢容器内，直到储氢容器内部氢气压力达到储氢压力设定值，所述储氢压力设定值具有多个压力等级；

13、所述取气加注子系统包括顺序控制阀组和氢气加注机，所述氢气加注机通过顺序控制阀组与储氢容器连接，进行取气时，电气控制子系统控制顺序控制阀组优先选择低压储氢容器作为气源，在取气过程中同时向所述储氢容器内泵送离子液以保持其内部氢气压力恒定，当到达压力切换点时，控制所述顺序控制阀组自动切换气源为其他压力等级储氢容器，直至氢气加注完成。

14、进一步地，所述电气控制子系统包括带有人机界面的控制主机。

15、进一步地，所述氢气储存调压子系统连接前方输氢管道或长管拖车。

16、进一步地，所述储氢容器至少设有三个，每个所述储氢容器独立连接有对应的离子液箱和高压柱塞泵。

17、进一步地，该系统还包括数据采集子系统，所述数据采集子系统至少包括用于采集储氢容器内液位高信号的液位采集器和用于采集储氢容器内部压力的压力传感器，液位采集器和压力传感器分别与电气控制子系统连接。

18、进一步地，该系统还包括冷却子系统，所述冷却子系统包括相连接的冷水机和换热器，所述换热器安装于所述顺序控制阀组和氢气加注机之间。

19、与现有技术相比，本发明采用氢气储存和增压相集成的方法，来降低现有加氢站系统中存在的高压气态储氢的压缩成本，改善整站能耗较高、储氢和加氢安全性较差、氢气卸车率低等问题，具有以下有益效果：

20、1、本发明利用储氢容器存储氢气，同时引入离子液压缩技术，在储氢容器内在线对氢气进行增压处理，使得最高储氢压力不大于被加注车辆需求压力，提高储氢的安全性，减少高压储氢设备投资及高压压缩能耗，改善传统加氢站中氢气压缩高成本、高能耗问题。

21、2、本发明中，随着储氢容器内的氢气消耗殆尽，离子液抽出后储氢容器的压力非常低，前方管道输送或长管拖车供应的氢气直接靠压力对冲进入储氢容器内，用于改善传统加氢站中管束车卸车率低及卸车能耗高问题。

22、3、本发明中，设置储氢容器的增压压力呈梯级分布，降低储氢压力及其与加氢压力之间的压差，提高储氢及加氢的安全性，设置每级储氢容器具有以恒定压力供氢的能力，保证加氢效率。

技术特征：

1.一种氢气增压储存一体式储气取气方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的氢气增压储存一体式储气取气方法，其特征在于，该方法还包括：向外加注的氢气进行预冷却。

3.根据权利要求1所述的氢气增压储存一体式储气取气方法，其特征在于，所述传输来的氢气由前方管道输送或长管拖车供应。

4.根据权利要求1所述的氢气增压储存一体式储气取气方法，其特征在于，当储氢容器内的氢气用尽时，抽出该储氢容器内的离子液。

5.一种氢气增压储存一体式加氢站系统，其特征在于，包括电气控制子系统、氢气储存调压子系统和取气加注子系统，所述电气控制子系统分别连接氢气储存调压子系统和取气加注子系统，其中，

6.根据权利要求5所述的氢气增压储存一体式加氢站系统，其特征在于，所述电气控制子系统包括带有人机界面的控制主机。

7.根据权利要求5所述的氢气增压储存一体式加氢站系统，其特征在于，所述氢气储存调压子系统连接前方输氢管道或长管拖车。

8.根据权利要求5所述的氢气增压储存一体式加氢站系统，其特征在于，所述储氢容器至少设有三个，每个所述储氢容器独立连接有对应的离子液箱和高压柱塞泵。

9.根据权利要求5所述的氢气增压储存一体式加氢站系统，其特征在于，该系统还包括数据采集子系统，所述数据采集子系统至少包括用于采集储氢容器内液位高信号的液位采集器和用于采集储氢容器内部压力的压力传感器，液位采集器和压力传感器分别与电气控制子系统连接。

10.根据权利要求5所述的氢气增压储存一体式加氢站系统，其特征在于，该系统还包括冷却子系统，所述冷却子系统包括相连接的冷水机和换热器，所述换热器安装于所述顺序控制阀组和氢气加注机之间。

技术总结
本发明涉及一种氢气增压储存一体式储气取气方法及加氢站系统，所述方法包括以下步骤：利用储氢容器接收传输来的氢气，达到平衡后储氢容器进气封闭；不断向所述储氢容器内泵送离子液，直到储氢容器内部氢气压力达到储氢压力设定值，所述储氢压力设定值具有多个压力等级；当需要向外加注氢气时，优先选择低压储氢容器作为气源，在取气过程中同时向所述储氢容器内泵送离子液以保持其内部氢气压力恒定；当到达压力切换点时，自动切换气源为其他压力等级储氢容器，直至氢气加注完成。与现有技术相比，本发明具有提高储氢安全性、保证加氢效率等优点。

技术研发人员：刘京京,何宏凯,郑明强,陈华强
受保护的技术使用者：上海舜华新能源系统有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5