一种制氢加氢一体化加氢站供应系统及供应方法与流程

1.本发明属于氢能源利用技术领域，具体涉及一种制氢加氢一体化加氢站供应系统及供应方法。


背景技术：

2.在未来世界能源发展舞台中，氢能将承担着举足轻重的地位，作为能源载体和能源互联媒介具有零碳、高效显著优势，若氢能实现广泛应用将会促进全球能源转型升级。
3.目前，加氢站有站内制氢和站外制氢两种模式。站内制氢通常采用电解水制氢和天然气制氢工艺。站内制氢的优势在于可以节省氢气运输成本、减少加氢站氢气储罐的容积，但是由于目前氢燃料电池车氢气加注随机且不连续，因而制氢设备需要经常启停，特别是压缩机，操作管理复杂难度大。压缩机是加氢站中的重要设备，其成本占整体压缩机建设成本的30％，由于常用隔膜式压缩机的膜片寿命和启动频次有关系，因此下游加注市场的不稳定导致了压缩机的不连续操作，维修成本大大提高。
4.即使站外制氢通过长管拖车将氢气运送至加氢站的方式，依然需要压缩机，同时目前长管拖车氢气利用率不高，一般加氢站只能用到5mpa就停止使用，造成很大一部分氢气只能被拖车拉回。因此，提供一种高效率、节能降本的氢气供应系统和方法具有十分重要的意义。
5.cn111828833a公开了一种制氢加氢站系统，所述制氢加氢站系统包括制氢设备、缓存设备及压力调整设备，所述制氢设备、缓存设备及压力调整设备通过管路相连接，所述制氢设备用于产生氢气，所述缓存设备用于存储制氢加氢站系统中的氢气，所述压力调整设备用于调整流经其的氢气气流的压力，所述压力调整设备能够设置有多个，所述缓存设备包括第一存储罐及第二存储罐，所述第一存储罐通过管路与制氢设备相连接，所述第二存储罐与第一存储罐通过管路相连接，且所述第二存储罐与第一存储罐连接的管路上设置有压力调整设备，所述第二存储罐上还连接有加氢管路，所述加氢管路能够向外输出多种不同压力的氢气。该系统虽然在一定程度上提升了加氢效率，但针对加氢集中时间段和空闲时间段造成的压缩机频繁启停的问题不能有效解决，依然存在投资成本较高的问题。
6.考虑到以上的问题，针对加氢站加氢的集中时间段和闲时间段的特点，如何提供一种高效率、节能降本的氢气供应系统和方法成为当前亟待解决的问题。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种制氢加氢一体化加氢站供应系统和供应方法，所述供应系统根据目前加氢站运行的情况，即存在集中加注时间段和长时间的空闲时间段，优化了系统结构，设置了反充装系统，提高氢气的利用率的同时节省了投资成本，有利于工业化应用。
8.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
9.第一方面，本发明提供了一种制氢加氢一体化加氢站供应系统，所述供应系统包
括制氢系统、压缩系统、存储系统、加注系统、外源输入系统、反充装系统以及控制系统；
10.所述压缩系统包括一级压缩单元和二级压缩单元；
11.所述制氢系统、一级压缩单元、二级压缩单元和加注系统依次相连；
12.所述存储系统包括一级存储单元和二级存储单元；
13.所述一级存储单元与所述一级压缩单元的出口管路相连；所述二级存储单元与所述二级压缩单元的出口管路相连；
14.所述外源输入系统也与所述一级压缩单元的出口管路相连；
15.所述二级压缩单元还通过所述反充装系统与所述一级存储单元相连；
16.所述控制系统用于控制所述制氢系统、压缩系统、存储系统、加注系统、反充装系统。
17.本发明中，所述供应系统基于现有的加氢站运行的情况，设计了反充装系统，可在加氢低谷时段实现压缩机不停机，解决了加氢集中时间段和空闲时间段造成的压缩机频繁启停的问题，同时采用该系统可降低压缩机的工作负荷35％以上，节省设备投资成本20％以上。
[0018]“反充装系统”将二级压缩单元的出口与一级存储单元的入口相连，使其在加氢低谷时段可将二级压缩单元压缩后的氢气反充到一级存储单元，用于在高峰时段来临时提高二级压缩单元的入口压力，从而提升加氢速度，同时实现了压缩机不停机操作，提升压缩机寿命，避免由于频繁启停带来的损坏。
[0019]
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
[0020]
作为本发明优选的技术方案，所述制氢系统包括制氢装置。
[0021]
本发明中，制氢装置可包括天然气制氢、甲醇制氢以及电解水制氢等任意一种制氢方式，但是氢气的纯度满足燃料氢标准规范要求。
[0022]
优选地，所述一级压缩单元包括一级压缩机。
[0023]
优选地，所述二级压缩单元包括二级压缩机。
[0024]
本发明中，一级压缩机的出口压力可达20
‑
25mpa；二级压缩机的出口压力可达35
‑
45mpa。
[0025]
优选地，所述外源输入系统包括氢气长管拖车。
[0026]
优选地，所述加注系统包括加氢机。
[0027]
本发明中，外源输入系统可作为站内出现氢气供应不足的补充。
[0028]
作为本发明优选的技术方案，所述一级存储单元包括至少2种压力区间的储罐，例如2种、3种、4种或5种等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，且每种压力区间的储罐并联设置。
[0029]
优选地，所述一级存储单元包括一级低压区储罐和一级高压区储罐。
[0030]
优选地，所述一级低压区储罐至少为1个，例如1个、2个、3个、4个或5个等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0031]
优选地，所述一级高压区储罐至少为1个，例如1个、2个、3个、4个或5个等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0032]
优选地，所述一级低压区储罐的设定压力为5
‑
20mpa，例如5mpa、10mpa、15mpa或
20mpa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0033]
优选地，所述一级高压区储罐的设定压力为25
‑
45mpa，例如25mpa、30mpa、35mpa、40mpa或45mpa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0034]
本发明中，一级存储单元的低压区储罐用于存储经一级压缩后的氢气，起到存储氢气的缓冲作用；高压区储罐作为反充装的对象，用于应对加氢高峰时段，进一步提高二级压缩机入口的压力，进而提高二级压缩机处理量。
[0035]
作为本发明优选的技术方案，所述二级存储单元包括至少2种压力区间的储罐，例如2种、3种、4种或5种等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，且每种压力区间的储罐并联设置。
[0036]
优选地，所述二级存储单元包括二级低压区储罐、二级中压区储罐以及二级高压区储罐。
[0037]
优选地，所述二级低压区储罐至少为1个，例如1个、2个、3个、4个或5个等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0038]
优选地，所述二级中压区储罐至少为1个，例如1个、2个、3个、4个或5个等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0039]
优选地，所述二级高压区储罐至少为1个，例如1个、2个、3个、4个或5个等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0040]
优选地，所述二级低压区储罐、二级中压区储罐、二级高压区储罐的最大承受压力≤45mpa，例如25mpa、30mpa、35mpa、40mpa或45mpa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0041]
本发明中，二级存储单元在两个时段均发挥了重要的作用。在加氢低谷时段，所需加注量较小时，通过二级存储单元即可满足加氢需求；在加氢高峰期，多种压力区间的储罐是为了根据待加氢设备的情况，选择合适的加氢压力以及加氢速率，提高站内氢气的利用率，避免压缩机直冲引起加氢速率过大而发生的危险。
[0042]
例如，二级低压区储罐的压力为16mpa，二级中压区储罐的压力为25mpa，二级高压区储罐的压力为35mpa，当待加注设备可承受的设计压力47.5mpa，为加注之前压力是17mpa，此时通过顺序控制系统自动选择采用二级中压区储罐对其进行加注，如果低于4kg/min的加注速率，则关闭二级中压区储罐，打开二级高压区储罐，如果再次低于4kg/min的加注速率，则采用二级压缩机直接充装；避免出现氢气压差过大，加注速率太快。
[0043]
作为本发明优选的技术方案，所述反充装系统包括第一支路管路，所述二级压缩机通过所述第一支路管路与所述一级高压区储罐相连。
[0044]
本发明中，第一支路管路上还设置有降压阀。
[0045]
优选地，所述控制系统还包括顺序控制盘，所述二级压缩机通过所述顺序控制盘将与所述二级存储单元相连。
[0046]
本发明中，顺序控制盘可通过控制二级压缩机转速、加注系统的开关、反充装系统的开关，从而控制二级存储单元的各种储罐和压缩机在加氢过程的加氢速率。
[0047]
第二方面，本发明提供了一种制氢加氢一体化加氢站的供应方法，所述供应方法采用第一方面所述的供应系统实现，所述供应方法包括以下模式：
[0048]
加氢高峰时段包括：
[0049]
(1)打开二级存储单元，启动加注系统对所需设备充装氢气；(2)当加氢速率低于第一加氢预设值，关闭反充装系统，打开一级压缩单元和二级压缩单元，提升加氢速率；(3)当二级压缩单元的入口压力小于第一压力预设值，打开一级存储单元，提升二级压缩单元的入口压力；(4)当二级压缩单元的入口压力小于第二压力预设值，打开外源输入系统，提升二级压缩单元的入口压力；
[0050]
加氢低谷时段包括：
[0051]
①
加氢高峰时段结束后，关闭加注系统以及二级存储单元；
②
关闭一级压缩单元与二级压缩单元之间的连接通道以及一级存储单元与二级压缩单元之间的连接通道，开启反充装系统，将外源输入系统中的剩余氢气进行一次反充装操作；
③
当外源输入系统的压力小于第三压力预设值时，关闭外源输入系统，然后打开一级压缩单元与二级压缩单元的连接通道，将一级压缩单元压缩后的氢气进行二次反充装操作；
④
当一级存储单元的压力达到第四压力预设值时，停止反充装操作。
[0052]
本发明中，所述的“加氢高峰时段”是指的加氢站在一天的运营中，加注氢气外输量大且时间相对集中的时间段，多为白天；所述的“加氢低谷时段”是指的加氢站在一天的运营中，整体加注量低或者无相对集中的时间段，多为晚上。“加氢高峰时段”与“加氢低谷时段”交替进行，并无先后顺序，根据实际情况随时切换。
[0053]
本发明所述的供应方法，根据加氢站实际情况控制两种供应模式——“加氢低谷时段”工作模式和“加氢高峰时段”工作模式，且在加氢低谷时段开启反充装系统，最大化地实现了能源的利用，实现压缩机不停机(即一级压缩机与二级压缩机均是连续运行的)，减小了加氢站的制氢规模；同时还提升了氢气充装速率，提高了加氢站的氢气利用率。具有较高的经济效益。
[0054]
本发明中，进入到加氢低谷时段时，步骤
①
中在关闭二级存储单元之前，需要先将二级存储单元各个储罐充满。作为本发明优选的技术方案，步骤(1)的具体步骤包括：首先开启二级低压区储罐，进行充装；当加氢速率低于第一加氢预设值时，关闭二级低压区储罐，开启二级中压区储罐，进行充装；当加氢速率再次低于第一加氢预设值时，关闭二级中压区储罐，开启二级高压区储罐，进行充装。
[0055]
优选地，所述第一加氢预设值为3
‑
5kg/min，例如3kg/min、3.5kg/min、4kg/min、4.5kg/min或5kg/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0056]
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述第一压力预设值为15
‑
35mpa，例如15mpa、20mpa、25mpa、30mpa或35mpa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0057]
优选地，步骤(3)打开一级存储单元的具体操作包括：先打开一级低压区储罐，提升二级压缩单元的入口压力；当二级压缩单元的入口压力再次小于第一压力预设值时，关闭一级低压区储罐，打开一级高压区储罐，提升二级压缩单元的入口压力；
[0058]
或直接打开一级高压区储罐，提升二级压缩单元的入口压力。
[0059]
优选地，步骤(4)所述第二压力预设值为6
‑
10mpa，例如6mpa、7mpa、8mpa、9mpa或10mpa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0060]
作为本发明优选的技术方案，步骤
②
所述一次反充装操和步骤
③
所述二次反充装
操作均是对所述一级高压区储罐进行反充装。
[0061]
优选地，步骤
②
进行所述一次反充装操作前，所述外源输入系统的剩余压力为5
‑
10mpa，例如5mpa、6mpa、7mpa、8mpa、9mpa或10mpa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0062]
优选地，步骤
②
关闭一级存储单元与二级压缩单元之间连接通道的操作还包括：打开一级压缩机与一级低压区储罐之间的通道，关闭一级压缩机与一级高压区储罐之间的通道。
[0063]
本发明中，步骤
②
的操作可在外源输入系统进行一次反充装的同时，保证制氢装置以及一级压缩机不停机，产生的氢气均进入到一级低压区储罐进行存储，当一级低压区储罐达到其设定压力时停止充装。
[0064]
优选地，步骤
③
所述第三压力预设值为1
‑
5mpa，例如1mpa、2mpa、3mpa、4mpa或5mpa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0065]
优选地，步骤
③
所述二次反充装操作还包括将一级低压区储罐中氢气对所述一级高压区储罐进行二次反充装。
[0066]
本发明中，当进行二次反充装时，若一级压缩机压缩后的氢气大于一级低压区储罐的压力，则是一级压缩机压缩后的氢气对一级高压区储罐进行反充装对一级高压区储罐进行反充装的同时对一级低压区储罐进行充装；待一级压缩机压缩后的氢气与一级低压区储罐的压力相等时，则是一级压缩机压缩后的氢气和一级低压区储罐中的氢气一起经二级压缩后对以及高压区储罐进行二次反充装。
[0067]
优选地，当所述一级低压区储罐充装的压力达到其设定压力时，停止充装。
[0068]
作为本发明优选的技术方案，步骤
④
所述第四压力预设值为25
‑
45mpa，例如25mpa、30mpa、35mpa、40mpa或45mpa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0069]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0070]
(1)本发明所述供应系统基于现有的加氢站运行的情况，设计了反充装系统，可在加氢低谷时段实现压缩机不停机，解决了加氢集中时间段和空闲时间段造成的压缩机频繁启停的问题，采用该系统可降低压缩机的工作负荷45％以上，节省设备投资成本20％以上；
[0071]
(2)本发明所述的供应方法根据加氢站实际情况实现两种供应模式——“加氢低谷时段”工作模式和“加氢高峰时段”工作模式，并且通过反充装系统的设计，在应对加氢高峰时段时，提高了氢气侧充装速率；同时两种模式的切换可使外源出入系统的氢气利用率提高10％以上，加氢站的制氢规模减小20％，具有较好的应用前景。
附图说明
[0072]
图1是本发明实施例1提供的制氢加氢一体化加氢站供应系统的流程示意图。
[0073]
其中，1
‑
制氢装置，2
‑
一级压缩单元，3
‑
一级存储单元，4
‑
二级压缩单元，5
‑
顺序控制盘，6
‑
二级存储单元，7
‑
加氢机，8
‑
控制系统，9
‑
氢气长管拖车，10
‑
一级低压区储罐，11
‑
一级高压区储罐，12
‑
二级低压区储罐，13
‑
二级中压区储罐，14
‑
二级高压区储罐，15
‑
第一支路管路。
[0074]
箭头方向代表物料流动方向。
具体实施方式
[0075]
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
[0076]
以下实施例和对比例中，规定“加氢低谷时段”为19:00
‑
次日9:00，共14个小时；规定“加氢高峰时段”为9:00
‑
19:00，共10小时。
[0077]
规定加氢站的加注规模为1000kg/d，在“加氢高峰时段”的平均加氢量为100kg/h，最大加氢量为120kg/h。从设备设计和选型分析，为了满足高峰期加氢站的加氢需求，所配置二级压缩机满足120kg/h的加注量。
[0078]
以下为本发明典型但非限制性实施例：
[0079]
实施例1：
[0080]
本实施例提供了一种制氢加氢一体化加氢站供应系统及供应方法，所述供应系统的流程示意图如图1所示。
[0081]
所述供应系统包括制氢系统、压缩系统、存储系统、加注系统、外源输入系统、反充装系统以及控制系统8；
[0082]
所述压缩系统包括一级压缩单元2和二级压缩单元4；
[0083]
所述制氢系统、一级压缩单元2、二级压缩单元4和加注系统依次相连；
[0084]
所述存储系统包括一级存储单元3和二级存储单元6；
[0085]
所述一级存储单元3与所述一级压缩单元2的出口管路相连；所述二级存储单元6与所述二级压缩单元4的出口管路相连；
[0086]
所述外源输入系统也与所述一级压缩单元2的出口管路相连；
[0087]
所述二级压缩单元4还通过所述反充装系统与所述一级存储单元3相连；
[0088]
所述控制系统8用于控制所述制氢系统、压缩系统、存储系统、加注系统、反充装系统。
[0089]
所述制氢系统包括制氢装置1；所述一级压缩单元2包括一级压缩机，出口压力为25mpa；所述二级压缩单元4包括二级压缩机，出口压力为35mpa；所述外源输入系统包括氢气长管拖车9；所述加注系统包括加氢机7。
[0090]
所述一级存储单元3包括一级低压区储罐10和一级高压区储罐11，二者容积比为1:1，且两种压力区间的储罐并联设置；所述一级低压区储罐10为2个；所述一级高压区储罐11为2个；所述一级低压区储罐10的最高设定压力为20mpa；所述一级高压区储罐11的最高设定压力为35mpa。
[0091]
所述二级存储单元6包括二级低压区储罐12、二级中压区储罐13以及二级高压区储罐14，且每种压力区间的储罐并联设置；所述二级低压区储罐12为1个；所述二级中压区储罐13为1个；所述二级高压区储罐14为1个；所述二级低压区储罐12、二级中压区储罐13、二级高压区储罐14的最大承受压力为45mpa。
[0092]
所述反充装系统包括第一支路管路15，所述二级压缩机通过所述第一支路管路15与所述一级高压区储罐11相连；
[0093]
所述控制系统8还包括顺序控制盘5，所述二级压缩机通过所述顺序控制盘5将与所述二级存储单元6相连。
[0094]
采用上述供应系统的供应方法包括以下工作模式：
[0095]
制氢装置1以及一级压缩机一直处于工作状态，二者之间的通道保持常开状态；
[0096]
加氢低谷时段包括：
[0097]
①
加氢高峰时段结束后，关闭加氢机7，然后将二级存储单元6充满后关闭，关闭二级压缩机与加氢机7之间的通道(此时，一级压缩机与二级压缩机之间的通道、一级高压区储罐11与二级压缩机之间的通道、氢气长管拖车9与二级压缩机之间的通道均处于开启状态，一级压缩机与一级低压区储罐10之间的通道处于关闭状态)；
②
关闭一级压缩机与二级压缩机之间的连接通道，关闭一级压缩机与一级高压区储罐11之间的连接通道，打开一级压缩机与一级低压区储罐10之间的连接通道，对一级低压区储罐10进行充装，打开第一支路管路15(即反充装系统)，将氢气长管拖车9中的剩余氢气(7mpa)进行一次反充装操作；
③
当氢气长管拖车9的压力小于2mpa时，关闭氢气长管拖车9与二级压缩机之间的通道，然后打开一级压缩机与二级压缩机之间的连接通道(此时一级压缩机与一级低压区储罐10之间的通道保持开启，一级压缩机与一级高压区储罐11之间的连接通道保持关闭)，将一级压缩机压缩后的氢气以及一级低压区储罐10中的低压氢气经二级压缩后，对一级高压区储罐11进行二次反充装；
④
当一级低压区储罐10的压力达到20mpa时，停止充装；当一级高压区储罐11的压力达到35mpa时，停止反充装操作。
[0098]
至加氢高峰时段来临之前，二级压缩机与加氢机7之间的连接通道是出于关闭状态的，且供应系统正在进行返充装操作；当加氢高峰时段来临时，加氢高峰时段包括：
[0099]
(1)开启二级低压区储罐12，进行充装；当加氢速率低于4kg/min时，关闭二级低压区储罐12，开启二级中压区储罐13，进行充装；当加氢速率再次低于4kg/min时，关闭二级中压区储罐13，开启二级高压区储罐14，进行充装；(2)当加氢速率又一次低于4kg/min时，关闭反充装系统(即关闭第一支路管路15以及一级压缩机与一级低压区储罐10之间的连接通道)，打开二级压缩机与加氢机7之间的通道，提升加氢速率；(3)当二级压缩机的入口压力再次小于25mpa时，打开一级高压区储罐11，提升二级压缩机的入口压力；(4)当二级压缩机的入口压力小于8mpa时，打开氢气长管拖车9，提升二级压缩机的入口压力。
[0100]
实施例2：
[0101]
本实施例提供了一种制氢加氢一体化加氢站供应系统及供应方法，所述供应系统包括制氢系统、压缩系统、存储系统、加注系统、外源输入系统、反充装系统以及控制系统8；
[0102]
所述压缩系统包括一级压缩单元2和二级压缩单元4；
[0103]
所述制氢系统、一级压缩单元2、二级压缩单元4和加注系统依次相连；
[0104]
所述存储系统包括一级存储单元3和二级存储单元6；
[0105]
所述一级存储单元3与所述一级压缩单元2的出口管路相连；所述二级存储单元6与所述二级压缩单元4的出口管路相连；
[0106]
所述外源输入系统也与所述一级压缩单元2的出口管路相连；
[0107]
所述二级压缩单元4还通过所述反充装系统与所述一级存储单元3相连；
[0108]
所述控制系统8用于控制所述制氢系统、压缩系统、存储系统、加注系统、反充装系统。
[0109]
所述制氢系统包括制氢装置1；所述一级压缩单元2包括一级压缩机，出口压力为25mpa；所述二级压缩单元4包括二级压缩机，出口压力为40mpa；所述外源输入系统包括氢
气长管拖车9；所述加注系统包括加氢机7。
[0110]
所述一级存储单元3包括一级低压区储罐10和一级高压区储罐11，二者容积比为1:1，且两种压力区间的储罐并联设置；所述一级低压区储罐10为2个；所述一级高压区储罐11为2个；所述一级低压区储罐10的最高设定压力为20mpa；所述一级高压区储罐11的最高设定压力为40mpa。
[0111]
所述二级存储单元6包括二级低压区储罐12、二级中压区储罐13以及二级高压区储罐14，且每种压力区间的储罐并联设置；所述二级低压区储罐12为1个；所述二级中压区储罐13为1个；所述二级高压区储罐14为1个；所述二级低压区储罐12、二级中压区储罐13、二级高压区储罐14的最大承受压力为45mpa。
[0112]
所述反充装系统包括第一支路管路15，所述二级压缩机通过所述第一支路管路15与所述一级高压区储罐11相连；
[0113]
所述控制系统8还包括顺序控制盘5，所述二级压缩机通过所述顺序控制盘5将与所述二级存储单元6相连。
[0114]
采用上述供应系统的供应方法包括以下工作模式：
[0115]
制氢装置1以及一级压缩机一直处于工作状态，二者之间的通道保持常开状态；
[0116]
加氢低谷时段包括：
[0117]
①
加氢高峰时段结束后，关闭加氢机7，然后将二级存储单元6充满后关闭，关闭二级压缩机与加氢机7之间的通道(此时，一级压缩机与二级压缩机之间的通道、一级高压区储罐11与二级压缩机之间的通道、氢气长管拖车9与二级压缩机之间的通道均处于开启状态，一级压缩机与一级低压区储罐10之间的通道处于关闭状态)；
②
关闭一级压缩机与二级压缩机之间的连接通道，关闭一级压缩机与一级高压区储罐11之间的连接通道，打开一级压缩机与一级低压区储罐10之间的连接通道，对一级低压区储罐10进行充装，打开第一支路管路15(即反充装系统)，将氢气长管拖车9中的剩余氢气(10mpa)进行一次反充装操作；
③
当氢气长管拖车9的压力小于1mpa时，关闭氢气长管拖车9与二级压缩机之间的通道，然后打开一级压缩机与二级压缩机之间的连接通道(此时一级压缩机与一级低压区储罐10之间的通道保持开启，一级压缩机与一级高压区储罐11之间的连接通道保持关闭)，将一级压缩机压缩后的氢气对一级低压区储罐10进行充装，对一级高压区储罐11进行二次反充装；
④
当一级低压区储罐10的压力达到20mpa时，停止充装；当一级高压区储罐11的压力达到40mpa时，停止反充装操作。
[0118]
至加氢高峰时段来临之前，二级压缩机与加氢机7之间的连接通道是出于关闭状态的，且供应系统正在进行返充装操作；当加氢高峰时段来临时，加氢高峰时段包括：
[0119]
(1)开启二级低压区储罐12，进行充装；当加氢速率低于5kg/min时，关闭二级低压区储罐12，开启二级中压区储罐13，进行充装；当加氢速率再次低于5kg/min时，关闭二级中压区储罐13，开启二级高压区储罐14，进行充装；(2)当加氢速率又一次低于5kg/min时，关闭反充装系统(即关闭第一支路管路15以及一级压缩机与一级低压区储罐10之间的连接通道)，打开二级压缩机与加氢机7之间的通道，提升加氢速率；(3)当二级压缩机的入口压力小于20mpa时，打开一级低压区储罐10，提升二级压缩机的入口压力；当二级压缩机的入口压力再次小于20mpa时，关闭一级低压区储罐10，打开一级高压区储罐11，提升二级压缩机的入口压力；(4)当二级压缩机的入口压力小于7mpa时，打开氢气长管拖车9，提升二级压缩
机的入口压力。
[0120]
对比例1：
[0121]
本对比例提供了一种制氢加氢一体化加氢站供应系统及供应方法，所述供应系统参照实施例1中的供应系统，区别仅在于：所述供应系统不包括反充装系统，即不包括第一支路管路15。且由于没有反充装系统，一级存储单元3仅包括一级低压区储罐10，无需设置一级高压区储罐11；此外，为了保持加注量不变，一级低压区储罐10的数量需再增加6个，二级压缩机的选型需增大(折算成在平均压力下的实际体积流量，实际体积流量需增大5.79nm3/h)。
[0122]
采用上述供应系统的供应方法包括以下工作模式：
[0123]
制氢装置1以及一级压缩机一直处于工作状态，二者之间的通道保持常开状态；
[0124]
加氢低谷时段包括：
[0125]
①
加氢高峰时段结束后，关闭加氢机7，然后将二级存储单元6充满后关闭，；接着关闭二级压缩机与加氢机7之间的通道，并关停二级压缩机(此时一级压缩机与一级低压区储罐之间的通道保持开启)。
[0126]
加氢高峰时段包括：
[0127]
(1)开启二级低压区储罐12，进行充装；当加氢速率低于4kg/min时，关闭二级低压区储罐12，开启二级中压区储罐13，进行充装；当加氢速率再次低于4kg/min时，关闭二级中压区储罐13，开启二级高压区储罐14，进行充装；(2)当加氢速率又一次低于4kg/min时，打开二级压缩机与加氢机7之间的通道，启动二级压缩机，提升加氢速率；(3)当二级压缩机的入口压力小于8mpa时，打开氢气长管拖车9，提升二级压缩单元4的入口压力。
[0128]
对比实施例1与对比例1所实行的供应方法，当二级压缩机负荷的流量均为120kg/h时，由于实施例1通过反充装系统极大地提高了二级压缩机入口压力，使得二级压缩机的工作负荷降低了45％，进一步地，使设备投资成本降低了25％；此外还使外源输入系统的利用率提高了10％。同时对比例1在下游用户不稳定的情况下，会出现反复开启和关停二级压缩机的情况，对压缩机的膜片等部件造成损害，增加维修成本，降低设备寿命。
[0129]
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述供应系统基于现有的加氢站运行的情况，设计了反充装系统，可在加氢低谷时段实现压缩机不停机，解决了加氢集中时间段和空闲时间段造成的压缩机频繁启停的问题，采用该系统可降低压缩机的工作负荷45％以上，节省设备投资成本25％以上，提高压缩机寿命，减少维护成本；所述的供应方法根据加氢站实际情况实现两种供应模式——“加氢低谷时段”工作模式和“加氢高峰时段”工作模式，利用反充装系统实现“跨时间”的储氢，在应对加氢高峰时段时，提高了氢气充装速率；同时两种模式的切换可使外源出入系统的氢气利用率提高10％以上，加氢站的制氢规模减小20％，具有较好的应用前景。
[0130]
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的系统和详细方法，但本发明并不局限于上述系统和详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述系统和详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明操作的等效替换及辅助操作的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。