一种加氢站制氢、加氢系统及其控制方法与流程

本发明涉及新能源，特别是涉及一种加氢站制氢、加氢系统及其控制方法。

背景技术：

1、新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面与深层之间的热循环等，此外还有氢能等较为可控生产的能源。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到重视。

2、日本等国家已经对氢能利用处于比较先发的状态，尤其是氢能源车辆的研究已经可以将制氢加氢一体化集成于单一加氢站中。该种集成可有效规避重复充装、远距离运输等过程，在降低氢气使用成本，提高基础设施运营经济性的同时提高氢气使用的安全性，为氢能基础设施的规模化推广提供技术支撑。

3、目前，国外已实现多种制氢制氢加氢一体化加氢站系统，并实现多种技术耦合联用，实现了工程应用模式。国内因法规、政策等因素，尚未明确制氢加氢一体化项目的建设标准与依据，且商业化应用水平与国外相比仍存在较大差距。

4、目前由于国内多数加氢站均采用外供氢模式，利用氢气长管拖车运输氢气，通过卸车、增压、存储、加注等流程，为氢燃料电池汽车提供氢气。在外供氢模式下，需要在制氢站内对氢气长管拖车进行充装，在加氢站对氢气燃料电池车进行充装，使得用氢过程的安全性大大降低；同时远距离运输导致每公斤氢气的成本增幅超过了10元，影响基础设施的运营经济性，不利于产业规模化发展。而少部分加氢站采用了制氢直冲的方式，由于压缩机升压过程较慢，使其充氢效率不高，且安全性不高。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种加氢站制氢加氢系统及其控制方法及应用，通过分级加压储存并分级加氢，实现快速、安全充氢。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种加氢站制氢、加氢系统，包括依次相连的电解水系统、氢气处理系统、加压系统、储氢系统和充气系统；

3、所述储氢系统还设有低压储罐和至少一个高压储罐；所述加压系统还设有多级加压设备；所述低压储罐进口与所述加压系统连接，出口分别连接所述充气系统和下一级的加压设备；各级所述加压设备出口均连接对应的高压储罐，所述高压储罐出口均连接所述充气系统。

4、优选的，所述电解水系统包括第一电解水系统和第二电解水系统；所述第一电解水系统为pem电解水系统，并与可再生能源发电系统电连；所述第二电解水系统与电网连接。

5、优选的，所述氢气处理系统设有氢气纯化装置。

6、优选的，所述充气系统包括加氢机和汇流排；所述低压、高压储罐与所述汇流排之间还分别串接有减压阀。

7、优选的，所述高压储罐额定压力与所述低压储罐额定压力比值范围为1.75-2。

8、优选的，所述低压、高压储罐中均设有温度传感器和气压传感器，并与控制系统电连；所述电解水系统的水箱中设有液位传感器，并与所述控制系统电连；所述控制系统中还集成有报警模块和录像模块；所述录像模块与站内监控设备电连。

9、另一方面，本发明基于上述系统还提供一种控制方法，步骤包括：

10、s1、电解水系统产生氢气，并通过氢气处理系统纯化，降低杂质含量；

11、s2、将纯化后的氢气通过加压系统的加压设备充入储氢系统的低压储罐中存储；所述低压储罐分流氢气通过下一级加压设备升压充入对应的高压储罐中存储；

12、s3、低压充氢：所述低压储罐通过充气系统充氢，达到指定压力后停止；

13、s4、高压充氢：高压储罐在所述s3步骤停止后，通过所述充气系统充氢，阶梯使用压力不同的高压储罐至充满停止。

14、优选的，所述电解水系统包括第一电解水系统和第二电解水系统；所述第一电解水系统为pem电解水系统，并与可再生能源发电系统电连；所述第二电解水系统与电网连接；

15、所述第二电解水系统在所述第一电解水系统停止工作时启动工作，和/或在谷电期间启动工作。

16、优选的，所述充气系统包括加氢机和汇流排；所述低压、高压储罐与所述汇流排之间还分别串接有减压阀；

17、所述低压储罐工作压力范围为35mpa-40mpa；所述高压储罐工作压力范围为45mpa-75mpa；

18、当所述加氢站制氢、加氢系统对车载气瓶充氢时：

19、所述s3低压充氢过程中所述充气系统的加氢机输出压力范围为25mpa-30mpa；

20、所述s4高压充氢过程中所述充气系统的加氢机输出压力范围为30mpa-35mpa。

21、优选的，所述汇流排输入压力范围为20mpa-25mpa，输出压力范围为8mpa-25mpa；

22、当所述加氢站制氢、加氢系统对氢气运输罐车充氢时：

23、所述s3低压充氢过程中所述充气系统的汇流排输出压力范围为8mpa-18mpa；

24、所述s4高压充氢过程中所述充气系统的汇流排输出压力范围为20mpa-25mpa。

25、本发明采用上述的一种加氢站制氢加氢系统及其控制方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：

26、本发明通过分级加压储存再结合分级充氢，相较压缩机直充安全性更高，也比单罐充气效率更高，两罐交替工作结合压缩机连续工作也容易实现连续充装工作，提高了加氢站工作效率。

技术特征：

1.一种加氢站制氢、加氢系统，包括依次相连的电解水系统、氢气处理系统、加压系统、储氢系统和充气系统；

2.根据权利要求1所述的一种加氢站制氢、加氢系统，其特征在于，所述电解水系统包括第一电解水系统和第二电解水系统；所述第一电解水系统为pem电解水系统，并与可再生能源发电系统电连；所述第二电解水系统与电网连接。

3.根据权利要求1所述的一种加氢站制氢、加氢系统，其特征在于，所述氢气处理系统设有氢气纯化装置。

4.根据权利要求1所述的一种加氢站制氢、加氢系统，其特征在于，所述充气系统包括加氢机和汇流排；所述低压、高压储罐与所述汇流排之间还分别串接有减压阀。

5.根据权利要求1所述的一种加氢站制氢、加氢系统，其特征在于，所述高压储罐额定压力与所述低压储罐额定压力比值范围为1.75-2。

6.根据权利要求1所述的一种加氢站制氢、加氢系统，其特征在于，所述低压、高压储罐中均设有温度传感器和气压传感器，并与控制系统电连；所述电解水系统的水箱中设有液位传感器，并与所述控制系统电连；所述控制系统中还集成有报警模块和录像模块；所述录像模块与站内监控设备电连。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种加氢站制氢、加氢系统的控制方法，其特征在于，步骤包括：

8.根据权利要求7所述的一种加氢站制氢、加氢系统控制方法，其特征在于，所述电解水系统包括第一电解水系统和第二电解水系统；所述第一电解水系统为pem电解水系统，并与可再生能源发电系统电连；所述第二电解水系统与电网连接；

9.根据权利要求7所述的一种加氢站制氢、加氢系统控制方法，其特征在于，所述充气系统包括加氢机和汇流排；所述低压、高压储罐与所述汇流排之间还分别串接有减压阀；

10.根据权利要求9所述的一种加氢站制氢、加氢系统控制方法，其特征在于，所述汇流排输入压力范围为20mpa-25mpa，输出压力范围为8mpa-25mpa；

技术总结本发明提供了一种加氢站制氢、加氢系统及其控制方法，属于新能源技术领域，包括依次相连的电解水系统、氢气处理系统、加压系统、储氢系统和充气系统。其中，储氢系统还设有低压储罐和至少一个高压储罐，加压系统还设有多级加压设备，各级加压设备出口均连接对应的高压储罐，低压储罐和高压储罐出口均连接充气系统。本发明通过分级加压储存再结合分级充氢，相较压缩机直充安全性更高，也比单罐充气效率更高，两罐交替工作结合压缩机连续工作也容易实现连续充装工作，提高了加氢站工作效率。技术研发人员：范艳红,张春雁,窦真兰,费丹雄,夏学智,夏亮,杜改营,朱赟,张彦石受保护的技术使用者：国网上海市电力公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13