CN108045354A - 一种移动式设计的加氢站 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种移动式设计的加氢站，包括多个子系统模块、氢气管路和电线/控制管路，所述子系统模块的每一个分别封装在标准化模块箱体中。本发明还提供了该加氢站的设计方法和使用方法。本发明实现了加氢站设计和建设的标准化和移动化部署。本发明的移动式加氢站系统封装在标准化集装箱中，便于运输、安装及检修。移动式加氢站省去了氢气压缩子系统，无需氢气压缩机也无需串联形成瀑布式压缩以最终实现35MPa或70MPa压力氢气完成加注。降低了成本，提高了系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种移动式加氢站的设计方法，以及采用该方法设计的移动式加氢站，属于新能源技术领域。
背景技术
我国的加氢站建设严重滞后于氢燃料汽车的发展，有较大的发展空间。截至2016年为止，中国加氢站有4座，分别位于北京、上海、郑州、深圳四地，主要为燃料电池实验车辆、城市燃料电池公共示范汽车提供加注服务。由于氢燃料电池汽车尚未普及和保有量几乎为零的原因，现有加氢站尚未实现商业化运营，运营时间相对长的是北京和上海安亭加氢站。
目前国内外现有的加氢站及加氢站设计中，缺乏实现加氢站大规模定制的有效的先进设计方法，加氢站建设仍处于初期发展的阶段，无法避免建设周期长、成本高、子系统模块划分不明确、安装和拆卸不方便，可靠性低，故障诊断和维修速度慢等缺点。随着氢能燃料电池汽车的普及，加氢站及其站点网络需要达到类似加油站分布网络以增加氢能燃料电池汽车的续航和覆盖能力，并提供高可靠性的服务。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种利用加氢站子系统的模块化集成方法，实现车载集装箱式移动加氢站的设计。
本发明通过以下技术方案实现。
本发明的一个方面提供了一种移动式加氢站，包括多个子系统模块、氢气管路和电线/控制管路，其中，所述子系统模块的每一个分别封装后，集成封装在标准化集装箱的箱体中，所述子系统模块之间通过所述氢气管路和电线/控制管路连接。
优选地，所述子系统模块包括储氢模块、制冷模块、供电及控制模块和加注模块。
优选地，所述储氢模块采用35MPa的加氢压力标准。
优选地，所述储氢模块采用70MPa的加氢压力标准。
优选地，所述制冷模块中的制冷系统为将对氢气从储氢模块向加注模块释放过程中进行冷却。
优选地，所述制冷模块结合控制模块，实时提供系统制氢储氢加氢的动态信息，并通过设计与优化工具使制冷压缩机功率达到最优。
优选地，所述供电及控制模块通过模块中的蓄电池系统向所述制冷模块和所述加注模块供电，并通过控制总线，提取并显示状态信息，对移动加氢站进行总体控制。
优选地，所述状态信息包括：1）储氢模块中氢气剩余量和压力、2）制冷模块用电量、3）加注模块中氢气消耗流量和4）供电模块中蓄电池系统的荷电状态。
本发明的另一方面提供了一种移动式加氢站设计方法，包括如下步骤：
将所述加氢站划分为多个子系统；
将所述多个子系统分别封装为子系统模块；
将所述子系统模块封装在标准化集装箱中。
本发明还提供了一种使用以上技术方案中任一项所述的移动加氢站提供加氢服务的方法，所述方法包括如下步骤：
在气源处使用储氢模块存储氢气；
使用车辆将所述移动式加氢站运输至服务地点；
在服务地点使用加注模块释放氢气。
通过以上技术方案，本发明提出一种采用模块化的移动式加氢站设计方法，将移动式加氢站系统划分为储氢系统，制冷系统，供电及控制系统和加注系统，所述子系统模块的每一个分别封装后，集成封装在标准化集装箱的箱体中，实现移动式加氢站的模块化设计。本发明的设计方法实现了加氢站设计和建设的标准化和移动化部署。加氢站系统封装在标准化集装箱中，便于运输、安装及检修。移动式加氢站省去了氢气压缩子系统，无需氢气压缩机也无需串联形成瀑布式压缩以最终实现35MPa或70MPa压力氢气完成加注。降低了成本，提高了系统的可靠性。
附图说明
图1 是本发明的移动式加氢站系统结构示意图。
图2是图1中的移动式加氢站立体外观示意图。
图3是35MPa加氢标准移动加氢系统结构示意图。
图4是70MPa加氢标准移动加氢系统结构示意图。
具体实施方式
如图1-2所示，本发明的一个方面提供了一种采用模块化设计的加氢站，包括多个子系统模块、氢气管路和电线/控制管路，其中所述子系统模块的每一个分别封装在标准化模块箱体中，所述子系统模块之间通过所述氢气管路和电线/控制管路连接。
图1所示的子系统模块包括储氢模块10、制冷模块20、供电及控制模块30、加注模块40。
移动式加氢站中的储氢模块10，根据不同的加氢压力标准，分为35MPa和70MPa两种存储标准。储氢模块通过在气源处存储氢气后，移动式加氢站经运输至服务地点。移动式加氢站的系统外观立体图如图2所示。
制冷模块20中的制冷系统为将对氢气从储氢模块10的压力储氢罐向加注模块40释放过程中进行冷却，结合供电及控制模块30，实时提供系统制氢储氢加氢的动态信息，通过设计与优化工具可以使成本较高的制冷压缩机功率达到最优以降低整体成本。
供电及控制模块30通过模块中的蓄电池系统向制冷模块和加注模块供电，并通过控制总线，提取并显示1）储氢模块中氢气剩余量和压力、2）制冷模块用电量、3）加注模块中氢气消耗流量和4）供电模块中蓄电池系统的荷电状态等信息，对移动式加氢站进行总体控制。
如图3所示，采用35MPa加氢标准的移动式加氢系统100包括储氢模块110、制冷模块120、供电及控制模块130、加注模块140和控制总线150。
储氢模块110采用35MPa存储标准，因此储氢模块110向加注模块140释放的氢气H1，以及加注模块140向外部释放的氢气H1都为35MPa。
制冷模块120中的制冷系统为将对氢气从储氢模块110的压力储氢罐向加注模块140释放过程中进行冷却，结合供电及控制模块130，实时提供系统制氢储氢加氢的动态信息，通过设计与优化工具可以使成本较高的制冷压缩机功率达到最优以降低整体成本。
供电及控制模块130通过模块中的蓄电池系统向制冷模块120和加注模块140供电，并通过控制总线150，提取并显示1）储氢模块中氢气剩余量和压力、2）制冷模块用电量、3）加注模块中氢气消耗流量和4）供电模块中蓄电池系统的荷电状态等信息，对移动加氢站进行总体控制。
如图4所示，采用70MPa加氢标准的移动式加氢系统200包括储氢模块210、制冷模块220、供电及控制模块230、加注模块240和控制总线250。
储氢模块210采用70MPa存储标准，因此储氢模块210向加注模块240释放的氢气H2，以及加注模块240向外部释放的氢气H2都为70MPa。
制冷模块220中的制冷系统为将对氢气从储氢模块210的压力储氢罐向加注模块240释放过程中进行冷却，结合供电及控制模块230，实时提供系统制氢储氢加氢的动态信息，通过设计与优化工具可以使成本较高的制冷压缩机功率达到最优以降低整体成本。
供电及控制模块230通过模块中的蓄电池系统向制冷模块220和加注模块240供电，并通过控制总线250，提取并显示1）储氢模块中氢气剩余量和压力、2）制冷模块用电量、3）加注模块中氢气消耗流量和4）供电模块中蓄电池系统的荷电状态等信息，对移动加氢站进行总体控制。
根据本发明的一种移动式加氢站设计方法，包括如下步骤：
将所述加氢站划分为多个子系统；
将所述多个子系统分别封装为子系统模块；
将所述子系统模块封装在标准化集装箱中。
虽然在上述实施方式中将子系统模块封装在标准化集装箱中，但是本领域技术人员能够理解，本发明并不局限于此。本领域技术人员能够理解，在符合加氢量需要，以及运输车辆承载能力的前提下，本发明的移动式加氢站还可以选用任何适用的集装箱、货柜、外壳。
本发明还提供了一种使用以上技术方案中任一项所述的移动加氢站提供加氢服务的方法，所述方法包括如下步骤：
在气源处使用储氢模块存储氢气；
使用车辆将所述移动式加氢站运输至服务地点；
在服务地点使用加注模块释放氢气。
综上，本发明提供了一种移动式的加氢站设计方法，将加氢站系统按其最基本功能和子系统集成于车载集装箱中，实现移动式加氢站的设计，为氢燃料汽车的救援、临时远程加氢、建立临时续航网络提供保障。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各个子系统模块的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种移动式加氢站，包括多个子系统模块、氢气管路和电线/控制管路，其特征在于，所述子系统模块的每一个分别封装后，集成封装在标准化集装箱的箱体中，所述子系统模块之间通过所述氢气管路和电线/控制管路连接。
2.根据权利要求1所述的移动式加氢站，其特征在于，所述子系统模块包括储氢模块、制冷模块、供电及控制模块和加注模块。
3.根据权利要求2所述的移动式加氢站，其特征在于，所述储氢模块采用35MPa的加氢压力标准。
4.根据权利要求2所述的移动式加氢站，其特征在于，所述储氢模块采用70MPa的加氢压力标准。
5.根据权利要求2所述的移动式加氢站，其特征在于，所述制冷模块中的制冷系统为将对氢气从储氢模块向加注模块释放过程中进行冷却。
6.根据权利要求5所述的移动式加氢站，其特征在于，所述制冷模块结合控制模块，实时提供系统制氢储氢加氢的动态信息，并通过设计与优化工具使制冷压缩机功率达到最优。
7.根据权利要求2所述的移动式加氢站，其特征在于，所述供电及控制模块通过模块中的蓄电池系统向所述制冷模块和所述加注模块供电，并通过控制总线，提取并显示状态信息，对移动加氢站进行总体控制。
8.根据权利要求7所述的移动式加氢站，其特征在于，所述状态信息包括：1）储氢模块中氢气剩余量和压力、2）制冷模块用电量、3）加注模块中氢气消耗流量和4）供电模块中蓄电池系统的荷电状态。
9.一种移动式加氢站设计方法，包括如下步骤：
将所述加氢站划分为多个子系统；
将所述多个子系统分别封装为子系统模块；
将所述子系统模块封装在标准化集装箱中。
10.一种使用权利要求1-8中任一项所述的移动加氢站提供加氢服务的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
在气源处使用储氢模块存储氢气；
使用车辆将所述移动式加氢站运输至服务地点；
在服务地点使用加注模块释放氢气。
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