CN108826011A - 一种基于加氢站氢能源快速充装的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于加氢站氢能源快速充装的控制方法及系统，包括步骤：S10：控制预设加氢设备对待加氢设备进行氢能源充装；S20：获取所述预设加氢设备的氢能源充装流速，判断是否低于预设最低流速，若是，则关闭所述预设加氢设备的预设开关阀，并与所述待加氢设备断开连接；S30：获取预设缓冲瓶内的压力值，根据所述预设缓冲瓶内的压力值大小依次控制相应的预设缓冲瓶对所述待加氢设备进行氢能源充装。本发明为氢能源快速充装提供了一种智能控制系统，提供控制进度，减少人工带来的误差，降低人工控制的成本。

Description

一种基于加氢站氢能源快速充装的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及加氢站加氢技术领域，尤其涉及一种基于加氢站氢能源快速充装的控制方法及系统。

背景技术

随着经济技术的发展，传统工业能源的过度开发和使用，二氧化碳排放量日益增多，造成全球气候变暖，现在全世界国家都在为减少碳排放量而努力，现有的燃料电池车其动力燃料一般采用氢能源，并通过加氢站来补充燃料，但目前在国内所见到的加氢站在加氢时都是一台台的轮候，多台车辆不能同时进行加注，车辆等待时间较长，加注时间较长，而且通过预设加氢设备如管束车来运载氢气时，无法充分降低其回收余压，造成运输成本的进一步浪费。

而先通过管束车进行加氢，再通过加氢站内不同压力的缓冲瓶来充装氢气，这种重叠式的快速充装保证了充装速度，第一台车在通过管束车加氢时，后续的第二台车可以做好加氢准备，当第一台车通过缓冲瓶加氢时，第二台车可以通过管束车来加氢，如此重叠式的快速充装提高了加氢效率。但是，这个加氢流程中需要严格的控制，现有的人工控制加氢需要较大的人力成本投入，且人工也容易出现错误操作，影响整个加氢的效率，更严重的还会导致安全事故。

发明内容

本发明要解决的技术问题目的在于提供一种基于加氢站氢能源快速充装的控制方法及系统，用以解决

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于加氢站氢能源快速充装的控制方法，包括步骤：

S10：控制预设加氢设备对待加氢设备进行氢能源充装；

S20：获取所述预设加氢设备的氢能源充装流速，判断是否低于预设最低流速，若是，则关闭所述预设加氢设备的预设开关阀，并与所述待加氢设备断开连接；

S30：获取预设缓冲瓶内的压力值，根据所述预设缓冲瓶内的压力值大小依次控制相应的预设缓冲瓶对所述待加氢设备进行氢能源充装。

进一步的，所述步骤S20还包括步骤：

S201：获取预设加氢设备的充装时长，判断所述预设加氢设备的充装时长是否超过预设时长，若是，则转至步骤S30。

进一步的，所述步骤S30还包括步骤：

S301：获取预设缓冲瓶的氢能源充装流速，判断是否低于所述预设最低流速，若是，则与所述预设缓冲瓶断开连接。

进一步的，所述步骤S10还包括步骤：

S101：获取所述预设加氢设备与所述待加氢设备的压差数据，判断是否大于预设压差，若是，则控制预设加氢设备对待加氢设备进行加氢，若否，则控制相应的预设缓冲瓶对所述待加氢设备进行氢能源充装。

进一步的，所述步骤S20还包括步骤：

S202：判断所述预设加氢设备的氢能源充装流速是否超过预设最高流速，若是，则控制预设调压阀调节所述预设加氢设备的加氢压力。

一种基于加氢站氢能源快速充装的控制系统，包括：

加氢控制模块：用于控制预设加氢设备对待加氢设备进行加氢；

阀门控制模块：用于获取所述预设加氢设备的氢能源充装流速，判断是否低于预设最低流速，若是，则关闭所述预设加氢设备的预设开关阀，与所述待加氢设备断开连接；

充装顺序控制模块：用于获取预设缓冲瓶内的压力值，根据所述预设缓冲瓶内的压力值大小依次控制相应的预设缓冲瓶对所述待加氢设备进行氢能源充装。

进一步的，所述系统还包括：

时长控制模块：用于获取预设加氢设备的充装时长，判断所述预设加氢设备的充装时长是否超过预设时长，若是，则转至充装顺序控制模块。

进一步的，所述系统还包括：

流速控制模块：用于获取预设缓冲瓶的氢能源充装流速，判断是否低于所述预设最低流速，若是，则与所述预设缓冲瓶断开连接。

进一步的，所述系统还包括：

压差判断模块：用于获取所述预设加氢设备与所述待加氢设备的压差数据，判断是否大于预设压差，若是，则控制预设加氢设备对待加氢设备进行加氢，若否，则控制所述预设缓冲瓶对所述待加氢设备进行加氢。

进一步的，所述系统还包括：

压力调节模块：用于判断所述预设加氢设备的氢能源充装流速是否超过预设最高流速，若是，则控制预设调压阀调节所述预设加氢设备的加氢压力。

采用本发明，通过智能控制系统来对加氢站的加氢过程进行控制，减少人工控制带来的误差，提高加氢时的精准度，保障加氢过程的安全稳定；其次，通过对加氢时的流速进行控制，保持加氢流速，提高了整个加氢过程的效率，最后，在通过不同压差充装氢气时，能够保证压差不会过高，防止压差过高而导致的温度骤升的情况，降低加氢风险。

附图说明

图1是本发明一个实施方式提供的一种基于加氢站氢能源快速充装的控制方法流程图；

图2是本发明一个实施方式提供的一种基于加氢站氢能源快速充装的系统结构图；

图3是本发明一个实施方式提供的一种加氢站氢能源快速充装的流程示意图。

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。

实施例一

如图1所示，实施例提供了一种基于加氢站氢能源快速充装的控制方法，包括步骤：

S10：控制预设加氢设备对待加氢设备进行氢能源充装；

S20：获取所述预设加氢设备的氢能源充装流速，判断是否低于预设最低流速，若是，则关闭所述预设加氢设备的预设开关阀，并与所述待加氢设备断开连接；

S30：获取预设缓冲瓶内的压力值，根据所述预设缓冲瓶内的压力值大小依次控制相应的预设缓冲瓶对所述待加氢设备进行氢能源充装。

步骤S10中，预设加氢设备包括管束车、氢气运输车等，以管束车为例，其能够将供气商的氢气压缩存储起来，并运输到加氢站，为加氢站内的缓冲瓶充装氢气以对待加氢设备加氢。待加氢设备包括氢能源小汽车、氢能源大巴车等，不同类型的车辆其储氢瓶的压力不同，例如大巴车储氢瓶内的压力可达35MPa，即可充装35MPa的氢气。

管束车在满载时的压力为20MPa，对于气体消耗殆尽的大巴车，其储氢瓶内的压力随着气体体积降低也随着降低，此时储氢瓶内的压力低于管束车的压力，管束车可以通过压差来对大巴车充装氢气。

先通过控制预设加氢设备来对待加氢设备进行氢能源充装，一方面由于最开始待加氢设备氢能源消耗殆尽，与预设加氢设备之间的压力差值不大，能够充分的降低预设加氢设备内的氢气，降低回收余压，另一方面，最开始加氢时若压差过大，容易产生温度骤升的情况，容易导致危险等。

在另一个实施方式中，步骤S10还包括步骤：

获取所述预设加氢设备与所述待加氢设备的压差数据，判断是否大于预设压差，若是，则控制预设加氢设备对待加氢设备进行加氢，若否，则控制相应的预设缓冲瓶对所述待加氢设备进行氢能源充装。

其中，对于部分氢能源没有消耗殆尽，储氢瓶内依然存储有一定压力的大巴车，其储氢瓶的与管束车的压力差值很小，则直接通过相应的预设缓冲瓶组来充装氢能源，例如低压缓冲瓶组，而不需要等待前方正在通过管束车进行加氢的大巴车，节省排队时间，避免重复操作，提高充装效率。

步骤S20中，在通过管束车对大巴车充装氢气时，通过设置流量计或流速检测装置等来检测充装时的氢能源流速。其中，预设最低流速包括2kg/min。

当充装流速低于2kg/min时，表示两者之间压力差值逐渐变小，充装效率变低，需要更换到加氢站的缓冲瓶来为大巴车充装氢气。此时控制系统将自动关闭预设开关阀，从而断开对大巴车的氢能源充装。

这个过程若通过人工来进行控制容易有时间误差，降低加氢效率，而且不能保证精确度。

在另一个实施方式中，步骤S20还包括步骤：

获取预设加氢设备的充装时长，判断所述预设加氢设备的充装时长是否超过预设时长，若是，则转至步骤S30。

管束车对每一台大巴车的充装时间长度不能过长，当超过预设时长例如4min之后，将自动关闭管束车的预设开关阀，不再为大巴车加注氢气，大巴车转至相应的预设缓冲瓶来充装氢气。这样的控制能够在一定程度上保持管束车内的气体储量与压力，继续为后续的大巴车充装氢气。

步骤S30中，预设缓冲瓶根据瓶内不同的压力值分为多组，以三组为例，如高压缓冲瓶组、中压缓冲瓶组、低压缓冲瓶组。

大巴车需要根据缓冲瓶组的压力值由小到大依次进行氢能源充装，若贸然的直接接入高压缓冲瓶组，两者之间的压差过于巨大就会导致加氢出现危险状况，例如由于压力过大，流速过快，使得管道的温度骤升等。

通过步骤S30依次的控制加氢顺序，保证了加氢安全，同时能够适应多台大巴车进行重叠式的充装，提高了加氢效率。

在另一个实施方式中，还包括步骤：

获取预设缓冲瓶的氢能源充装流速，判断是否低于所述预设最低流速，若是，则与所述预设缓冲瓶断开连接。

在步骤S30中通过多组压力不同的缓冲瓶对待加氢设备进行氢能源充装时，当压力值低的缓冲瓶组的充装流速低于2kg/min时，就需要转至压力值高的缓冲瓶组来进行充装，依次类推，直到待加氢设备的储氢瓶充装满。

每一组缓冲瓶都有自动开关阀，当充装流速低于2kg/min时，该组缓冲瓶的自动开关阀将自动关闭，断开与待加氢设备的连接。其中，在该组预设缓冲瓶对待加氢设备加氢时间长度超过预设时间长度例如4min时，自动开关阀也会自动关闭，断开与待加氢设备的连接，此时将通过其它缓冲瓶组来为待加氢设备充装氢气。

由于加氢站需要同时为多台大巴车加注氢气，通过智能控制每一组缓冲瓶的自动开关阀，极大的降低了人力成本，相应的也提高了充装效率，而且能够保证精确度，不会有任何误差影响加氢流程。

在另一个实施方式中，还包括步骤：

判断所述预设加氢设备的氢能源充装流速是否超过预设最高流速，若是，则控制预设调压阀调节所述预设加氢设备的加氢压力。

当管束车的氢能源充装流速过高时，容易产生加氢隐患，例如管道温度变高，管束车安装有预设调压阀，能够控制管束车的充装压力，例如通过预设调压阀将管束车的充装压力调节到10MPa，以防止流速过快，降低加氢过程中的风险。

实施例二

如图2所示，本实施例提供了一种基于加氢站氢能源快速充装的控制系统，包括：

加氢控制模块21：用于控制预设加氢设备对待加氢设备进行加氢；

阀门控制模块22：用于获取所述预设加氢设备的氢能源充装流速，判断是否低于预设最低流速，若是，则关闭所述预设加氢设备的预设开关阀，与所述待加氢设备断开连接；

充装顺序控制模块23：用于获取预设缓冲瓶内的压力值，根据所述预设缓冲瓶内的压力值大小依次控制相应的预设缓冲瓶对所述待加氢设备进行氢能源充装。

参考图3，图3为一种加氢站氢能源快速充装的流程示意图，预设加氢设备包括管束车31，压缩机32、压缩机33将管束车31内的氢气压缩到相应的压力，依次充装到低压缓冲瓶34、中压缓冲瓶35以及高压缓冲瓶36中。其中，管束车31的压力最低，低压缓冲瓶34的压力低于中压缓冲瓶35，中压缓冲瓶35的压力低于高压缓冲瓶36。

在待加氢车辆30例如大巴需要加氢时，根据压力由小到大依次通过管束车31、低压缓冲瓶34、中压缓冲瓶35以及高压缓冲瓶36依次加氢，这种方式可以保证多台车辆同时加氢，例如，第一台大巴先通过管束车31进行加氢，第二台大巴进行加氢准备，当第一台大巴转移至低压缓冲瓶34进行加氢时，第二台大巴就可以通过管束车31来进行加氢，依次类推。

本实施例中，控制系统还包括：

时长控制模块221：用于获取预设加氢设备的充装时长，判断所述预设加氢设备的充装时长是否超过预设时长，若是，则转至充装顺序控制模块。

时长控制模块221控制包括预设加氢设备以及预设缓冲瓶的加氢时长，合理的分配每一段的加氢时间长度，例如预设加氢设备的加氢时长为4min，每一组不同压力的缓冲瓶组的加氢时长也为4min，这样能够保证每一台大巴车都能够有序的按照加氢顺序加氢，不影响前后车辆的等待时间。

本实施例中，控制系统还包括：

流速控制模块231：用于获取预设缓冲瓶的氢能源充装流速，判断是否低于所述预设最低流速，若是，则与所述预设缓冲瓶断开连接。

充装流速低会影响整个加氢过程的加氢效率，当充装流速低时，则需要切换其它不同压力值的缓冲瓶组，并与当前缓冲瓶断开连接，以提高充装流速。

本实施例中，控制系统还包括：

压差判断模块211：用于获取所述预设加氢设备与所述待加氢设备的压差数据，判断是否大于预设压差，若是，则控制预设加氢设备对待加氢设备进行加氢，若否，则控制所述预设缓冲瓶对所述待加氢设备进行加氢。

对于储氢瓶内依然保留有一定压力的大巴车，不需要重复的通过预设加氢设备来加氢，因为两者之间的压差不够，即使进行充装，充装流速也相对较低，影响充装效率，通过检测两者的压差，避免了重复操作，还可以跳过前方正在通过预设加氢设备加氢的大巴，提高加氢效率。

本实施例中，控制系统还包括：

压力调节模块212：用于判断所述预设加氢设备的氢能源充装流速是否超过预设最高流速，若是，则控制预设调压阀调节所述预设加氢设备的加氢压力。

在管束车进行氢能源充装时，若流速过快，存在加氢安全风险，通过预设调压阀调节加氢压力，例如，管束车满载压力为20MPa，当流速过快时，可以通过预设调压阀来控制管束车输出压力，例如将其输出压力调节至10MPa。

整个加氢过程采用智能控制系统，节省了人力成本，同时提高了准确度，降低了在加氢过程中的加氢风险，也进一步提高了加氢站氢能源快速充装的效率。

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。

Claims (10)

1.一种基于加氢站氢能源快速充装的控制方法，其特征在于，包括步骤：

S10：控制预设加氢设备对待加氢设备进行氢能源充装；

S20：获取所述预设加氢设备的氢能源充装流速，判断是否低于预设最低流速，若是，则关闭所述预设加氢设备的预设开关阀，并与所述待加氢设备断开连接；

S30：获取预设缓冲瓶内的压力值，根据所述预设缓冲瓶内的压力值大小依次控制相应的预设缓冲瓶对所述待加氢设备进行氢能源充装。

2.根据权利要求1所述的一种基于加氢站氢能源快速充装的控制方法，其特征在于，所述步骤S20还包括步骤：

S201：获取预设加氢设备的充装时长，判断所述预设加氢设备的充装时长是否超过预设时长，若是，则转至步骤S30。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于加氢站氢能源快速充装的控制方法，其特征在于，所述步骤S30还包括步骤：

S301：获取预设缓冲瓶的氢能源充装流速，判断是否低于所述预设最低流速，若是，则与所述预设缓冲瓶断开连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于加氢站氢能源快速充装的控制方法，其特征在于，所述步骤S10还包括步骤：

S101：获取所述预设加氢设备与所述待加氢设备的压差数据，判断是否大于预设压差，若是，则控制预设加氢设备对待加氢设备进行加氢，若否，则控制相应的预设缓冲瓶对所述待加氢设备进行氢能源充装。

5.根据权利要求1所述的一种基于加氢站氢能源快速充装的控制方法，其特征在于，所述步骤S20还包括步骤：

S202：判断所述预设加氢设备的氢能源充装流速是否超过预设最高流速，若是，则控制预设调压阀调节所述预设加氢设备的加氢压力。

6.一种基于加氢站氢能源快速充装的控制系统，其特征在于，包括：

加氢控制模块：用于控制预设加氢设备对待加氢设备进行加氢；

阀门控制模块：用于获取所述预设加氢设备的氢能源充装流速，判断是否低于预设最低流速，若是，则关闭所述预设加氢设备的预设开关阀，与所述待加氢设备断开连接；

充装顺序控制模块：用于获取预设缓冲瓶内的压力值，根据所述预设缓冲瓶内的压力值大小依次控制相应的预设缓冲瓶对所述待加氢设备进行氢能源充装。

7.根据权利要求6所述的一种基于加氢站氢能源快速充装的控制系统，其特征在于，所述系统还包括：

时长控制模块：用于获取预设加氢设备的充装时长，判断所述预设加氢设备的充装时长是否超过预设时长，若是，则转至充装顺序控制模块。

8.根据权利要求6所述的一种基于加氢站氢能源快速充装的控制系统，其特征在于，所述系统还包括：

流速控制模块：用于获取预设缓冲瓶的氢能源充装流速，判断是否低于所述预设最低流速，若是，则与所述预设缓冲瓶断开连接。

9.根据权利要求6所述的一种基于加氢站氢能源快速充装的控制系统，其特征在于，所述系统还包括：

压差判断模块：用于获取所述预设加氢设备与所述待加氢设备的压差数据，判断是否大于预设压差，若是，则控制预设加氢设备对待加氢设备进行加氢，若否，则控制所述预设缓冲瓶对所述待加氢设备进行加氢。

10.根据权利要求6所述的一种基于加氢站氢能源快速充装的控制系统，其特征在于，所述系统还包括：

压力调节模块：用于判断所述预设加氢设备的氢能源充装流速是否超过预设最高流速，若是，则控制预设调压阀调节所述预设加氢设备的加氢压力。