CN109027663A - 一种加氢站氢能源的备用充装装置及充装系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种加氢站氢能源备用充装装置及充装系统，包括：备用缓冲瓶，所述备用缓冲瓶根据瓶内压力值大小共分为多组，所述备用缓冲瓶内充装有预设存储量的氢能源，所述备用缓冲瓶为加氢站中待加氢设备的储氢瓶充装氢能源；备用压缩机，所述备用压缩机的压缩能力低于加氢站主压缩机压缩能力，所述备用压缩机将氢能源压缩，充装至各组备用缓冲瓶及主缓冲瓶内；撬装，所述撬装上安装有所述备用缓冲瓶及备用压缩机，所述撬装搭载在移动运输设备上，以移动至各个加氢站。采用本发明，在加氢站出现维修或紧急状况时，可通过移动式的备用充装装置作为紧急备用，而不需要每一个加氢站都设置一个固定的备用装置，节省配备固定备用设备的成本。

Description

一种加氢站氢能源的备用充装装置及充装系统

技术领域

本发明涉及新能源应用领域，尤其涉及一种加氢站氢能源的备用充装装置及充装系统。

背景技术

目前的加氢站类似于加油站，位置相对固定，加氢站为待加氢设备加氢，长期使用过程中总会出现维修或者故障等，需要一个氢能源备用充装设备，而备用充装设备中的压缩机费用昂贵，如果每一个加氢站都备用一台与主压缩机同等规模的备用压缩机，无疑增加了加氢站的建设成本。同时，氢能源汽车需要找到固定点的加氢站来补充能源，对于采用汽油或柴油作为动力能源的汽车，即使中途能源耗尽，也方便补充能源，而氢能源汽车一旦在中途出现能源耗尽的情况，缺乏相应的救援设备，不易补充氢能源。

公开号为CN108045354A的专利公开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。该发明的加氢站可以移动，没有采用压缩机，只能适用于小型加氢汽车，氢能源存储量有限，对于出现故障或维修的加氢站，并不能充当备用充装设备，无法解决在加氢站出现维修或故障时无法加氢的情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题目的在于提供一种加氢站氢能源的备用充装装置及充装系统，用以解决加氢站建设成本高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种加氢站氢能源的备用充装装置，包括：

备用缓冲瓶，所述备用缓冲瓶根据瓶内压力值大小共分为多组，所述备用缓冲瓶内充装有预设存储量的氢能源，所述备用缓冲瓶及主缓冲瓶为加氢站中待加氢设备的储氢瓶充装氢能源；

备用压缩机，所述备用压缩机的压缩能力低于加氢站主压缩机压缩能力，所述备用压缩机将氢能源压缩，充装至各组备用缓冲瓶及主缓冲瓶内；

撬装，所述撬装上安装有所述备用缓冲瓶及备用压缩机，所述撬装搭载在移动运输设备上，以移动至各个加氢站。

进一步的，所述备用缓冲瓶及主缓冲瓶根据瓶内压力值由小到大依次分为第一备用缓冲瓶组、第二备用缓冲瓶组、第三备用瓶组。

进一步的，所述三组备用缓冲瓶组的压力阈值为45MPa。

进一步的，所述预设存储量为所述加氢站主缓冲瓶存储总量的一半。

进一步的，所述备用压缩机的压缩能力为所述主压缩机压缩能力的一半。

进一步的，还包括，

充装单元：获取所述储氢瓶中的压力信息，分别与所述三组备用缓冲瓶及主缓冲瓶内的压力进行对比，得到压力差值，根据所述压力差值选择相应的备用缓冲瓶组对所述储氢瓶进行氢能源充装。

进一步的，还包括：

温度采集单元：当对所述储氢瓶进行氢能源充装时，采集温度数据；

压力调节单元：判断所述温度是否大于预设温度阈值，若是，则对备用缓冲瓶及主缓冲瓶的充装压力进行调节。

进一步的，还包括：

自动压缩单元：当处于预设时间段时，判断所述备用缓冲瓶及主缓冲瓶内的氢能源存储量是否达到存储总量，若否，则通过备用压缩机对所述备用缓冲瓶及主缓冲瓶进行氢能源充装。

一种加氢站氢能源充装系统，包括：多个加氢站以及加氢站氢能源备用充装装置，

所述备用充装装置处于预设范围内，检测所述多个加氢站中是否有加氢站出现故障，当有加氢站出现故障时，所述备用充装装置移动至出现故障的加氢站，通过所述备用充装装置，与加氢站中进行对接，之后再对加氢站中的待加氢设备进行氢能源充装。

采用本发明，多个加氢站共用一个移动式的氢能源备用充装装置，当有加氢站有维修或故障时，可将备用充装装置移动至该加氢站，作为替代，继续维持加氢站的正常工作，节省了建设加氢站时备用设备的预算，同时，该备用充装装置还能为途中的氢能源汽车提供加氢服务，解决加氢困难的问题。

附图说明

图1是本发明一个实施方式提供的一种加氢站氢能源的备用充装装置的系统结构图；

图2是本发明一个实施方式提供的一种加氢站氢能源的备用充装装置的撬装示意图；

图3是本发明一个实施方式提供的一种加氢站氢能源的充装系统结构图。

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。

本发明中，加氢站通过管束车或其它氢能源运载设备来提供氢能源，加氢站采用的是标准撬装模式，即先将主压缩机以及主缓冲瓶组装在标准撬装内，再直接将标准撬装运送至加氢站进行装配，装配完成之后加氢站正常工作，通过主压缩机以及主缓冲瓶来实现对待加氢设备进行加氢，主压缩机将管束车内的氢能源压缩充装至主缓冲瓶内，当待加氢设备需要加氢时，可以通过管束车充装氢能源，也可以通过主缓冲瓶来充装氢能源，其中，主压缩机为45MPa，主缓冲瓶分为三组，每一组主缓冲瓶内的压力均为45MPa。待加氢设备包括氢能源汽车以及其它使用氢能源的设备。

实施例一

参考图1，本实施例提供了一种加氢站氢能源的备用充装装置，包括：

备用缓冲瓶11，备用缓冲瓶11根据瓶内压力值大小共分为多组，备用缓冲瓶11内充装有预设存储量的氢能源，备用缓冲瓶11为加氢站中待加氢设备的储氢瓶充装氢能源；

备用压缩机12，备用压缩机12的压缩功率低于加氢站主压缩机压缩功率，备用压缩机12将氢能源压缩，充装至各组备用缓冲瓶11内；

撬装13，撬装13上安装有备用缓冲瓶11及备用压缩机12，撬装13搭载在移动运输设备上，以运输至各个加氢站。

本实施例中，撬装13安装在移动运输设备上，例如汽车。

如图2所示，图2为撬装的结构示意图，撬装13为一个类似于集装箱的结构，在其中安装有备用缓冲瓶11以及备用压缩机12。

本实施例中，三组备用缓冲瓶组的压力阈值为45MPa，即最高能够达到的压力值为45MPa，这是根据备用压缩机12的压缩能力以及主压缩机的压缩能力控制的。

本实施例中，备用缓冲瓶的预设存储量为主缓冲瓶存储总量的一半。

在加氢站正常工作时，备用缓冲瓶11内的氢能源存储量为主缓冲瓶存储总量的一半，方便快速运输；

当加氢站不能正常工作，需要备用充装装置进行替代时，备用缓冲瓶11将存储在瓶内的氢能源充装给待加氢设备，在这个过程中，氢能源储量将变少，而备用压缩机12会将加氢站中管束车内的氢能源压缩充装到备用缓冲瓶11以及加氢站的主缓冲瓶中。

本实施例中，备用压缩机12的压缩能力为所述主压缩机压缩能力的一半。

压缩机的压缩能力越大，成本费用越高，加氢站充装待加氢设备的充装效率主要由主压缩机的压缩能力以及主缓冲瓶的储气量决定，因此，将备用压缩机的压缩能力减半，但同时也利用了加氢站中的主缓冲瓶内的氢能源储量，使得主缓冲瓶与备用缓冲瓶两者的总储量增加50％，以保持总体充装效率。

对于加氢站中的主压缩机，由于需要频繁的将氢能源充装至主缓冲瓶以保持主缓冲瓶内的储气量，其压缩能力较大，而备用压缩机12只作为短时间的备用，可以降低其压缩能力以降低成本费用。

本实施例中，备用缓冲瓶11根据瓶内压力值由小到大依次分为第一备用缓冲瓶组111、第二备用缓冲瓶组112、第三备用瓶组113。

加氢站在对待加氢设备进行氢能源充装时，是通过压差进行充装的，先通过管束车进行充装，管束车的压力不超过20MPa，当待加氢设备储氢瓶内的压力与管束车的压力持平或接近后，再通过主缓冲瓶进行充装，主缓冲瓶根据压力大小分为三组。

将备用缓冲瓶11分为不同压力的三组，在加氢站出现故障时，通过备用缓冲瓶11对待加氢设备进行充装，压力不同的三组备用缓冲瓶能够进行重叠式充装，即待加氢设备先通过加氢站内的管束车充装氢能源，当待加氢设备储氢瓶与管束车压差较低时，转至备用缓冲瓶11进行充装。

需要了解的是，加氢站中的主缓冲瓶也与备用缓冲瓶类似，分为三组，在加氢站出现故障时，也能通过主缓冲瓶对待加氢设备加氢，而主缓冲瓶内的氢能源则通过备用压缩机进行补充。

本实施例中，压缩机都存在一个压缩比限制，例如压缩比为9，则只能将5MPa的氢能源压缩45MPa以下。

第一备用缓冲瓶组111的压力值略高于管束车的压力值，方便使备用压缩机12将管束车内的氢能源压缩充装至第一备用缓冲瓶组111，而第二备用缓冲瓶组112、第三备用缓冲瓶组113的氢能源可以从第一备用缓冲瓶组111中补充，同时，由于管束车的压力在满载时为20MPa，在管束车有足够压力时可以为待加氢设备充装氢能源气源，但当管束车压力不足时，例如压力为5MPa时，只能通过压缩机将氢能源压缩充装到缓冲瓶内，从而方便重叠式充装，提高充装效率，也降低了管束车的回收余压。

本实施例中，加氢站采用的是标准撬装模式，备用充装装置采用的为备用撬装模式，两个模式都是将压缩机以及缓冲瓶装配在撬装内，作为一个整体。两者除了压缩机的压缩能力不同之外，其它的标准都相同，方便实现无缝对接，但站内的一切智能控制，除压缩机自身的控制外，全放在主压缩撬装。

在加氢站不能正常工作时，备用加氢装置可直接移动到该加氢站，将备用压缩机12以及备用缓冲瓶11与加氢站进行对接，继续维持加氢站工作。

本实施例中，还包括：

充装单元14：获取储氢瓶中的压力信息，分别与三组备用缓冲瓶内的压力进行对比，得到压力差值，根据压力差值选择相应的备用缓冲瓶11组对储氢瓶进行氢能源充装。

在加氢站通过备用充装装置对待加氢设备进行氢能源充装时，首先需要检测待加氢设备的储氢瓶中的压力，根据储氢瓶中的压力值来判断选择哪一组备用缓冲瓶进行氢能源充装。

例如，在对待加氢设备进行氢能源充装时，当储氢瓶内的压力低于管束车的压力，即可通过管束车进行氢能源充装，储氢瓶持续充装，与管束车的压差变小，达到临界值后，转到备用缓冲瓶11进行充装，这样能够同时为多组不同压力的待加氢设备进行充装，提高充装效率。

本实施例中，还包括：

温度采集单元15：当对储氢瓶进行氢能源充装时，采集温度数据；

压力调节单元16：判断温度是否大于预设温度阈值，若是，则对备用缓冲瓶11的充装压力进行调节。

在待加氢设备进行氢能源充装时，是通过压差来将氢能源充装到储氢瓶内的，由于备用储氢瓶组以及管束车具有不同的压力，压差也有区别，当压差较高时，氢能源在管道中的流速快，加氢速率高，但是容易导致温度急剧增加。

通过在管道安装调压阀，当压力调节单元16判断温度过高时，将会自动调节管道上的调压阀，控制备用缓冲瓶的充装压力，同样，对于加氢站中的管束车，也有相同的调压阀以控制充装压力。

本实施例中，还包括：

自动压缩单元17：当处于预设时间段时，判断备用缓冲瓶11内以及主缓冲瓶的氢能源存储量是否达到存储总量，若否，则通过备用压缩机12对备用缓冲瓶11以及主缓冲瓶进行氢能源充装。

当备用充装装置开始工作之后，为加氢站中的待加氢设备充装氢能源，其中，备用缓冲瓶11存储有主缓冲瓶存储总量一半的氢能源，在对待加氢设备持续加氢之后，氢能源存储量将会下降，需要备用压缩机12进行氢能源充装以补充存储量。

如在一些加氢低峰期，例如晚上，可以通过备用压缩机12压缩管束车内的氢能源，充装到备用缓冲瓶11以及主缓冲瓶中，以保证备用缓冲瓶11以及主缓冲瓶内的储存量达到最大值。

通过设置移动式的备用充装装置，在加氢站出现不能正常工作的情况下，可以移动至故障加氢站，替代主压缩机，继续保持加氢站工作，从而减少了加氢站安装固定的备用充装装置的成本，同时，移动式的备用充装装置还能对道路中一些氢能源汽车提供紧急氢能源充装。

实施例二

参考图3，本实施例提供了一种加氢站氢能源的充装系统，包括：多个加氢站以及加氢站氢能源备用充装装置，备用充装装置处于预设范围内，检测多个加氢站中是否有加氢站出现故障，当有加氢站出现故障时，备用充装装置移动至出现故障的加氢站，通过备用充装装置对加氢站中的待加氢设备进行氢能源充装。

本实施例中，加氢站的数量可以为4到5个，多个加氢站覆盖的范围为预设范围，备用充装装置处于该预设范围内，当其中一个加氢站不能正常工作时，备用充装装置可以快速的移动至该加氢站，替换掉该加氢站的主压缩机，安装在加氢站中，继续保持加氢站的工作状态。

通过多个加氢站共用一个移动式的氢能源备用充装装置，当有加氢站有维修或故障时，可将备用充装装置移动至该加氢站，作为替代，继续维持加氢站的正常工作，节省了建设加氢站时备用设备的预算，同时，该备用充装装置还能为途中的氢能源汽车提供加氢服务，解决加氢困难的问题。

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 (9)

1.一种加氢站氢能源的备用充装装置，其特征在于，包括：

备用缓冲瓶，所述备用缓冲瓶根据瓶内压力值大小共分为多组，所述备用缓冲瓶内充装有预设存储量的氢能源，所述备用缓冲瓶为加氢站中待加氢设备的储氢瓶充装氢能源；

备用压缩机，所述备用压缩机的压缩能力低于加氢站主压缩机压缩能力，所述备用压缩机将氢能源压缩，充装至各组备用缓冲瓶及加氢站主缓冲瓶内；

撬装，所述撬装上安装有所述备用缓冲瓶及备用压缩机，所述撬装搭载在移动运输设备上，以移动至各个加氢站。

2.根据权利要求1所述的一种加氢站氢能源的备用充装装置，其特征在于，所述备用缓冲瓶根据瓶内压力值由小到大依次分为第一备用缓冲瓶组、第二备用缓冲瓶组、第三备用瓶组。

3.根据权利要求1或2所述的一种加氢站氢能源的备用充装装置，其特征在于，所述三组备用缓冲瓶组的压力阈值为45MPa。

4.根据权利要求1所述的一种加氢站氢能源的备用充装装置，其特征在于，所述预设存储量为所述加氢站主缓冲瓶存储总量的一半。

5.根据权利要求1所述的一种加氢站氢能源的备用充装装置，其特征在于，所述备用压缩机的压缩能力为所述主压缩机压缩能力的一半。

6.根据权利要求1或2所述的一种加氢站氢能源的备用充装装置，其特征在于，还包括，

充装单元：获取所述储氢瓶中的压力信息，分别与所述三组备用缓冲瓶内的压力进行对比，得到压力差值，根据所述压力差值选择相应的备用缓冲瓶组对所述储氢瓶进行氢能源充装。

7.根据权利要求1所述的一种加氢站氢能源的备用充装装置，其特征在于，还包括：

温度采集单元：当对所述储氢瓶进行氢能源充装时，采集温度数据；

压力调节单元：判断所述温度是否大于预设温度阈值，若是，则对备用缓冲瓶的充装压力进行调节。

8.根据权利要求1所述的一种加氢站氢能源的备用充装装置，其特征在于，还包括：

自动压缩单元：当处于预设时间段时，判断所述备用缓冲瓶及主缓冲瓶内的氢能源存储量是否达到存储总量，若否，则通过备用压缩机对所述备用缓冲瓶及主缓冲瓶进行氢能源充装。

9.一种加氢站氢能源充装系统，其特征在于，包括：多个加氢站以及如权利要求1-8任一所述的加氢站氢能源备用充装装置，

所述备用充装装置处于预设范围内，检测所述多个加氢站中是否有加氢站出现故障，当有加氢站出现故障时，所述备用充装装置移动至出现故障的加氢站，将所述备用充装装置与加氢站进行对接，之后再通过备用充装装置对加氢站中的待加氢设备进行氢能源充装。