CN110553142A - 一种加氢站 - Google Patents

Abstract

一种加氢站是由储氢瓶组拖车和站上储氢瓶组的多个储氢瓶，每个储氢瓶管路上都有压力传感器和阀，其管路以并联方式作为加氢机的进气管路，与加氢机上带有氢气质量计、压力传感器、阀、加氢枪的出气管路构成多级加注氢气系统；储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气接入多级加注氢气系统，其按照低、中、高压储氢瓶的顺序经加氢机逐级对燃料电池充装氢气至额定压力为充满为止；用完站上的储氢瓶组中的氢气，用储氢瓶组拖车上的氢气，直到储氢瓶组拖车上高压氢气(大于额定压力的氢气)用完，将其剩余的中、低压氢气(小于额定压力的氢气)充装至站上的储氢瓶组中；如此这样一直重复循环下去，实现加注氢气功能。

Description

一种加氢站

技术领域

本案涉及一种外供氢气型加氢站，属于氢气能源领域。

背景技术

氢能产业为燃料电池提供氢气能源，配套的提供场所唯一的地点就是在加氢站，所以加氢站也是氢能和燃料电池两大产业的连接点；

目前，制约氢能及燃料电池两大产业发展的技术瓶颈是：与燃料电池配套的基础设施加氢站建设滞后，这是一个举世公认的世界性难题；也就是加氢站的加注氢气环节是最薄弱的一个环节；这是一个关键点，也是我们今后要做的一个突破口。

现有的加氢站有两种类型：

一是：站内制氢加氢站；二是：外供氢加氢站；它们都是动力加氢站，所谓动力加氢站也就是加氢站内需要消耗动力电源用压缩机做功压缩氢气去完成对燃料电池加注氢气至额定压力(我国对燃料电池上的储氢瓶额定压力规定为35MPa；未来还可以调整到70MPa)。

站内制氢加氢站在我国有规定：需要在专业的化工厂区才能建设，网点布局没有普遍性，这里叙述从略，本案申请主要讨论的动力加氢站是指外供氢加氢站。

我国现有的动力加氢站的技术特点是：

上游制氢厂，提供20MPa压力的氢气；中游运输公司，采用20MPa长管拖车来运输氢气；下游加氢站，对来站20MPa长管拖车中的氢气，再次消耗动力电源做功才能完成对燃料电池加注至35MPa氢气的功能。

动力加氢站加注环节工艺流程是：

20MPa长管拖车→站内控制系统→动力配电房→压缩机→气体分配器→地面储氢瓶组→加氢机→35MPa氢燃料电池汽车。

再具体点就是：

20MPa长管拖车上只有一个放气管路与压缩机的入气口连接，压缩机的入口压力范围为 5-20MPa，出口压力为45MPa；在站内控制系统的控制下；由动力配电房为压缩机提供三相电动力电源；压缩机消耗动力电源再次做功压缩氢气至45MPa经气体分配器对地面储氢瓶组进行充满至45MPa；20MPa长管拖车上的压缩氢气经压缩机“抽出”从20MPa开始逐渐下降直到5MPa，“抽出”的压缩氢气经压缩机再次加压充装到储氢瓶组中至45MPa的压缩氢气。加氢机从地面储氢瓶组中取45MPa的压缩氢气对氢燃料电池汽车加满至35MPa的氢气。

现有的动力加氢站一个显著特点是：

现有的长管拖车，采用的是I型钢瓶，最为显著特点是：装载的压缩氢气只能是20MPa，受I型钢瓶物理性能的限制，只能装载20MPa压力以下的氢气；小于燃料电池汽车上的储氢瓶的额定压力(35MPa或70MPa)；后续的工艺流程必须要用压缩机对20MPa氢气再次加压，提高氢气压力，才能完成对燃料电池汽车加满至额定压力的氢气，导致现有的加氢站的工艺流程非常复杂，设备繁多，运营成本高。

我国现在已经建成的几十个加氢站，各自建站风格不相同，但是有一点是相同的，就是消耗动力电源再次做功对20MPa长管拖车上的氢气加压才能完成对燃料电池充装至35MPa 的氢气。

我国加氢站现状：都是采用20MPa长管(I型钢瓶)拖车对应的加氢站，属于动力型加氢站，工艺流程复杂，难以大规模推广；要想从根本上解决问题，必须从运输环节、上游制氢环节解决问题，首先要改变20MPa长管(I型钢瓶)拖车，运送氢气是20MPa的落后的低效率的运输环节。

发明内容

到本案申请日为止，我们国家还是使用I型钢瓶做20MPa长管拖车，现有的加氢站所有的工艺流程都是围绕对20MPa氢气再次加压实现对燃料电池汽车加满氢气至额定压力的，导致每个加氢站都需要压缩机消耗动力电源再次做功压缩氢气，加氢站终端加注氢气环节非常复杂；

现有的加氢站都是受到长管(I型钢瓶)拖车限制，即只能运输20MPa的氢气这一技术特征限制，这一技术特征需要创新解决，随着储气瓶科学技术日新月异的发展，我们要充分利用好这一技术成果，改变这一技术特征；

希望这一技术特征能够得到有效解决，我们的技术方案是，改变储气瓶的材料种类，选用与现有技术I型钢瓶不同的储气瓶，制作与现有的长管拖车不同的储氢瓶组拖车；才能有与之配套的全新的工艺流程发明创造出来；

解决了很多意想不到的问题，得到了很多意想不到技术效果；国际上普遍使用IV型碳纤维全缠绕塑料内胆瓶做储氢瓶，技术成熟度得到世界范围的认可。

关于储气瓶的分类来自国家标准2017年版，即GB/T35544-2017，见下表格：

从表格中看出：采用I型瓶做长管拖车，显然，无法提升装载氢气的压力，20MPa(I型瓶)长管拖车所对应的现有的加氢站，工艺流程复杂，设备繁多，占地面积大，运行成本高；

本案发明人在2009年就开始申请了发明专利“一种加气机和由其构成的加气站”，授权专利号：200910141153.7，采用能装载大于等于25MPa的储气瓶做储气瓶组拖车，对照上述表格，都只能是采用II型瓶、III型瓶、IV型瓶做储气瓶组拖车；有了装载大于等于25MPa 的储气瓶组拖车的问世，“一种加气机和由其构成的加气站”(专利号：200910141153.7)，是可以实施的；本案在此基础上，再次发明创造，优选IV型瓶做储氢瓶组拖车，推广45MPa 储氢瓶(IV型瓶)组拖车，应该在今后的几年当中，在国内满满推广开来，其意想不到的技术效果是：不单是提高了运输效果，而且，大大降低了加氢站的建设成本和运营成本；也就是把下游加氢站要做到的功，放在上游去完成，符合能量守恒定律；这样有利于上游大规模制氢、压缩氢气，降低氢气成本；让下游加氢站具体操作更加简单、更加安全、更加高效；解决了加氢站配套建设非常困难的世界性难题。

为此，本案发明人用装载大于20MPa的储气瓶，即采用II型瓶、III型瓶、IV型瓶做储气瓶组拖车，有了这一技术特征，再次发明创造，发明了一系列全新的技术路线，以前就申请了如下一系列专利：

一种加气机和由其构成的加气站；200910141153.7；

车载储气瓶组拖车；201410060518.4；

一种车载储气瓶组拖车式加气站；201410097130.1；

氢能供应链；201610529446.2；

一种加氢站网络设施及由其构成的氢气分布式能源；201610838074.1；

一种再生能源制氢储氢供氢网络及由其构成的城市系统和国家系统；201710072412.X；

这里强调：上述一系列专利属于本案发明人的，不对本案申请构成新颖性抵触；本案申请是在这些专利的基础上再次发明创造，解决了一种加气机和由其构成的加气站(专利号 200910141153.7)的成本问题；即需要叁辆储氢瓶组拖车实施“多储气瓶交替循环提供高压气”才能实施加注功能，叁辆储氢瓶组拖车造价昂贵，本案申请只需要一辆储氢瓶组拖车就行，节省三分之二或三分之一成本；也解决了一种车载储气瓶组拖车式加气站(专利号 201410097130.1)的储氢加注氢气利用率的问题；

技术方案：

一种加氢站是由储氢瓶组拖车、站上的储氢瓶组、加氢机构成的多级加注氢气系统；其技术特征是：

储氢瓶组拖车和站上储氢瓶组的多个储氢瓶，每个储氢瓶管路上都有压力传感器和阀，其管路以并联方式作为加氢机的进气管路，与加氢机上带有氢气质量计、压力传感器、阀、加氢枪的出气管路构成多级加注氢气系统；

储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气接入多级加注氢气系统，其按照低、中、高压储氢瓶的顺序经加氢机逐级对燃料电池充装氢气至额定压力为充满为止；

用完站上的储氢瓶组中的氢气，用储氢瓶组拖车上的氢气，直到储氢瓶组拖车上高压氢气(大于额定压力的氢气)用完，将其剩余的中、低压氢气(小于额定压力的氢气)充装至站上的储氢瓶组中；

卸载该储氢瓶组拖车去制氢厂加满大于额定压力的氢气再次接入，或另一辆同样的储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气再次接入；

如此这样一直重复循环下去，实现加注氢气功能；

用III、或IV型瓶储气瓶做成储氢瓶组拖车；燃料电池上储氢瓶额定压力是35MPa或 70MPa。

储氢瓶组拖车、站上的储氢瓶组、加氢机如何连接，如图1、图2所示；不管如何连接，只要满足技术方案中的两点：

1、储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气接入多级加注氢气系统，按照从低、中、高压顺序经加氢机逐级对燃料电池充装氢气至额定压力为充满为止；

2、用完站上的储氢瓶组中的氢气，用储氢瓶组拖车上的氢气，直到储氢瓶组拖车上高压氢气(大于额定压力的氢气)用完，将其剩余的中、低压氢气(小于额定压力的氢气)充装至站上的储氢瓶组中；

都在本案权利要求书的保护范围内。

结合图1，再次论述一下技术方案：

一种加氢站是由储氢瓶组拖车(图1中的1、2、3)、站上的储氢瓶组(图1中的4、5、6)、加氢机(图1中的7)构成的多级(本案实施例有6个储氢瓶，就是6级，)加注氢气系统；其技术特征是：

储氢瓶组拖车和站上储氢瓶组的多个储氢瓶(图1中1、2、3、4、5、6)，每个储氢瓶管路上都有压力传感器和阀(图1中P1、P2、P3、P4、P5、P6；F1、F2、F3、F4、F5、F6)，其管路以并联方式作为加氢机(图1中7)的进气管路，与加氢机上(图1中7)带有氢气质量计(图1中M1)、压力传感器(图1中P7)、阀(图1中F7)、加氢枪(图1中8)的出气管路构成多级(6级)加注氢气系统；

储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气接入多级(6级)加注氢气系统(图1中的1、2、3)，按照从低、中、高压顺序(图1中6、5、4、1、2、3)经加氢机逐级(逐个储氢瓶的意思)对燃料电池充装氢气至额定压力(35MPa或70MPa)为充满为止；

用完站上的储氢瓶组中的氢气(图1中6、5、4)，用储氢瓶组拖车上的氢气(图1中1、2、3)，直到储氢瓶组拖车上高压氢气(大于额定压力的氢气，即大于35MPa或70MPa) 用完，将其剩余的中、低压氢气(低于额定压力的氢气，即低于35MPa或70MPa的氢气)充装至站上的储氢瓶组中；

卸载该储氢瓶组拖车去制氢厂加满大于额定压力(大于35MPa或70MPa)的氢气再次接入(图1中的1、2、3)，或另一辆同样的储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气再次接入(图1中的1、2、3)；

如此这样一直重复循环下去，实现加注氢气功能；

用III、或IV型瓶储气瓶做成储氢瓶组拖车；燃料电池上储氢瓶额定压力是35MPa或 70MPa。

多级加注氢气系统，其技术特征是：多级加注氢气系统包含三级、四级、五级、六级、七级等至N级氢气加注系统；具体理解为：有几个储氢瓶，按照低、中、高压储氢瓶的顺序经加氢机逐级(就是按照低、中、高顺序逐个储氢瓶依次的意思)对燃料电池充氢气直到额定压力为止，就是构成几级加注氢气系统；这里有个前提条件，就是高压氢气的压力要大于待充装储氢瓶充满至额定压力才行；例如：

有六个储氢瓶，压力分别为0、0、0、25、30、45MPa；按照低中压储氢瓶的顺序与加氢机配合逐级(就是逐个储氢瓶的意思)对燃料电池加注氢气，直到额定压力为止，这就是六级加注氢气系统；

有三个储氢瓶，压力分别为45、30、25MPa；按照低中压储氢瓶的顺序与加氢机配合逐级(就是逐个储氢瓶的意思)对燃料电池加注氢气，直到额定压力为止，这就是三级加注氢气系统；

按照低中压储氢瓶的顺序；先从25MPa储氢瓶开始；

打开加氢机加氢枪的阀，检测燃料电池储氢瓶中的压力，判断小于25MPa，打开25MPa 储氢瓶上阀，和加氢机上的阀，

第一步：25MPa的储氢瓶对燃料电池上的储氢瓶充装氢气，平衡后，判断是否达到额定压力35MPa；

没有达到35MPa；

第二步：30MPa的储氢瓶对燃料电池上的储氢瓶充装氢气，平衡后，判断是否达到额定压力35MPa；

没有达到35MPa；

第三步：45MPa的储氢瓶对燃料电池上的储氢瓶充装氢气，平衡后，判断是否达到额定压力35MPa；

达到35MPa，停止。

这就是三级加注氢气系统的工艺流程。

本案申请技术方案，初始状态，站上储氢瓶中没有氢气；特殊点是：储氢瓶组拖车三个储氢瓶，都有高压45MPa氢气；初始状态就是三级加注氢气系统；

后续就是，六个储氢瓶，按照低、中、高压储氢瓶的顺序，就是六级加注系统。

储氢瓶组拖车其技术特征：拖车上储氢瓶组包含多个储氢瓶，储氢瓶的个数不限制，可以是1到N个；即储氢瓶个数不限于本案图1、图2中的的三个储氢瓶(图1中的1、2、3 表示)；

也可以是几个储氢瓶组成第一个储氢瓶，类似这样，另外几个储氢瓶再组成第二个储氢瓶；再另外几个储氢瓶再组成第三个储氢瓶，可以组成到了第N个储氢瓶；这些组成第1 到N个储氢瓶中的几个储氢瓶个数可以相等，也可以不等；等等用这种方式，如此下去，构成储氢瓶组拖车。

站上的储氢瓶组其技术特征：储氢瓶组包含多个储氢瓶，储氢瓶的个数不限制，可以是1到N个；即储氢瓶个数不限于本案图1、图2中的的三个储氢瓶(图1中的4、5、6表示)；

也可以是几个储氢瓶组成第一个储氢瓶，类似这样，另外几个储氢瓶再组成第二个储氢瓶；再另外几个储氢瓶再组成第三个储氢瓶，可以组成到了第N个储氢瓶；这些组成第1 到N个储氢瓶中的几个储氢瓶个数可以相等，也可以不等：等等用这种方式，如此下去，构成站上的储氢瓶组。

储氢瓶组拖车和站上的储氢瓶组上的储氢瓶个数可以不相等，也可以相等；各自的具体储氢瓶个数不受本案实施例限制。

储氢瓶组拖车和站上的储氢瓶组可以通过带有阀的管路直接连接，即图2中的9，实现“用完高压氢气；将其剩余的中、低压氢气充装至站上的储氢瓶组中”或，“用完站上的储氢瓶组中的氢气，用储氢瓶组拖车上的氢气，直到储氢瓶组拖车上高压氢气用完，将其剩余的中、低压氢气充装至站上的储氢瓶组中；”效果，只要实现这样的效果，都在本案的权利范围内，如图2所示；在图2中，打开F9阀，实现上述效果；与图1中，关闭F7阀的效果一样。

站上的储氢瓶组也可以做成移动的或称撬装式，在建站和搬迁的时候可以移动；实现快速建站的要求和快速搬迁的要求；站上的储氢瓶组只是没有储氢瓶组拖车那样移动频繁，与储氢瓶组拖车完全不同，不能去制氢厂充装满大于额定压力的氢气。

站上的储氢瓶组可以做成两种形式：一种是固定式，在一个地方固定不同，不再搬迁与移动；另一种是移动式(或称撬装式)，既满足快速建站要求，又满足移动要求，可以和以前申请的一个授权专利(一种车载储气瓶组拖车式加气站；201410097130.1)配套，由拖车式加气站变成移动式加氢站，但是，移动的主题还是储氢瓶组拖车，站上的储氢瓶组相对不动，解决了拖车式加气站剩余中、低压氢气一半以上利用率的问题。

与储氢瓶组拖车上的储氢瓶配套的压力传感器和阀，可以安装在拖车上，形成一个整体通过一个管路与加氢站的管路连接用快速接头连接；与储氢瓶组拖车上的储氢瓶配套的压力传感器和阀也可以固定在加氢站上，每个储氢瓶出气管路与加氢站上的管路用快速接头连接。

加氢机，其技术特征：具体结构见图1、图2；有进气管路和出气管路；本案举例，有六个储氢瓶，就有六个储氢瓶并联作为加氢机的进气口；一般只有一个包含氢气质量计、阀、传感器、加氢枪的出气管路；六个进气口管路一个出气口管路，构成六级加注氢气系统；一般是：几个储氢瓶就是几个进气管路与加氢机的一个出气管路构成几级加注氢气系统。一般是：多个储氢瓶就是多个进气管路与加氢机的一个出气管路构成多级加注氢气系统。

加氢机可以对图1、图2中的各种阀、传感器等进行控制，有逻辑判断功能，有AI等人工智能；能按照本案申请的技术方案中的工艺流程进行自动控制与操作。还有温度检测与控制流速等功能，还有对氢气降温至零下40度等功能。这些没有在图1、图2中画出，保持画面清洁整齐。

“储氢瓶组拖车和站上储氢瓶组的多个储氢瓶，每个储氢瓶管路上都有压力传感器和阀，其管路以并联方式作为加氢机的进气管路，与加氢机上带有氢气质量计、压力传感器、阀、加氢枪的出气管路构成多级加注氢气系统；”其中的阀，其技术特征，可以是手动阀、电磁阀、气动阀，控制起来非常方便，阀的开与关，就是打开或关闭该管路上气体流动或称充装过程。

燃料电池其技术特征：燃料电池上的储氢瓶也是燃料电池的一部分；对燃料电池充装氢气就是对燃料电池上的储氢瓶充装氢气；燃料电池安装在汽车就是燃料电池汽车，所以，燃料电池也包含燃料电池汽车。

额定压力其技术特征：是指燃料电池储氢瓶上的额定压力，目前，燃料电池储氢瓶上的额定压力是35MPa；将来，燃料电池储氢瓶上的额定压力是70MPa；还有各种场合下的燃料电池储氢瓶人为规定的额定压力，如，铲车的燃料电池储氢瓶的额定压力人为定为15MPa等。

储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气，其技术特征：本案举例，燃料电池储氢瓶上的额定压力是35MPa；这时，充满大于额定压力的储氢瓶组拖车可以是：充满45MPa氢气的储氢瓶组拖车；燃料电池储氢瓶上的额定压力是70MPa；这时，充满大于额定压力的储氢瓶组拖车可以是：充满85MPa氢气的储氢瓶组拖车；本案申请的储氢瓶，只能采用III型瓶或IV型瓶，本案优选采IV型瓶做储氢瓶组拖车，推广45MPa储氢瓶(IV型瓶)组拖车；

本案申请和现有技术显著区别是：

本案申请采用IV型瓶做储氢瓶组拖车，储氢瓶组拖车可以实现充满大于额定压力的氢气，即储氢瓶组拖车装载的氢气压力大于额定压力，也就是45MPa大于35MPa；这样的前提条件，所对应的加氢站和整个工艺流程全部改变，是一个全新的技术路线，特别是加氢站加注环节，可以实现多级加注氢气功能。大大简化了工艺流程，效率非常高，实现了全程不中断加气的技术效果。实现了无压缩机做功这一技术特征，也就是实现了无动力加注氢气功能。

现有技术采用的长管拖车，只能装载20MPa的氢气，也就是20MPa小于35MPa；这样的前提条件，所对应的加氢站和整个工艺流程，非常复杂；特别是加注环节，无法实现本案的多级氢气加注功能，无法实现全程不中断加气的效果，更无法实现无动力加注氢气功能。

高压氢气其技术特征：本案举例，燃料电池储氢瓶上的额定压力是35MPa；这时，充满大于额定压力的储氢瓶组拖车可以是：充满45MPa氢气的储氢瓶组拖车；其高压氢气是35MPa 到45MPa之间；即大于35MPa的氢气就是高压氢气；燃料电池储氢瓶上的额定压力是70MPa；这时，充满大于额定压力的储氢瓶组拖车可以是：充满85MPa的氢气的储氢瓶组拖车；其高压氢气是：70MPa到85MPa之间；即大于70MPa的氢气就是高压氢气。

中、低压氢气其技术特征：本案举例，燃料电池储氢瓶上的额定压力是35MPa；这时，充满大于额定压力的储氢瓶组拖车可以是：充满45MPa的氢气的储氢瓶组拖车；其高压氢气是35MPa到45MPa之间；剩下的就是中、低压氢气，也就是在35MPa以下的部分就是中、低压氢气；燃料电池储氢瓶上的额定压力是70MPa；这时，充满大于额定压力的储氢瓶组拖车可以是：充满85MPa的氢气的储氢瓶组拖车；其高压氢气是：70MPa到85MPa之间；剩下的就是中、低压氢气；也就是在70MPa以下的氢气部分就是中、低压氢气；

用完高压氢气，将其剩余的中、低压氢气充装至站上的储氢瓶组中，其技术特征是：图1中的1、2、3储氢瓶中，这三个储氢瓶每个储氢瓶中都没有高于35MPa的氢气，这是把这三个储氢瓶中氢气充装至站上的储氢瓶组中，图1中的4、5、6储氢瓶中，第一次使用该加氢站的时候，这三个储氢瓶中没有氢气，压力为0；

技术方案的工作原理，实施案例中有详细说明。

图2与图1的区别是：

图2在加氢机外，用9表示把储氢瓶组拖车和站上储氢瓶组的多个储氢瓶并联起来；

与图1，储氢瓶组拖车和站上储氢瓶组的多个储氢瓶，每个储氢瓶管路上都有压力传感器和阀，其管路以并联方式作为加氢机的进气管路，与加氢机上带有氢气质量计、压力传感器、阀、加氢枪的出气管路构成多级加注氢气系统；

通过F9的开与关，所达到的效果是一样的；都是实现：

“用完站上的储氢瓶组中的氢气，用储氢瓶组拖车上的氢气，直到储氢瓶组拖车上高压氢气(大于额定压力的氢气)用完，将其剩余的中、低压氢气(小于额定压力的氢气)充装至站上的储氢瓶组中；”这样的效果。

达到“将储氢瓶组拖车剩余的中、低压氢气(小于额定压力的氢气)充装至站上的储氢瓶组中；”这样的效果的任何连接方式，都在本案权利要求保护范围内。

有益效果

1、IV型瓶储氢瓶做成储氢瓶组拖车；燃料电池上储氢瓶额定压力是35MPa或70MPa；

储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气与加氢机配合完成对燃料电池充满氢气至额定压力；储氢瓶组拖车充满大于35MPa或70MPa的氢气，节省了加氢站用压缩机再次加压步骤；节省了压缩机和相关配套设备，节省了占地面积，使得下游加氢站工艺流程非常简单，方便操作；把加氢站要做的加压氢气步骤放在上游去完成，符合能量守恒定律；

相比，现有的长管拖车装载20MPa的氢气，提高了运输效率；

2、用完高压氢气；将其剩余的中、低压氢气充装至站上的储氢瓶组中；

相比本人发明的“一种加气机和由其构成的加气站”，授权专利号：200910141153.7；有着非常大的技术进步：

一种加气机和由其构成的加气站，技术特征是：是两辆以上的储氢瓶组拖车在交替循环提供高压氢气；也就是，两辆以上储氢瓶组拖车上的多个储氢瓶，构成多级加氢气方式，储氢瓶组拖车造价非常昂贵；

本案申请，一辆储氢瓶组拖车和站上的储氢瓶组构成的多级加注方式，节省了储氢瓶组拖车的投资，经济效益非常可观。

每次储氢瓶组拖车用完高压氢气，把剩余的中、低压氢气，充装到站上的储氢瓶组中，被下一次重复使用，没有浪费或还在储氢瓶组拖车上往返运输，造成浪费现象。

储氢瓶组拖车上的剩余中、低氢气，充装至站上的储氢瓶组中；没有浪费能量，都是靠自身压力平衡完成的，完成速度非常快。

3、卸载该储氢瓶组拖车去制氢厂加满大于额定压力的氢气再次接入，或另一辆同样的储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气再次接入；与站上的储氢瓶组配合，构成高、中、低多级经加氢机对燃料电池加满氢气至额定压力；

本案申请的技术特点是：

储氢瓶组拖车和站上的储氢瓶组构成了高、中、低多级加注方式，站上的储氢瓶组的中、低氢气“用完”，去用储氢瓶组拖车上氢气，储氢瓶组拖车上的高压氢气用完，就把储氢瓶组拖车上中、低氢气充装到刚才“用完”的站上的储氢瓶组中；这样，储氢瓶组拖车上的储氢瓶组中卸掉部分中、低氢气到站上的储氢瓶组中；提高了储氢瓶组拖车的用气效率；

储氢瓶组拖车再次接入，提供的是高压氢气，与上一轮卸载到站上的储氢瓶组中的中、低氢气构成多级加注方式；节省了压缩机再次做功等动力电源的消耗，一种加氢站由此诞生了；整个工艺流程与现有的长管拖车20MPa对应的工艺流程完全不同；区别在于一个是加注方式，一种是采用压缩机消耗动力电源做功压缩氢气实现有动力二次加压完成加注氢气功能。

储氢瓶组拖车每次接入，提供的是高压氢气，参与了该加氢站循环，使得该站能够重复循环下去。

4、解决了本案发明人以前申请已经授权的一个专利中的困惑，即解决了一种车载储气瓶组拖车式加气站(专利号：201410097130.1)剩余中、低氢气出路问题；也就是把一种车载储气瓶组拖车式加气站与本案申请的站上的储氢瓶组构成高、中、低压多级氢气加注系统，当一种车载储气瓶组拖车式加气站中的高压氢气用完，就把一种车载储气瓶组拖车式加气站中的中、低压氢气充装到站上的储氢瓶组中，作为中、低压氢气，可以再次与一种车载储气瓶组拖车式加气站充装满高压氢气构成高中压多级加注系统。如此循环下去。

5、本案申请，这里再次强调，是本案发明人以前申请已经授权的专利的再次发明创造，具体是：“一种加气机和由其构成的加气站”，授权专利号：200910141153.7；和，一种车载储气瓶组拖车式加气站，授权专利号：201410097130.1。

也是就在这两个专利基础上，再次发明创造，意想不到的分别解决了前者的成本问题、后者的剩余中低氢气利用率的问题。

本案申请中“站上储氢瓶组”可以做成移动式(或称撬装式)和固定式，也就是做出移动式或固定式加氢站，更加灵活和上述两个专利配套，解决各自的问题，具有非常显著的技术进步。

本案申请，特殊的设备组成，即储氢瓶组拖车和站上储氢瓶组与加氢机构成，解决了上述两个专利的缺点，达到的技术效果是上述各自的两个授权专利所没有的。

6、储氢瓶组拖车和站上储氢瓶组的多个储氢瓶，每个储氢瓶管路上都有压力传感器和阀，其管路以并联方式作为加氢机的进气管路，与加氢机上带有氢气质量计、压力传感器、阀、加氢枪的出气管路构成多级加注氢气系统；

这样的结构，当加氢机上的出气管路上的阀关闭；

储氢瓶组拖车和站上储氢瓶组的多个储氢瓶是并联的，打开各自的阀，可以实现：

“用完站上的储氢瓶组中的氢气，用储氢瓶组拖车上的氢气，直到储氢瓶组拖车上高压氢气(大于额定压力的氢气)用完，将其剩余的中、低压氢气(小于额定压力的氢气)充装至站上的储氢瓶组中；”这样的功能。

附图说明

图1是一种加氢站示意图1；

1、表示储氢瓶组拖车上的第一个储氢瓶；2、表示储氢瓶组拖车上的第二个储氢瓶；3、表示储氢瓶组拖车上的第三个储氢瓶；4、表示站上的储氢瓶组上的第一个储氢瓶；5、表示站上的储氢瓶组上的第二个储氢瓶；6、表示站上的储氢瓶组上的第三个储氢瓶；7、表示加氢机；8、表示加氢机上的加氢枪；

P1、P2、P3分别表示储氢瓶组拖车上的第一、二、三个储氢瓶上压力传感器；

F1、F2、F3分别表示储氢瓶组拖车上的第一、二、三个储氢瓶上管路的阀；

P4、P5、P6分别表示站上的储氢瓶组上的第一、二、三个储氢瓶上压力传感器；

F4、F5、F6分别表示站上的储氢瓶组上的第一、二、三个储氢瓶上管路的阀；

F7、P7分别表示加氢机上的阀和压力传感器；

M1表示加氢机上的氢气质量计。

图2是一种加氢站示意图2；

1、表示储氢瓶组拖车上的第一个储氢瓶；2、表示储氢瓶组拖车上的第二个储氢瓶；3、表示储氢瓶组拖车上的第三个储氢瓶；4、表示站上的储氢瓶组上的第一个储氢瓶；5、表示站上的储氢瓶组上的第二个储氢瓶；6、表示站上的储氢瓶组上的第三个储氢瓶；7、表示加氢机；8、表示加氢机上的加氢枪；9、表示储氢瓶组拖车和站上储氢瓶组并联连接的管线；

P1、P2、P3分别表示储氢瓶组拖车上的第一、二、三个储氢瓶上压力传感器；

F1、F2、F3分别表示储氢瓶组拖车上的第一、二、三个储氢瓶上管路的阀；

P4、P5、P6分别表示站上的储氢瓶组上的第一、二、三个储氢瓶上压力传感器；

F4、F5、F6分别表示站上的储氢瓶组上的第一、二、三个储氢瓶上管路的阀；

F7、P7分别表示加氢机上的阀和压力传感器；

M1表示加氢机上的氢气质量计。

F9表示储氢瓶组拖车和站上储氢瓶组并联连接的管线上的阀；

实施例

氢燃料电池汽车已经量产，困扰其发展的是加氢站基础设施建设，我们的技术方案能完美解决。彻底解决加氢站难建这一世界性难题。

实施例1：

一种加氢站是由储氢瓶组拖车、站上的储氢瓶组、加氢机构成的多级加注氢气系统；其技术特征是：

储氢瓶组拖车和站上储氢瓶组的多个储氢瓶，每个储氢瓶管路上都有压力传感器和阀，其管路以并联方式作为加氢机的进气管路，与加氢机上带有氢气质量计、压力传感器、阀、加氢枪的出气管路构成多级加注氢气系统；

储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气接入多级加注氢气系统，按照从低、中、高压顺序经加氢机逐级对燃料电池充装氢气至额定压力为充满为止；

用完站上的储氢瓶组中的氢气，用储氢瓶组拖车上的氢气，直到储氢瓶组拖车上高压氢气(大于额定压力的氢气)用完，将其剩余的中、低压氢气(小于额定压力的氢气)充装至站上的储氢瓶组中；

卸载该储氢瓶组拖车去制氢厂加满大于额定压力的氢气再次接入，或另一辆同样的储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气再次接入；

如此这样一直重复循环下去，实现加注氢气功能；

用III、或IV型瓶储气瓶做成储氢瓶组拖车；燃料电池上储氢瓶额定压力是35MPa或 70MPa。

结合图1详细说明实施情况：

额定压力其技术特征：是指燃料电池储氢瓶上的额定压力，目前，燃料电池储氢瓶上的额定压力是35MPa；充满大于额定压力的储氢瓶组拖车，其技术特征：本案举例，燃料电池储氢瓶上的额定压力是35MPa；这时，充满大于额定压力的储氢瓶组拖车可以是：充满45MPa氢气的储氢瓶组拖车；

技术方案工艺流程是：

本案实施例中，储氢瓶组拖车上有三个储氢瓶，站上储氢瓶组中有三个储氢瓶，共计六个储氢瓶，每个储氢瓶管路上带有阀、压力传感器，这六个储氢瓶以并联方式作为加氢机的进气管路；与加氢机上带有氢气质量计、阀、压力传感器、加氢枪出气管路构成六级加注氢气系统；

六级加注氢气系统工作原理：

六个循环

I＝6

当I＝1时；

F6阀打开，F7阀打开；其它阀关闭；

第6个储氢瓶对燃料电池充氢气；

判断P7是否等于35MPa；P1是否等于35MPa；

不等，继续循环；给变量I赋值，即加“1”；

当I＝2时；

F5阀打开，F7阀打开；其它阀关闭；

第5个储氢瓶对燃料电池充氢气；

判断P7是否等于35MPa；P1是否等于35MPa；

不等，继续循环；给变量I赋值，即加“1”；

当I＝3时；

F4阀打开，F7阀打开；其它阀关闭；

第4个储氢瓶对燃料电池充氢气；

判断P7是否等于35MPa；P1是否等于35MPa；

不等，继续循环；给变量I赋值，即加“1”；

当I＝4时；

F3阀打开，F7阀打开；其它阀关闭；

第3个储氢瓶对燃料电池充氢气；

判断P7是否等于35MPa；P1是否等于35MPa；

不等，继续循环；给变量I赋值，即加“1”；

当I＝5时；

F2阀打开，F7阀打开；其它阀关闭；

第2个储氢瓶对燃料电池充氢气；

判断P7是否等于35MPa；P1是否等于35MPa；

不等，继续循环；给变量I赋值，即加“1”；

当I＝6时；

F1阀打开，F7阀打开；其它阀关闭；

第1个储氢瓶对燃料电池充氢气；

判断P7是否等于35MPa；P1是否等于35MPa；

这里判断，P7等于35MPa；P1不等于35MPa；

继续下一辆燃料电池汽车加注；

重新开始循环，给I赋值等于1

如果P1等于35MPa；

执行技术方案中的“直到储氢瓶组拖车上高压氢气(大于额定压力的氢气)用完，将其剩余的中、低压氢气(小于额定压力的氢气)充装至站上的储氢瓶组中；”的步骤。

下面是具体实施步骤：

第一步：

储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气接入多级加注氢气系统，按照从低、中、高压顺序经加氢机逐级对燃料电池充装氢气至额定压力为充满为止；

第一辆储氢瓶组拖车上的三个储氢瓶中分别接入，由1、2、3分别表示的储氢瓶，其内的氢气压力都是45MPa；4、5、6分别表示站上固定的储氢瓶，其储氢瓶内的压力为0MPa，空的储氢瓶。

其实：

储氢瓶组拖车接入与站上固定的储氢瓶初始状态；

1、2、3、4、5、6储氢瓶；对应的氢气压力是：

45、45、45、0、0、0MPa；

后续步骤，站上的储氢瓶组中氢气不再是0MPa，所以，作为中、低压氢气储氢瓶，每次都是由站上的储氢瓶组与储氢瓶组拖车构成高中压多级加注氢气方式，即每次都从最低压力的储氢瓶开始逐步到高压气的储氢瓶；保证每次先把站上的储氢瓶组中氢气用“完”；保证每次储氢瓶组拖车上的储氢瓶组中剩余的中、低氢气充装到站上的储氢瓶组中，使得重复得以进行下去。

氢气压力从低到高的顺序是：6、5、4、3、2、1；

由于1、2、3中氢气压力都是45MPa；

氢气压力从低到高的顺序也可以是：6、5、4、1、2、3；

可以始终把图1中的六个储氢瓶看成是构成高、中、低储氢瓶六级加注氢气模式。

如何具体实施：

要点：每次对外加注氢气，取氢气的顺序都从6、5、4、1、2、3储氢瓶的顺序开始；也就是从低压逐步过渡到高压，直到高压氢气用完为止。

初始，6、5、4储氢瓶中氢气为0；

用储氢瓶组拖车上的三个储氢瓶对外加注氢气；这时是：三级加注氢气系统；

第一次加注氢气：

加氢枪8接入待充装的第一辆燃料电池汽车储氢瓶上的充装口，加氢枪上的安全阀打开，P7测出燃料电池储氢瓶中的剩余压力为2MPa；

打开F1、F7阀，其它的阀是处于关闭的状态；

由1表示的储氢瓶中的45MPa氢气对燃料电池汽车加满氢气至35MPa，并同时经M1氢气质量计计量质量，向用户显示加气量；1表示的储氢瓶中的压力下降至44MPa；第一辆氢燃料电池汽车开走；

第二次加注氢气：

…

…

重复上面的动作；

如此这样重复；

第N1次加注氢气：

第N1辆燃料电池汽车到加氢站；

加氢枪8接入待充装的第N1辆燃料电池汽车上储氢瓶中，加氢枪上的安全阀打开，P7 测出储氢瓶中的剩余压力为4MPa；

打开F1、F7阀，其它的阀是处于关闭的状态；经M1氢气质量计计量质量，向用户显示加气量；由1表示的储氢瓶中的氢气对燃料电池汽车加满氢气至35MPa：1表示的储氢瓶中的压力下降至35MPa；这时，第N1辆氢燃料电池汽车开走；

第N2次加注氢气：

第N2辆燃料电池汽车到加氢站；

加氢枪8接入待充装的第N2辆燃料电池汽车上储氢瓶中，加氢枪上的安全阀打开，P7 测出储氢瓶中的剩余压力为3MPa(每辆来站的燃料电池汽车的剩余压力是不一样的)；

打开F1、F7阀，其它的阀是处于关闭的状态；经M1氢气质量计计量质量，向用户显示加气量；由1表示的储氢瓶中的35MPa氢气对燃料电池汽车加氢气至33MPa；1表示的储氢瓶中的压力下降至33MPa；这时，第N2辆氢燃料电池汽车不能开走；

需要继续切换储氢瓶；由1表示的储氢瓶切换到由2表示的储氢瓶继续补充加注氢气；

关闭F1阀，打开F2阀、F7阀，其它的阀是处于关闭的状态，由2表示的储氢瓶中的45MPa氢气继续给第N2辆氢燃料电池汽车补充加注氢气至35MPa后停止；这时2储氢瓶中压力降为44MPa，这时；第N2辆氢燃料电池汽车开走；

…

…

如此这样重复；

第N3次加注氢气：

第N3辆燃料电池汽车到加氢站；

加氢枪8接入待充装的第N3辆燃料电池汽车上储氢瓶中，加氢枪上的安全阀打开，P7 测出储氢瓶中的剩余压力为2.5MPa(每辆来站的燃料电池汽车的剩余压力是不一样的)；

先从1表示的储氢瓶开始加注氢气；

打开F1、F7阀，其它的阀是处于关闭的状态；经M1氢气质量计计量质量，向用户显示加气量；由1表示的储氢瓶中的16MPa氢气对燃料电池汽车加氢气至16MPa；1表示的储氢瓶中的压力下降至16MPa；1表示的储氢瓶中的压力下降至16MPa：这时，第N3辆氢燃料电池汽车不能开走；

需要继续切换储氢瓶；由1表示的储氢瓶切换到由2表示的储氢瓶继续补充加注氢气；

关闭F1阀，打开F2阀、F7阀，其它的阀是处于关闭的状态，由2表示的储氢瓶中的35MPa氢气继续给第N3辆氢燃料电池汽车补充加注氢气至33MPa后停止；这时2储氢瓶中压力降为33MPa，这时；第N2辆氢燃料电池汽车还是不能开走；

需要继续切换储氢瓶；由2表示的储氢瓶切换到由3表示的储氢瓶，继续补充加注氢气；

关闭F2阀，打开F3阀、F7阀，其它的阀是处于关闭的状态，由3表示的储氢瓶中的45MPa氢气继续给第N3辆氢燃料电池汽车补充加注氢气至35MPa后停止；这时3储氢瓶中压力降为44MPa，这时；第N3辆氢燃料电池汽车可以开走；

…

…

多级加注氢气的规律是：每次都从最低的储氢瓶开始加注氢气，逐步过渡到高压氢气，逐步把燃料电池汽车上的储氢瓶加满至额定压力35MPa。

如此这样重复；

每次都从第一个1表示的储氢瓶开始加注氢气，第一个1表示的储氢瓶与氢燃料电池汽车平衡后，没有达到35MPa，就用第二储氢瓶即2表示的储氢瓶中的氢气继续补充加注，如果还没有达到，就用第三个储氢瓶即3表示的储氢瓶中氢气继续补充加注，直到最后，第三个储氢瓶即3表示的储氢瓶中的氢气压力是35MPa；这个时候，第一、二个储氢瓶中剩余压力可能分别是8MPa、30MPa；此时，1、2、3表示的储氢瓶组拖车剩余氢气比较多，即分别是8、30、35MPa，这个时候，储氢瓶拖车去制氢厂重新充装显然是不经济的；

总结：45MPa储氢瓶组拖车与加氢机完成对氢燃料电池充装满氢气至35MPa，用完了高压氢气，剩余中、低压氢气，即35MPa以下的氢气。

第二步：

用完站上的储氢瓶组中的氢气，用储氢瓶组拖车上的氢气，直到储氢瓶组拖车上高压氢气(大于额定压力的氢气)用完，将其剩余的中、低压氢气(小于额定压力的氢气)充装至站上的储氢瓶组中；

把储氢瓶组拖车上的剩余氢气充装到站上“空”的储氢瓶组中。

方法多种多样；

可以：先从储氢瓶剩余压力大的开始，即顺序是3、2、1表示的储氢瓶开始，逐步把剩余氢气充装至站上的储氢瓶组中。

关闭F7；

让2、3表示的储氢瓶对4表示的从储氢瓶充装氢气；

打开F4、F3阀；把储氢瓶组拖车上3表示的储氢瓶的剩余35MPa充装到站上4表示的站上的储氢瓶中，平衡后，压力下降为20MPa；这时储氢瓶拖车上3表示的储氢瓶压力是20MPa；

关闭F3阀，打开F2、F4阀，让2表示的储氢瓶中30MPa对4表示的站上固定的储氢瓶充装氢气，平衡后，2表示的储氢瓶的压力下降至25MPa，4表示的储氢瓶中压力上升至25MPa。

让2、3表示的储氢瓶对5表示的从储氢瓶充装氢气；

关闭F3阀，打开F2、F5阀，让2表示的储氢瓶中25MPa对5表示的站上固定的储氢瓶充装氢气，平衡后，2表示的储氢瓶的压力下降至15MPa，5表示的储氢瓶中压力至15MPa。

关闭F2阀，打开F3、F5阀，让3表示的储氢瓶中20MPa对5表示的站上固定的储氢瓶充装氢气，平衡后，3表示的储氢瓶的压力下降至18MPa，5表示的储氢瓶中压力至18MPa。

让2、3表示的储氢瓶对6表示的从储氢瓶充装氢气；

关闭F3阀，打开F2、F5阀，让2表示的储氢瓶中15MPa对5表示的站上固定的储氢瓶充装氢气，平衡后，2表示的储氢瓶的压力下降至10MPa，6表示的储氢瓶中压力至10MPa。

关闭F2阀，打开F3、F5阀，让3表示的储氢瓶中18MPa对5表示的站上固定的储氢瓶充装氢气，平衡后，3表示的储氢瓶的压力下降至12MPa，5表示的储氢瓶中压力至12MPa。

这个时候：

1、2、3表示的储氢瓶中的压力分别为：

8、10、12MPa；

4、5、6表示的储氢瓶中的压力分别为：

25、18、12；

把储氢瓶组拖车上三个储氢瓶中剩余的中、低压氢气充装到站上的储氢瓶组中；

方法可以各种各样，上述的数据未必精准，但是，气体充装的原理是一致的，就是从压力高的气瓶到压力低的气瓶，最终趋于平衡。

第三步

这时：

1、2、3表示的储氢瓶中的压力分别为：

8、10、12MPa；

储氢瓶组拖车可以开走；

卸载该储氢瓶组拖车去制氢厂加满大于额定压力的氢气再次接入，或另一辆同样的储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气再次接入；

1、2、3表示的储氢瓶中的压力分别为：

45、45、45MPa；

4、5、6表示的储氢瓶中的压力分别为：

25、18、12；

氢气压力从低到高的顺序是：6、5、4、3、2、1；

即：12、18、25、45、45、45MPa：

由于1、2、3中氢气压力都是45MPa；

氢气压力从低到高的顺序也可以是：6、5、4、1、2、3；

即：12、18、25、45、45、45MPa；

这时，是六级加注氢气系统；

每次对外加注氢气，取氢气的顺序都从6、5、4、1、2、3储氢瓶的顺序开始；也就是从低压逐步过渡到高压，直到高压氢气用完为止。

实施六级加注氢气系统，如同实施三级加注氢气系统一样，接下来；

重复第一步；

第四步

重复第二步；

第五步

重复第一步；

第六步

重复第二步；

第七步

重复第一步；

第八步

重复第二步；

…

…

一直这样循环重复下去。

一辆储氢瓶拖车和加氢机、站上的储氢瓶组结合，实现了加注氢气功能。

实施例2：

一种加氢站是由储氢瓶组拖车、站上的储氢瓶组、加氢机构成的多级加注氢气系统；其技术特征是：

储氢瓶组拖车和站上储氢瓶组的多个储氢瓶，每个储氢瓶管路上都有压力传感器和阀，其管路以并联方式作为加氢机的进气管路，与加氢机上带有氢气质量计、压力传感器、阀、加氢枪的出气管路构成多级加注氢气系统；

储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气接入多级加注氢气系统，按照从低、中、高压顺序经加氢机逐级对燃料电池充装氢气至额定压力为充满为止；

用完站上的储氢瓶组中的氢气，用储氢瓶组拖车上的氢气，直到储氢瓶组拖车上高压氢气(大于额定压力的氢气)用完，将其剩余的中、低压氢气(小于额定压力的氢气)充装至站上的储氢瓶组中；

卸载该储氢瓶组拖车去制氢厂加满大于额定压力的氢气再次接入，或另一辆同样的储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气再次接入；

如此这样一直重复循环下去，实现加注氢气功能；

用III、或IV型瓶储气瓶做成储氢瓶组拖车；燃料电池上储氢瓶额定压力是35MPa或 70MPa。

结合图1详细说明实施情况：

额定压力其技术特征：是指燃料电池储氢瓶上的额定压力，目前，燃料电池储氢瓶上的额定压力是70MPa；充满大于额定压力的储氢瓶组拖车，其技术特征：本案举例，燃料电池储氢瓶上的额定压力是70MPa；这时，充满大于额定压力的储氢瓶组拖车可以是：充满85MPa氢气的储氢瓶组拖车；

技术方案工艺流程是：

本案实施例中，储氢瓶组拖车上有三个储氢瓶，站上储氢瓶组中有三个储氢瓶，共计六个储氢瓶，每个储氢瓶管路上带有阀、压力传感器，这六个储氢瓶以并联方式作为加氢机的进气管路；与加氢机上带有氢气质量计、阀、压力传感器、加氢枪出气管路构成六级加注氢气系统；

六级加注氢气系统工作原理：

六个循环

I＝6

当I＝1时；

F6阀打开，F7阀打开；其它阀关闭；

第6个储氢瓶对燃料电池充氢气；

判断P7是否等于70MPa；P1是否等于70MPa；

不等，继续循环；给变量I赋值，即加“1”；

当I＝2时；

F5阀打开，F7阀打开；其它阀关闭；

第5个储氢瓶对燃料电池充氢气；

判断P7是否等于70MPa；P1是否等于70MPa；

不等，继续循环；给变量I赋值，即加“1”；

当I＝3时；

F4阀打开，F7阀打开；其它阀关闭；

第4个储氢瓶对燃料电池充氢气；

判断P7是否等于70MPa；P1是否等于70MPa；

不等，继续循环；给变量I赋值，即加“1”；

当I＝4时；

F3阀打开，F7阀打开；其它阀关闭；

第3个储氢瓶对燃料电池充氢气；

判断P7是否等于70MPa；P1是否等于70MPa；

不等，继续循环；给变量I赋值，即加“1”；

当I＝5时；

F2阀打开，F7阀打开；其它阀关闭；

第2个储氢瓶对燃料电池充氢气；

判断P7是否等于70MPa；P1是否等于70MPa；

不等，继续循环；给变量I赋值，即加“1”；

当I＝6时；

F1阀打开，F7阀打开；其它阀关闭；

第1个储氢瓶对燃料电池充氢气；

判断P7是否等于70MPa；P1是否等于70MPa；

这里判断，P7等于70MPa；P1不等于70MPa；

继续下一辆燃料电池汽车加注；

重新开始循环，给I赋值等于1

如果P1等于70MPa；

执行技术方案中的“直到储氢瓶组拖车上高压氢气(大于额定压力的氢气)用完，将其剩余的中、低压氢气(小于额定压力的氢气)充装至站上的储氢瓶组中；”的步骤。

下面是具体实施步骤：

第一步：

储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气接入多级加注氢气系统，按照从低、中、高压顺序经加氢机逐级对燃料电池充装氢气至额定压力为充满为止；

第一辆储氢瓶组拖车上的三个储氢瓶中分别接入，由1、2、3分别表示的储氢瓶，其内的氢气压力都是85MPa；4、5、6分别表示站上固定的储氢瓶，其储氢瓶内的压力为0MPa，空的储氢瓶。

其实：

储氢瓶组拖车接入与站上固定的储氢瓶初始状态；

1、2、3、4、5、6储氢瓶；对应的氢气压力是：

45、45、45、0、0、0MPa；

后续步骤，站上的储氢瓶组中氢气不再是0MPa，所以，作为中、低压氢气储氢瓶，每次都是由站上的储氢瓶组与储氢瓶组拖车构成高中压多级加注氢气方式，即每次都从最低压力的储氢瓶开始逐步到高压气的储氢瓶；保证每次先把站上的储氢瓶组中氢气用“完”；保证每次储氢瓶组拖车上的储氢瓶组中剩余的中、低氢气充装到站上的储氢瓶组中，使得重复得以进行下去。

氢气压力从低到高的顺序是：6、5、4、3、2、1；

由于1、2、3中氢气压力都是45MPa；

氢气压力从低到高的顺序也可以是：6、5、4、1、2、3；

可以始终把图1中的六个储氢瓶看成是构成高、中、低储氢瓶六级加注氢气模式。

如何具体实施：

要点：每次对外加注氢气，取氢气的顺序都从6、5、4、1、2、3储氢瓶的顺序开始；也就是从低压逐步过渡到高压，直到高压氢气用完为止。

初始，6、5、4储氢瓶中氢气为0；

用储氢瓶组拖车上的三个储氢瓶对外加注氢气；这时是：三级加注氢气系统；

第一次加注氢气：

加氢枪8接入待充装的第一辆燃料电池汽车储氢瓶上的充装口，加氢枪上的安全阀打开，P7测出燃料电池储氢瓶中的剩余压力为2MPa；

打开F1、F7阀，其它的阀是处于关闭的状态；

由1表示的储氢瓶中的85MPa氢气对燃料电池汽车加满氢气至70MPa，并同时经M1氢气质量计计量质量，向用户显示加气量；1表示的储氢瓶中的压力下降至82MPa；第一辆氢燃料电池汽车开走；

第二次加注氢气：

…

…

重复上面的动作；

如此这样重复；

第N1次加注氢气：

第N1辆燃料电池汽车到加氢站；

加氢枪8接入待充装的第N1辆燃料电池汽车上储氢瓶中，加氢枪上的安全阀打开，P7 测出储氢瓶中的剩余压力为4MPa；

打开F1、F7阀，其它的阀是处于关闭的状态；经M1氢气质量计计量质量，向用户显示加气量；由1表示的储氢瓶中的氢气对燃料电池汽车加满氢气至70MPa；1表示的储氢瓶中的压力下降至70MPa；这时，第N1辆氢燃料电池汽车开走；

第N2次加注氢气：

第N2辆燃料电池汽车到加氢站；

加氢枪8接入待充装的第N2辆燃料电池汽车上储氢瓶中，加氢枪上的安全阀打开，P7 测出储氢瓶中的剩余压力为3MPa(每辆来站的燃料电池汽车的剩余压力是不一样的)；

打开F1、F7阀，其它的阀是处于关闭的状态；经M1氢气质量计计量质量，向用户显示加气量；由1表示的储氢瓶中的70MPa氢气对燃料电池汽车加氢气至65MPa；1表示的储氢瓶中的压力下降至65MPa；这时，第N2辆氢燃料电池汽车不能开走；

需要继续切换储氢瓶；由1表示的储氢瓶切换到由2表示的储氢瓶继续补充加注氢气；

关闭F1阀，打开F2阀、F7阀，其它的阀是处于关闭的状态，由2表示的储氢瓶中的85MPa氢气继续给第N2辆氢燃料电池汽车补充加注氢气至70MPa后停止；这时2储氢瓶中压力降为83MPa，这时；第N2辆氢燃料电池汽车开走；

…

…

如此这样重复；

第N3次加注氢气：

第N3辆燃料电池汽车到加氢站；

加氢枪8接入待充装的第N3辆燃料电池汽车上储氢瓶中，加氢枪上的安全阀打开，P7 测出储氢瓶中的剩余压力为2.5MPa(每辆来站的燃料电池汽车的剩余压力是不一样的)；

先从1表示的储氢瓶开始加注氢气；

打开F1、F7阀，其它的阀是处于关闭的状态；经M1氢气质量计计量质量，向用户显示加气量；由1表示的储氢瓶中的65MPa氢气对燃料电池汽车加氢气至65MPa；1表示的储氢瓶中的压力下降至65MPa；1表示的储氢瓶中的压力下降至65MPa；这时，第N3辆氢燃料电池汽车不能开走；

需要继续切换储氢瓶；由1表示的储氢瓶切换到由2表示的储氢瓶继续补充加注氢气；

关闭F1阀，打开F2阀、F7阀，其它的阀是处于关闭的状态，由2表示的储氢瓶中的83MPa氢气继续给第N3辆氢燃料电池汽车补充加注氢气至65MPa后停止；这时2储氢瓶中压力降为65MPa，这时；第N2辆氢燃料电池汽车还是不能开走；

需要继续切换储氢瓶；由2表示的储氢瓶切换到由3表示的储氢瓶，继续补充加注氢气；

关闭F2阀，打开F3阀、F7阀，其它的阀是处于关闭的状态，由3表示的储氢瓶中的85MPa氢气继续给第N3辆氢燃料电池汽车补充加注氢气至70MPa后停止；这时3储氢瓶中压力降为82MPa，这时；第N3辆氢燃料电池汽车可以开走；

…

…

多级加注氢气的规律是：每次都从最低的储氢瓶开始加注氢气，逐步过渡到高压氢气，逐步把燃料电池汽车上的储氢瓶加满至额定压力70MPa。

如此这样重复；

每次都从第一个1表示的储氢瓶开始加注氢气，第一个1表示的储氢瓶与氢燃料电池汽车平衡后，没有达到70MPa，就用第二储氢瓶即2表示的储氢瓶中的氢气继续补充加注，如果还没有达到，就用第三个储氢瓶即3表示的储氢瓶中氢气继续补充加注，直到最后，第三个储氢瓶即3表示的储氢瓶中的氢气压力是70MPa；这个时候，第一、二个储氢瓶中剩余压力可能分别是30MPa、60MPa；此时，1、2、3表示的储氢瓶组拖车剩余氢气比较多，即分别是30、60、70MPa，这个时候，储氢瓶拖车去制氢厂重新充装显然是不经济的；

总结：85MPa储氢瓶组拖车与加氢机完成对氢燃料电池充装满氢气至70MPa，用完了高压氢气，剩余中、低压氢气，即70MPa以下的氢气。

第二步：

用完站上的储氢瓶组中的氢气，用储氢瓶组拖车上的氢气，直到储氢瓶组拖车上高压氢气(大于额定压力的氢气)用完，将其剩余的中、低压氢气(小于额定压力的氢气)充装至站上的储氢瓶组中；

把储氢瓶组拖车上的剩余氢气充装到站上“空”的储氢瓶组中。

方法多种多样；

可以：先从储氢瓶剩余压力大的开始，即顺序是3、2、1表示的储氢瓶开始，逐步把剩余氢气充装至站上的储氢瓶组中。

关闭F7；

重复案例1中部分

这个时候：

1、2、3表示的储氢瓶中的压力分别为：

25、40、55MPa；

4、5、6表示的储氢瓶中的压力分别为：

60、55、40；

把储氢瓶组拖车上三个储氢瓶中剩余的中、低压氢气充装到站上的储氢瓶组中；

方法可以各种各样，上述的数据未必精准，但是，气体充装的原理是一致的，就是从压力高的气瓶到压力低的气瓶，最终趋于平衡。

第三步

这时：

1、2、3表示的储氢瓶中的压力分别为：

25、40、55MPa；

储氢瓶组拖车可以开走；

卸载该储氢瓶组拖车去制氢厂加满大于额定压力的氢气再次接入，或另一辆同样的储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气再次接入；

1、2、3表示的储氢瓶中的压力分别为：

85、85、85MPa；

4、5、6表示的储氢瓶中的压力分别为：

60、55、40；

氢气压力从低到高的顺序是：6、5、4、3、2、1；

即：40、55、60、85、85、85MPa；

由于1、2、3中氢气压力都是85MPa；

氢气压力从低到高的顺序也可以是：6、5、4、1、2、3；

即：40、55、60、85、85、85MPa；

这时，是六级加注氢气系统；

每次对外加注氢气，取氢气的顺序都从6、5、4、1、2、3储氢瓶的顺序开始；也就是从低压逐步过渡到高压，直到高压氢气用完为止。

实施六级加注氢气系统，如同实施三级加注氢气系统一样，接下来；

重复第一步；

第四步

重复第二步；

第五步

重复第一步；

第六步

重复第二步；

第七步

重复第一步；

第八步

重复第二步；

…

…

一直这样循环重复下去。

一辆储氢瓶拖车和加氢机、站上的储氢瓶组结合，实现了加注氢气功能。

Claims (2)

1.一种加氢站是由储氢瓶组拖车、站上的储氢瓶组、加氢机构成的多级加注氢气系统；其技术特征是：

储氢瓶组拖车和站上储氢瓶组的多个储氢瓶，每个储氢瓶管路上都有压力传感器和阀，其管路以并联方式作为加氢机的进气管路，与加氢机上带有氢气质量计、压力传感器、阀、加氢枪的出气管路构成多级加注氢气系统；

储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气接入多级加注氢气系统，其按照低、中、高压储氢瓶的顺序经加氢机逐级对燃料电池充装氢气至额定压力为充满为止；

用完站上的储氢瓶组中的氢气，用储氢瓶组拖车上的氢气，直到储氢瓶组拖车上高压氢气(大于额定压力的氢气)用完，将其剩余的中、低压氢气(小于额定压力的氢气)充装至站上的储氢瓶组中；

卸载该储氢瓶组拖车去制氢厂加满大于额定压力的氢气再次接入，或另一辆同样的储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气再次接入；

如此这样一直重复循环下去，实现加注氢气功能；

用III、或IV型瓶储气瓶做成储氢瓶组拖车；燃料电池上储氢瓶额定压力是35MPa或70MPa。

2.一种建立加氢站的方法，是由储氢瓶组拖车、站上的储氢瓶组、加氢机构成的多级加注氢气系统；其技术特征是：

储氢瓶组拖车和站上储氢瓶组的多个储氢瓶，每个储氢瓶管路上都有压力传感器和阀，其管路以并联方式作为加氢机的进气管路，与加氢机上带有氢气质量计、压力传感器、阀、加氢枪的出气管路构成多级加注氢气系统；

储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气接入多级加注氢气系统，其按照低、中、高压储氢瓶的顺序经加氢机逐级对燃料电池充装氢气至额定压力为充满为止；

用完站上的储氢瓶组中的氢气，用储氢瓶组拖车上的氢气，直到储氢瓶组拖车上高压氢气(大于额定压力的氢气)用完，将其剩余的中、低压氢气(小于额定压力的氢气)充装至站上的储氢瓶组中：

卸载该储氢瓶组拖车去制氢厂加满大于额定压力的氢气再次接入，或另一辆同样的储氢瓶组拖车充满大于额定压力的氢气再次接入；

如此这样一直重复循环下去，实现加注氢气功能；

用III、或IV型瓶储气瓶做成储氢瓶组拖车；燃料电池上储氢瓶额定压力是35MPa或70MPa。