CN112923234A - 气体供应系统和气体供应方法以及加氢站 - Google Patents

Abstract

本发明属于能源供应技术领域，具体涉及一种气体供应系统和气体供应方法以及加氢站。该气体供应系统包括：卸气系统、压缩机、储氢罐、加注系统以及控制系统；卸气系统用于将气源设备中的氢气转移至压缩机；压缩机用于对氢气进行加压，然后将其充入储气罐中；加注系统用于将储气罐中的氢气加注至氢气充装设备；控制系统用于监测氢气充装设备中的氢气压力、储气罐中的氢气压力以及气源设备中的氢气压力，并且还用于控制卸气系统、压缩机以及加注系统的开启和关闭；气体供应系统为模块化设置，或者，卸气系统、压缩机、储氢罐、加注系统以及控制系统设置在至少一个撬装箱内。该气体供应系统能够灵活布置，减少占地面积，促进加氢站的推广和应用。

Description

气体供应系统和气体供应方法以及加氢站

技术领域

本发明属于能源供应技术领域，更具体地，涉及一种气体供应系统和 气体供应方法以及加氢站。

背景技术

氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源，被视为二十一世 纪最具发展潜力的清洁能源。近年，美国、欧盟、日本等多个国家和地区 已将氢能和燃料电池发展提升到国家战略层面，并制定了具体行动计划、 政策和发展路线。现阶段制约氢能发展的主要原因是制氢成本高以及氢能 基础设施薄弱等。燃料电池车辆和加氢站是氢能产业中重要组成部分。加 氢站是为氢能利用装置提供氢源的重要基础设施。

加氢站有站内制氢和站外制氢两种模式。站内制氢通常采用电解水制 氢和天然气(或液化气)水蒸气转化制氢工艺。站内制氢的优势在于可以 节省氢气运输成本、减少加氢站氢气储罐的容积；不足之处是制氢设备占 地较大，应用受限。另外，由于氢燃料电池车氢气加注随机且不连续，因 而制氢设备需要经常启停，操作管理复杂难度大。站内制氢技术在日本、 欧洲等地区发展较为成熟。

目前，国内大部分加氢站均采用站外制氢。站外制氢受运输距离、道 路条件等限制，成本相对较高。站外制氢大多远离氢气消费市场，一般通 过长管拖车将氢气运送至加氢站，再经过氢气压缩机增压至一定压力后存 储于储氢罐内，通过加氢机为用户提供加注服务。现有加氢站存在的问题 主要有：1)加氢站数量少，且较为分散，给氢燃料电池车加注带来极大的 不便；2)现有加氢站设备布置间距较大，占地面积大也限制了加氢站的推 广和应用；3)加氢站从立项到建成投用时间跨度大，现场施工周期较长； 4)现有加氢站不支持用户使用加油卡、加气卡、充电卡进行结算。

发明内容

本发明的目的是提供一种气体供应系统和气体供应方法以及加氢站， 能够灵活布置，减少占地面积，促进加氢站的推广和应用。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种气体供应系统，所述气体 供应系统包括：卸气系统、压缩机、储氢罐、加注系统、以及所述控制系 统；

所述卸气系统用于将气源设备中的氢气转移至所述压缩机；

所述压缩机用于对氢气进行加压后，然后将其充入所述储气罐中；

所述加注系统用于将所述储气罐中的氢气加注至氢气充装设备；

所述控制系统用于监测所述氢气充装设备中的氢气压力、所述储气罐 中的氢气压力、以及所述气源设备中的氢气压力，并且还用于控制所述卸 气系统、所述压缩机、以及所述加注系统的开启和关闭；

所述气体供应系统为模块化设置，或者，所述卸气系统、所述压缩机、 所述储氢罐、所述加注系统、以及控制系统设置在至少一个撬装箱内。

在本发明的一种优选实施方式中，所述控制系统还用于控制所述压缩 机的转速以及所述加注系统的加注速率，从而控制所述储氢罐和所述氢气 充装设备中的氢气的升温速率和/或温度。

在本发明的一种优选实施方式中，所述控制系统还用于检测所述储氢 罐中的氢气的第一升温速率和/或第一温度，如果所述第一升温速率大于第 一预设速率，或者所述第一温度大于第一预设温度，则所述控制系统关闭 所述压缩机或将所述压缩机出口氢气返回到压缩机入口；

所述控制系统还用于检测所述氢气充装设备中的氢气的第二升温速率 和/或第二温度，如果所述第二升温速率大于第二预设速率，或者所述第二 温度大于第二预设温度，则所述控制系统关闭所述加注系统。

在本发明的一种更优选实施方式中，所述第一升温速率可以为25-28℃ /min，例如25℃/min；所述第一温度可以为75-85℃，例如80℃。

在本发明的一种更优选实施方式中，所述第二升温速率可以为25-28℃ /min，例如25℃/min；所述第二温度可以为75-85℃，例如80℃。

在本发明的一种优选实施方式中，所述压缩机的出口端通过压缩机出 口管线与所述储气罐连通；

所述储气罐通过第一储气罐出气管线与所述加注系统连通；

所述压缩机的出口端通过第一压缩机直充管线与所述加注系统连通。

在本发明的一种更优选实施方式中，所述加注系统包括：第一加氢机 以及连通所述第一加氢机与所述第一储气罐出气管线的第一加氢机入口管 线；

所述第一加氢机入口管线上设置有第一压力检测器。

在本发明的一种更优选实施方式中，所述卸气系统包括：设置在连通 所述气源设备与所述压缩机的卸气管线、位于该卸气管线上的第一拉断阀、 以及副线；

所述气源设备依次通过所述卸气管线和所述副线与所述加注系统连 通。

在本发明的一种更优选实施方式中，所述卸气系统包括设置在所述卸 气管线上的压力检测器和流量计。

在本发明的一种优选实施方式中，所述气体供应系统还包括安全监测 系统，所述安全监测系统用于气体泄漏检测报警、火焰探测以及紧急切断。

在本发明的一种优选实施方式中，所述气体供应系统还包括结算系统， 所述结算系统用于对所述氢气充装设备的用户和氢气供应商进行费用结 算。

在本发明的一种优选实施方式中，所述气体供应系统还包括信息共享 系统，所述信息共享系统用于将所述氢气充装设备的充气量和费用传输至 用户的终端，以及将所述气源设备的状态传输至氢气供应商。

在本发明的一种更优选实施方式中，所述结算系统整合在加油站、液 化天然气加气站、充电站的结算系统中。

本发明第二方面提供一种气体供应方法。该方法在上述的气体供应系 统中进行，所述方法包括以下步骤：

所述卸气系统将所述气源设备中的氢气转移至所述压缩机；

经过所述压缩机加压后的氢气充入所述储气罐中储存；

所述储气罐中的氢气通过所述加注系统加注至所述氢气充装设备；

所述控制系统监测所述氢气充装设备中的氢气压力、所述储气罐中的 氢气压力、以及所述气源设备中的氢气压力，并且还控制所述卸气系统、 所述压缩机、以及所述加注系统的开启和关闭。

在本发明的一种优选实施方式中，如果所述控制系统检测到所述储氢 罐中的氢气压力低于第一预设值时，则所述控制系统启动所述压缩机，通 过所述压缩机将所述氢气充装设备中的氢气充入所述储气罐内；

如果所述控制系统检测到所述氢气充装设备中的氢气压力低于第二预 设值，则所述气源设备依次通过所述卸气管线和副线与所述加注系统连通， 直接向所述氢气充装设备充入氢气；

当所述氢气充装设备中的氢气压力与所述气源设备中的氢气压力接近 时，所述控制系统对所述储氢罐中的氢气压力进行检测，如果所述气源设 备与所述储气罐中的氢气压力的差值不大于第三预设值，则所述控制系统 启动所述储氢罐，并将其与所述加注系统连通向所述氢气充装设备充入氢 气。

在本发明的一种更优选实施方式中，所述第一预设值为25-45MPa，例 如28MPa。

在本发明的一种更优选实施方式中，所述第二预设值为8-12MPa，例 如10MPa。

在本发明的一种更优选实施方式中，所述第三预设值为15-30MPa，例 如20MPa。

在本发明的一种优选实施方式中，如果所述控制系统检测到所述气源 设备与所述储气罐中的氢气压力的差值小于第四预设值，而所述气源设备 未到达额定氢气压力，则所述控制系统启动所述压缩机，并且所述压缩机 与所述加注系统连通向所述氢气充装设备充入氢气。

在本发明的一种优选实施方式中，所述储氢罐为至少两个；

所述控制系统对每一个所述储氢罐中的氢气压力进行检测，将每一个 所述储氢罐与所述氢气充装设备中的氢气压力进行比较，选取与所述氢气 充装设备中的氢气压力的差值最小并且大于第四预设值的储氢罐向所述氢 气充装设备充入氢气；

如果在充气过程中，该储氢罐与所述氢气充装设备中的氢气压力的差 值小于所述第四预设值，则切换至与所述氢气充装设备中的氢气压力的差 值次之的储氢罐向所述氢气充装设备充入氢气。

在本发明的一种优选实施方式中，所述控制系统通过控制所述压缩机 的转速以及所述加注系统的加注速率，来控制所述储氢罐和所述氢气充装 设备中的氢气的升温速率和/或温度。

本发明第三方面提供一种加氢站。该加氢站包括上述的气体供应系统。

在本发明的一种优选实施方式中，所述气体供应系统合建在加油站、 液化天然气加气站、充电站、油天然气合建站、油电合建站、或电天然气 合建站的基础上。

本发明提供的气体供应系统，通过控制系统实现自动为氢气充装设备 提供加氢服务，并且通过将该气体供应系统设置为模块化设置，或者，卸 气系统、压缩机、储氢罐、加注系统、以及控制系统设置在至少一个撬装 箱内，使得该气体供应系统灵活布置，减少占地面积，便于运输，促进加 氢站的推广和应用。

本发明提供的气体供应方法，减少压缩机的启停频率，并且实现快速 为氢气充装设备充装氢气。

本发明提供的加氢站布置灵活，占地面积小，并且能够合建在加油站、 液化天然气加气站、充电站、油天然气合建站、油电合建站、或电天然气 合建站的基础上。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的 上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性 实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了本发明提供的一种气体供应系统的示意图。

图2示出了本发明提供的另一种气体供应系统的示意图。

图3示出了本发明提供的再一种气体供应系统的示意图。

图4示出了本发明提供的再一种气体供应系统的示意图。

附图标记：

1、卸气系统；

2、压缩机；

2a、第一压缩机；

2b、第二压缩机；

3、储氢罐；

3a、第一储氢罐；

3b、第二储氢罐；

3c、第三储氢罐；

4、加注系统；

401、第一加氢机；

402、第二加氢机；

201、第一压力检测器；

202、第二压力检测器；

5、控制系统；

6、安全监测系统；

7、用户；

8、氢气供应商；

9、结算系统；

10、气源设备；

11、信息共享系统；

101、第一拉断阀；

102、第二拉断阀；

103、第三拉断阀；

301、第一单向阀；

302、第二单向阀；

303、第三单向阀；

304、第四单向阀；

305、第五单向阀；

306、第六单向阀；

307、第七单向阀；

411、第一切断阀；

412、第二切断阀；

413、第三切断阀；

414、第四切断阀；

415、第五切断阀；

416、第六切断阀；

417、第七切断阀；

418、第八切断阀；

419、第九切断阀；

420、第十切断阀；

421、第十一切断阀；

422、第十二切断阀；

423、第十三切断阀；

424、第十四切断阀；

425、第十五切断阀；

504、卸气管线；

505、第一压缩机直充管线；

506、第二压缩机直充管线；

507、副线；

508、压缩机出口管线；

509、第一储气罐出气管线；

510、第二储气罐出气管线；

511、第三储气罐出气管线；

512、第一加氢机入口管线；

513、第二加氢机入口管线。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明 的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这 里阐述的实施方式所限制。

本发明提供一种气体供应系统。请参见图1，图1示出了本发明提供的 一种气体供应系统的示意图。如图1所示，该气体供应系统包括：卸气系 统1、压缩机2、储氢罐3、加注系统4、以及控制系统5；所述卸气系统1 用于将气源设备10中的氢气转移至所述压缩机2；所述压缩机2用于对氢 气进行加压，然后将其充入所述储气罐3中；所述加注系统4用于将所述 储气罐3中的氢气加注至氢气充装设备；所述控制系统5用于监测所述氢 气充装设备中的氢气压力、所述储气罐3中的氢气压力、以及所述气源设 备10中的氢气压力，并且还用于控制所述卸气系统1、所述压缩机2、以 及所述加注系统4的开启和关闭；所述气体供应系统为模块化设置，或者， 所述卸气系统1、所述压缩机2、所述储氢罐3、所述加注系统4、以及所述控制系统5设置在至少一个撬装箱内。不仅如此，模块化设置还能减少 界面接口，保证气体供应系统运行的稳定性和安全性。

本发明提供的气体供应系统，通过控制系统5实现自动为氢气充装设 备提供加氢服务，并且通过将该气体供应系统设置为模块化设置，或者， 卸气系统1、压缩机2、储氢罐3、加注系统4、以及控制系统5设置在至 少一个撬装箱内，使得该气体供应系统灵活布置，减少占地面积，便于运 输，促进加氢站的推广和应用。

在本发明中，可以设置3-5个撬装箱，例如3个撬装箱，将卸气系统和 压缩机置于一个撬装箱内，储氢罐置于另一个撬装箱内，加注系统和控制 系统置于第三个撬装箱内；再如5个撬装箱，气体供应系统中的每一个系 统分别位于一个撬装箱内。这样设置可以灵活搬运气体供应系统的系统， 并根据用地面积和地形调整系统之间的距离和方位。

请参见图2，图2示出了本发明提供的另一种气体供应系统的示意图。 如图2所示，所述气体供应系统还包括安全监测系统6，所述安全监测系统 6用于气体泄漏检测报警、火焰探测以及紧急切断。安全监测系统可以包括 氢气传感器，当安全监测系统检测到H₂的体积浓度大于或者等于阈值，例 如大于或者等于1％时，发出报警信号。由于氢气火焰的颜色较浅，肉眼不 容易察觉，因此，安全监测系统还可以包括氢火焰红外探测设备。该安全 监测系统还可以包括安全阀，用于紧急放空。气体供应系统一旦发生超压 情况，打开安全阀放空，采用高点直接放空。

请继续参见图2，所述气体供应系统还可以包括结算系统9，所述结算 系统9用于对所述氢气充装设备的用户7和氢气供应商8进行费用结算。 所述气体供应系统还可以包括信息共享系统11，所述信息共享系统11用于 将所述氢气充装设备的充气量和费用传输至用户的终端，以及将所述气源 设备10的状态传输至氢气供应商8。该用户的终端可以为用户的手机，利 用手机查看消费信息，并通过移动方式或在线方式进行费用结算，随后信息共享系统将结算信息反馈给用户的终端和氢气供应商。

优选地，所述结算系统9可以使用现有的加油站、液化天然气加气站、 充电站的结算系统，即将该气体供应系统的结算系统整合在加油站、液化 天然气加气站、充电站的结算系统中。

在本发明中，所述控制系统5还用于控制所述压缩机2的转速以及所 述加注系统4的加注速率，从而控制所述储氢罐3和所述氢气充装设备中 的氢气的升温速率和/或温度。

进一步地，所述控制系统5还用于检测所述储氢罐3中的氢气的第一 升温速率和/或第一温度，如果所述第一升温速率大于第一预设速率，或者 所述第一温度大于第一预设温度，则所述控制系统5关闭所述压缩机2或 将所述压缩机2出口氢气返回到压缩机入口。

进一步地，所述控制系统5还用于检测所述氢气充装设备中的氢气的 第二升温速率和/或第二温度，如果所述第二升温速率大于第二预设速率， 或者所述第二温度大于第二预设温度，则所述控制系统5关闭所述加注系 统4。

本领域技术人员可以根据实际生产经验来确定氢气的安全操作。本发 明对第一升温速率、第一温度、第二升温速率和第二温度不作具体限定。 在本发明中，所述第一升温速率可以为25-28℃/min℃/min，例如27℃/min、 26℃/min、或25℃/min；所述第一温度可以为75-85℃，例如83℃、82℃、 80℃、78℃或75℃。所述第二升温速率可以为25-28℃/min，例如27℃/min、 26℃/min、或25℃/min；所述第二温度可以为75-85℃，例如83℃、82℃、 80℃、78℃或75℃。

对于本发明提供的气体供应系统的具体表现形式，请参见图3，图3示 出了本发明提供的再一种气体供应系统的示意图。如图3所示，所述卸气 系统1包括设置在连通所述气源设备10与所述压缩机2的卸气管线504、 以及位于该卸气管线504上的第一拉断阀101。卸气系统1还可以包括：压 力检测器和流量计，用于气源设备10向压缩机转移氢气时，检测卸气管线 504的氢气压力和流量。

请继续参见图3，所述压缩机2的出口端通过压缩机出口管线508与所 述储气罐3连通；所述储气罐3通过第一储气罐出气管线509与所述加注 系统4连通；所述压缩机2的出口端通过第一压缩机直充管线505与所述 加注系统4连通。

在第一储气罐出气管线509上设置有第二单向阀302和第十切断阀 420。在压缩机出口管线508上设置有第一切断阀411。在储气罐3的出气 端设置有第二切断阀412。在第一压缩机直充管线505上设置有第八切断阀 418。

当气源设备10向储气罐3充装氢气时，控制系统5控制第一切断阀411 以及第二切断阀412处于打开状态，气源设备10中的氢气通过压缩机2增 压后充入储气罐3中。当对氢气充装设备(图3中未示出)加注氢气时， 控制系统检测储氢罐3和氢气充装设备内的氢气压力，当储氢罐3内的氢 气压力能够将氢气充装设备充装至额定氢气压力时，控制系统5控制第二 切断阀412和第十切断阀420处于打开状态，储氢罐3通过加注系统4向 氢气充装设备充入氢气；当储氢罐3内的氢气压力不能将氢气充装设备充 装至额定氢气压力时，控制系统5控制第八切断阀418处于打开状态，通 过压缩机2和加注系统4直接将气源设备10中氢气充入氢气充装设备。

请继续参见图3，在本发明中，所述加注系统4可以包括：第一加氢机 401以及连通所述第一加氢机401与所述第一储气罐出气管线509的第一加 氢机入口管线512；所述第一加氢机入口管线512上设置有第一压力检测器 202。

在本发明中，所述卸气系统1包括设置在连通所述气源设备10与所述 压缩机2的卸气管线504以及位于该卸气管线504上的第一拉断阀101、以 及副线507；所述气源设备10依次通过所述卸气管线504和所述副线507 与所述加注系统4连通。在副线507上设置有第一单向阀301和第七切断 阀417。

当所述控制系统5检测到所述储氢罐3中的氢气压力低于第一预设值 时，则所述控制系统5启动所述压缩机2，通过所述压缩机2将所述氢气充 装设备中的氢气充入所述储气罐3内。

当所述控制系统5检测到所述氢气充装设备中的氢气压力低于第二预 设值时，控制系统5控制第七切断阀417以及第八切断阀418处于打开状 态，气源设备10通过卸气管线504和副线507直接向所述氢气充装设备充 入氢气；当所述控制系统5检测到所述氢气充装设备中的氢气压力不大于 第三预设值时，关闭第七切断阀417以及第八切断阀418，控制第二切断阀 412和第十切断阀420处于打开状态，储氢罐3通过第一储气罐出气管线 509的第一加氢机401入口管线512向所述氢气充装设备充入氢气。

本发明提供的气体供应系统可以包括两个以上并联的压缩机、两个以 上并联的储氢罐，其中的加注系统可以包括两个以上并联的加氢机，以实 现同时为两个以上的氢气充装设备充装氢气。优选地，每个压缩机2的参 数不同，通常每个储氢罐3内的氢气剩余量也不相同，这样可以根据氢气 充装设备的需求选择利用哪个压缩机或者储氢罐对氢气充装设备加注氢 气。优选地，选取一个储氢罐与氢气充装设备内的氢气压力的差值小的， 对该氢气充装设备进行加注。更优选地，当控制系统5检测到正在为氢气 充装设备加注氢气的储氢罐的氢气压力与该氢气充装设备的氢气压力小于 第四预设值，例如3.5MPa时，更换另一个储氢罐，在剩余的储氢罐中该储 氢罐的氢气压力与该氢气充装设备的氢气压力的差值最小，并且大于或等 于3MPa，利用该储氢罐继续对该氢气充装设备加注氢气。当所有的储氢罐 的氢气压力与该氢气充装设备的氢气压力的差值均小于2MPa时，控制系统 5启动压缩机2对该氢气充装设备加注氢气。

具体地，请参见图4，图4示出了本发明提供的再一种气体供应系统的 示意图。如图4所示，在本发明的气体供应系统中，泄气管线504的进气 端与气源设备10连通；压缩机2包括：并联的第一压缩机2a和第二压缩 机2b；第一压缩机2a和第二压缩机2b的进气端均与泄气管线504的进气 端连通，出气端均与压缩机出口管线508连通；储氢罐3包括：并联的第一储氢罐3a、第二储氢罐3b以及第三储氢罐3b，分别与压缩机出口管线 508的三个支线连通，该三个支线上分别设置有第一切断阀411、第三切断 阀413、以及第五切断阀415，并且在第一储氢罐3a、第二储氢罐3b以及 第三储氢罐3b的出气端分别设置有第二切断阀412、第四切断阀414、以 及第六切断阀416；加注系统4包括：第一加氢机401、第二加氢机402、第一压力检测器201、第二压力检测器202、第二拉断阀102、第三拉断阀 103、第一加氢机入口管线512、以及第二加氢机入口管线513，第一加氢 机401连接第一加氢机入口管线512，第一加氢机入口管线512上设置有第 一压力检测器201和第二拉断阀102，第二加氢机402连接第二加氢机入口 管线513，第二加氢机入口管线513上设置有第二压力检测器202和第三拉 断阀103；泄气管线504的出气端与副线507连通；副线507和压缩机出口 管线508均与第一压缩机直充管线505和第二压缩机直充管线506连通； 第一压缩机直充管线505与第一加氢机入口管线512连通；第二压缩机直 充管线506与第二加氢机入口管线513连通；第一储氢罐3a通过第一储气 罐出气管线509的两个支线分别与第一加氢机入口管线512和第二加氢机 入口管线513连接，并且一支线上设置有第十切断阀420和第二单向阀302， 另一支线上设置有第十三切断阀423和第五单向阀305。第二储氢罐3b通 过第二储气罐出气管线510的两个支线分别与第一加氢机入口管线512和 第二加氢机入口管线513连接，并且一支线上设置有第十一切断阀421和 第三单向阀303，另一支线上设置有第十四切断阀424和第六单向阀306。 第三储氢罐3c通过第三储气罐出气管线511的两个支线分别与第一加氢机入口管线512和第二加氢机入口管线513连接，并且一支线上设置有第十 二切断阀422和第四单向阀304，另一支线上设置有第十五切断阀425和第 七单向阀307。

本领域技术人员可以通过控制系统5控制上述阀门选择对通过怎样的 方式对氢气充装设备充装氢气。

本发明还提供了一种气体供应方法。请参见图1，该方法在上述的气体 供应系统中进行，该方法包括以下步骤：

A、所述卸气系统1将所述气源设备10中的氢气转移至所述压缩机2。

B、经过所述压缩机2加压后的氢气充入所述储气罐3中储存。

C、所述储气罐3中的氢气通过所述加注系统4加注至所述氢气充装设 备。

D、所述控制系统5监测所述氢气充装设备中的氢气压力、所述储气罐 3中的氢气压力、以及所述气源设备10中的氢气压力，并且还控制所述卸 气系统1、所述压缩机2、以及所述加注系统4的开启和关闭。

具体地，如果所述控制系统5检测到所述储氢罐3中的氢气压力低于 第一预设值时，则所述控制系统5启动所述压缩机2，通过所述压缩机2将 所述氢气充装设备中的氢气充入所述储气罐3内；如果所述控制系统5检 测到所述氢气充装设备中的氢气压力低于第二预设值，则所述气源设备10 依次通过所述卸气管线504和副线507与所述加注系统4连通，直接向所 述氢气充装设备充入氢气；当所述氢气充装设备中的氢气压力与所述气源设备10中的氢气压力接近时，所述控制系统5对所述储氢罐3中的氢气压 力进行检测，如果所述气源设备10与所述储气罐3中的氢气压力的差值不 大于第三预设值，则所述控制系统启动所述储氢罐3，并将其与所述加注系 统连通向所述氢气充装设备充入氢气。

本领域技术人员可以根据实际经验确定第一预设值、第二预设值以及 第三预设值，本发明在此不作具体限定，举例说明，所述第一预设值可以 为25-45MPa，例如28MPa；所述第二预设值为8-12MPa，例如10MPa；所 述第三预设值为15-30MPa，例如20MPa。

本领域技术人员还可以根据实际经验设定所述氢气充装设备中的氢气 压力与所述气源设备内的氢气压力接近时，所述氢气充装设备中的氢气压 力与所述气源设备内的氢气压力的差值，本发明不做具体限定，例如该差 值小于或者等于1-1.5MPa，例如1MPa、1.2MPa或1.5MPa。

具体地，如果所述控制系统5检测到所述气源设备10与所述储气罐3 中的氢气压力的差值小于第四预设值，而所述气源设备10未到达额定氢气 压力，则所述控制系统5启动所述压缩机2，并且所述压缩机2与所述加注 系统4连通向所述氢气充装设备充入氢气。

本领域技术人员可以根据实际经验确定第四预设值，本发明在此不作 具体限定，举例说明，所述第四预设值为3-8MPa，例如5MPa。

在气体供应系统具有至少两个所述储氢罐3时，所述控制系统5对每 一个所述储氢罐3中的氢气压力进行检测，将每一个所述储氢罐3与所述 氢气充装设备中的氢气压力进行比较，选取与所述氢气充装设备中的氢气 压力的差值最小并且大于所述第四预设值的储氢罐3向所述氢气充装设备 充入氢气；如果在充气过程中，该储氢罐3与所述氢气充装设备中的氢气 压力的差值小于所述第四预设值，则切换至与所述氢气充装设备中的氢气压力的差值次之的储氢罐3向所述氢气充装设备充入氢气。

在本发明中，所述控制系统5通过控制所述压缩机2的转速以及所述 加注系统4的加注速率，来控制所述储氢罐3和所述氢气充装设备中的氢 气的升温速率和/或温度。

本发明还提供一种加氢站。该加氢站包括上述的气体供应系统。

在本发明的加氢站中，气体供应系统合建在加油站、液化天然气加气 站、充电站、油天然气合建站、油电合建站、或电天然气合建站的基础上。

实施例1

本实施例提供一种气体供应系统。请参见图3，该气体供应系统包括： 卸气系统1、压缩机2、储氢罐3、加注系统4、以及控制系统5；气源设备 10与所述压缩机2通过卸气管线504连通，卸气系统1中的第一拉断阀101 位于该卸气管线504上；所述压缩机2的出口端通过压缩机出口管线508 与所述储气罐3连通；所述储气罐3通过第一储气罐出气管线509与所述 加注系统4连通；所述压缩机2的出口端通过第一压缩机直充管线505与 所述加注系统4连通。在第一储气罐出气管线509上设置有第二单向阀302 和第十切断阀420。在压缩机出口管线508上设置有第一切断阀411。在储 气罐3的出气端设置有第二切断阀412；在第一压缩机直充管线505上设置 有第八切断阀418；所述加注系统4可以包括：第一加氢机401以及连通所 述第一加氢机401与所述第一储气罐出气管线509的第一加氢机入口管线 512；所述第一加氢机入口管线512上设置有第一压力检测器202。

实施例2

本实施例提供一种气体供应方法。请参见图1和图3，该气体供应方法 包括以下步骤：

A、所述卸气系统1将所述气源设备10中的氢气转移至所述压缩机2。

B、经过所述压缩机2加压后的氢气充入所述储气罐3中储存。

C、所述储气罐3中的氢气通过所述加注系统4加注至所述氢气充装设 备。

D、所述控制系统5监测所述氢气充装设备中的氢气压力、所述储气罐 3中的氢气压力、以及所述气源设备10中的氢气压力，并且还控制所述卸 气系统1、所述压缩机2、以及所述加注系统4的开启和关闭。

E、如果所述控制系统5检测到所述储氢罐3中的氢气压力低于第一预 设值时，则所述控制系统5启动所述压缩机2，通过所述压缩机2将所述氢 气充装设备中的氢气充入所述储气罐3内；如果所述控制系统5检测到所 述氢气充装设备中的氢气压力低于第二预设值，则所述气源设备10依次通 过所述卸气管线504和副线507与所述加注系统4连通，直接向所述氢气 充装设备充入氢气；当所述氢气充装设备中的氢气压力与所述气源设备10 中的氢气压力接近时，所述控制系统5对所述储氢罐3中的氢气压力进行 检测，如果所述气源设备10与所述储气罐3中的氢气压力的差值不大于第 三预设值，则所述控制系统启动所述储氢罐3，并将其与所述加注系统连通 向所述氢气充装设备充入氢气。

F、如果所述控制系统5检测到所述气源设备10与所述储气罐3中的 氢气压力的差值小于第四预设值，而所述气源设备10未到达额定氢气压力， 则所述控制系统5启动所述压缩机2，并且所述压缩机2与所述加注系统4 连通向所述氢气充装设备充入氢气。

实施例3

本实施例提供一种加氢站。该加氢站包括实施例1中的气体供应系统。 气体供应系合建在加油站的基础上。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽 性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范 围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更 都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种气体供应系统，其特征在于，所述气体供应系统包括：卸气系统(1)、压缩机(2)、储氢罐(3)、加注系统(4)、以及控制系统(5)；

所述卸气系统(1)用于将气源设备(10)中的氢气转移至所述压缩机(2)；

所述压缩机(2)用于对氢气进行加压，然后将其充入所述储气罐(3)中；

所述加注系统(4)用于将所述储气罐(3)中的氢气加注至氢气充装设备；

所述控制系统(5)用于监测所述氢气充装设备中的氢气压力、所述储气罐(3)中的氢气压力、以及所述气源设备(10)中的氢气压力，并且还用于控制所述卸气系统(1)、所述压缩机(2)、以及所述加注系统(4)的开启和关闭；

所述气体供应系统为模块化设置，或者，所述卸气系统(1)、所述压缩机(2)、所述储氢罐(3)、所述加注系统(4)、以及所述控制系统(5)设置在至少一个撬装箱内。

2.根据权利要求1所述的气体供应系统，其特征在于，所述控制系统(5)还用于控制所述压缩机(2)的转速以及所述加注系统(4)的加注速率，从而控制所述储氢罐(3)和所述氢气充装设备中的氢气的升温速率和/或温度；

优选地，所述控制系统(5)还用于检测所述储氢罐(3)中的氢气的第一升温速率和/或第一温度，如果所述第一升温速率大于第一预设速率，或者所述第一温度大于第一预设温度，则所述控制系统(5)关闭所述压缩机(2)或将所述压缩机(2)出口氢气返回到压缩机入口；

所述控制系统(5)还用于检测所述氢气充装设备中的氢气的第二升温速率和/或第二温度，如果所述第二升温速率大于第二预设速率，或者所述第二温度大于第二预设温度，则所述控制系统(5)关闭所述加注系统(4)；

更优选地，所述第一升温速率为25-28℃/min；所述第一温度为75-85℃；

所述第二升温速率为25-28℃/min；所述第二温度为75-85℃。

3.根据权利要求1所述的气体供应系统，其特征在于，所述压缩机(2)的出口端通过压缩机出口管线(508)与所述储气罐(3)连通；

所述储气罐(3)通过第一储气罐出气管线(509)与所述加注系统(4)连通；

所述压缩机(2)的出口端通过第一压缩机直充管线(505)与所述加注系统(4)连通；

优选地，所述加注系统(4)包括：第一加氢机(401)以及连通所述第一加氢机(401)与所述第一储气罐出气管线(509)的第一加氢机入口管线(512)；

所述第一加氢机入口管线(512)上设置有第一压力检测器(202)。

4.根据权利要求3所述的气体供应系统，其特征在于，所述卸气系统(1)包括：设置在连通所述气源设备(10)与所述压缩机(2)的卸气管线(504)、位于该卸气管线(504)上的第一拉断阀(101)、以及副线(507)；

所述气源设备(10)依次通过所述卸气管线(504)和所述副线(507)与所述加注系统(4)连通。

5.根据权利要求1所述的气体供应系统，其特征在于，所述气体供应系统还包括安全监测系统(6)，所述安全监测系统(6)用于气体泄漏检测报警、火焰探测以及紧急切断；

优选地，所述气体供应系统还包括结算系统(9)，所述结算系统(9)用于对所述氢气充装设备的用户(7)和氢气供应商(8)进行费用结算；

优选地，所述气体供应系统还包括信息共享系统(11)，所述信息共享系统(11)用于将所述氢气充装设备的充气量和费用传输至用户的终端，以及将所述气源设备(10)的状态传输至氢气供应商(8)；

更优选地，所述结算系统(9)整合在加油站、液化天然气加气站、充电站的结算系统中。

6.一种气体供应方法，其特征在于，所述方法在权利要求1-5任一项所述的气体供应系统中进行，所述方法包括以下步骤：

所述卸气系统(1)将所述气源设备(10)中的氢气转移至所述压缩机(2)；

经过所述压缩机(2)加压后的氢气充入所述储气罐(3)中储存；

所述储气罐(3)中的氢气通过所述加注系统(4)加注至所述氢气充装设备；

所述控制系统(5)监测所述氢气充装设备中的氢气压力、所述储气罐(3)中的氢气压力、以及所述气源设备(10)中的氢气压力，并且还控制所述卸气系统(1)、所述压缩机(2)、以及所述加注系统(4)的开启和关闭。

7.根据权利要求6所述的气体供应方法，其特征在于，如果所述控制系统(5)检测到所述储氢罐(3)中的氢气压力低于第一预设值时，则所述控制系统(5)启动所述压缩机(2)，通过所述压缩机(2)将所述氢气充装设备中的氢气充入所述储气罐(3)内；

如果所述控制系统(5)检测到所述氢气充装设备中的氢气压力低于第二预设值，则所述气源设备(10)依次通过所述卸气管线(504)和副线(507)与所述加注系统(4)连通，直接向所述氢气充装设备充入氢气；

当所述氢气充装设备中的氢气压力与所述气源设备(10)中的氢气压力接近时，所述控制系统(5)对所述储氢罐(3)中的氢气压力进行检测，如果所述气源设备(10)与所述储气罐(3)中的氢气压力的差值不大于第三预设值，则所述控制系统启动所述储氢罐(3)，并将其与所述加注系统连通向所述氢气充装设备充入氢气；

优选地，所述第一预设值为25-45MPa；所述第二预设值为8-12MPa；所述第三预设值为15-30MPa；

优选地，如果所述控制系统(5)检测到所述气源设备(10)与所述储气罐(3)中的氢气压力的差值小于第四预设值，而所述气源设备(10)未到达额定氢气压力，则所述控制系统(5)启动所述压缩机(2)，并且所述压缩机(2)与所述加注系统(4)连通向所述氢气充装设备充入氢气。

8.根据权利要求7所述的气体供应方法，其特征在于，所述储氢罐(3)为至少两个；

所述控制系统(5)对每一个所述储氢罐(3)中的氢气压力进行检测，将每一个所述储氢罐(3)与所述氢气充装设备中的氢气压力进行比较，选取与所述氢气充装设备中的氢气压力的差值最小并且大于第四预设值的储氢罐(3)向所述氢气充装设备充入氢气；

如果在充气过程中，该储氢罐(3)与所述氢气充装设备中的氢气压力的差值小于所述第四预设值，则切换至与所述氢气充装设备中的氢气压力的差值次之的储氢罐(3)向所述氢气充装设备充入氢气。

9.根据权利要求6-8任一项所述的气体供应方法，其特征在于，所述控制系统(5)通过控制所述压缩机(2)的转速以及所述加注系统(4)的加注速率，来控制所述储氢罐(3)和所述氢气充装设备中的氢气的升温速率和/或温度。

10.一种加氢站，其特征在于，所述加氢站包括权利要求1-5任一项所述的气体供应系统；

优选地，所述气体供应系统合建在加油站、液化天然气加气站、充电站、油天然气合建站、油电合建站、或电天然气合建站的基础上。

Images