[发明专利]一种氢气加注控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种氢气加注控制方法及控制系统，方法包括实时检测所述待加氢储氢罐内的罐内温度和罐内压力；开启所述待加氢储氢罐的进气阀门，并控制氢气输入所述待加氢储氢罐内的加氢速率提升至预设的最高速率；当检测到所述加氢速率达到所述预设的最高速率时，控制所述加氢速率降低至预设的平稳速率；当检测到所述加氢速率达到所述预设的平稳速率时，控制所述加氢速率保持为所述预设的平稳速率；当所述罐内压力达到目标充氢压力时，关闭所述进气阀门。本发明能够在确保加氢过程的储氢罐压力和温度不超过安全阈值的基础上，有效提高加氢速率和缩短氢气加注时间，以达到快速、安全、低成本加氢的目的。

技术领域

本发明涉及高压储氢技术领域，尤其是涉及一种氢气加注控制方法及系统。

背景技术

氢能因其具有洁净环保、可规模储输等突出优点而被公认为是最具应用前景的二次能源之一。目前，加氢站大多采用进行高压氢的加氢和储存，氢气加注过程是储氢罐内温度和压力都急剧增加的过程，国际上普遍认可在氢气加注过程中的安全界限为罐内温度不可超过85℃和罐内压力不可超过87.5MPa，一旦超过这个安全界限将出现泄露或者爆炸，结果将不堪设想。

现有技术为了解决加氢过程中温度和压力的安全控制，主要通过延长加氢时间或降低进气温度，但时间的延长增加了驾驶员的等待焦虑感，而进气温度的控制将导致使用成本较高。

发明内容

本发明提供一种氢气加注控制方法及系统，以解决现有的通过延长加氢时间和降低进气温度导致时间延长和成本升高的技术问题，本发明能够在确保加氢过程的储氢罐压力和温度不超过安全阈值的基础上，有效缩短氢气加注时间，以达到快速、安全、低成本加氢的目的。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种氢气加注控制方法，至少包括以下步骤：

实时检测所述待加氢储氢罐内的罐内温度和罐内压力；

开启所述待加氢储氢罐的进气阀门，并控制氢气输入所述待加氢储氢罐内的加氢速率提升至预设的最高速率；

当检测到所述加氢速率达到所述预设的最高速率时，控制所述加氢速率降低至预设的平稳速率；

当检测到所述加氢速率达到所述预设的平稳速率时，控制所述加氢速率保持为所述预设的平稳速率；

当所述罐内压力达到目标充氢压力时，关闭所述进气阀门。

其中，所述罐内温度小于等于加氢温度安全阈值，所述罐内压力、所述目标充氢压力小于等于加氢压力安全阈值。

作为优选方案，所述方法还包括：

基于所述预设的最高速率、所述预设的平稳速率，建立加氢速率与加氢时间的关系式；

根据所述关系式计算变速加氢时间段内的实时速率，其中，所述变速加氢时间段为所述进气阀门开启至所述加氢速率达到所述预设的平稳速率时的时间段，所述实时速率为所述变速加氢时间段内任一时刻的速率；

以根据所述实时速率生成的阀门控制指令控制所述进气阀门的开度。

作为优选方案，所述关系式为：

f(t)＝-kt²+t

其中，f(t)为实时速率，t为所述变速加氢时间段内任一时刻，k为系数，且k0。

作为优选方案，在开启所述待加氢储氢罐的进气阀门之前；

所述待加氢储氢罐的罐内温度等于环境温度，所述待加氢储氢罐的罐内压力等于预设的初始压力。

作为优选方案，输入所述待加氢储氢罐内的氢气的进气温度为预设的预冷温度，其中，所述预设的预冷温度小于环境温度。

作为优选方案，所述预设的预冷温度为0℃。