[发明专利]一种制氢加氢站系统的设备选型方法

说明书

本发明涉及一种制氢加氢站系统的设备选型方法，包括制氢设备、一级压缩机、二级压缩机、一级氢气储存设备和二级氢气储存设备的选型，所述设备选型方法是基于科学的计算与分析建立的，适用于制氢加氢一体的加氢站以及常规加氢站；能够充分合理的配置加氢站的制氢规模和存储规模，能同时满足“加氢高峰期”和“加氢低谷期”的加氢需求；可以减少压缩机频繁启停的频率，降低压缩机的维修成本，在相同外输处理量的情况下，二级氢气压缩机的成本降低20‑30％；在有外部长管拖车供氢的情况下，氢气利用率可提高10％左右。

技术领域

本发明属于加氢站设计领域，具体涉及一种制氢加氢站系统的设备选型方法。

背景技术

2020年我国在联合国大会上明确提出，CO₂排放量力争在2030年前达到峰值，实现“碳达峰”；争取2060年前CO₂排量不再增加，通过植树造林、节能减排、产业调整等形式，实现“碳中和”。在该大背景下，氢能产业的发展收到了极大的关注，特别是在交通能源领域。虽然政府给予很大的政策支持与补贴力度，但是依然发展较慢，究其原因除了燃料电池汽车本身生产成本和销售价格依然居高不下外，其配套加氢设施的稀缺是制约燃料电池汽车快速发展的最大障碍。

在加氢站设计建设过程中，制定符合需要的工艺流程方案和选取合适的工艺设备，对加快加氢站建设进度、合理控制建设成本，能起到至关重要的作用。加氢站设备中的“三大件”包括压缩机、固定储氢设施、加氢机。这三大设备的性能参数决定了加氢站的整体加注能力和储氢能力，在建站规模确定的情况下，通过设备参数和设备数量的匹配，以达到加氢站最优和最经济的设备配置。

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，但是由于目前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，特别是压缩机，操作管理复杂难度大。

压缩机是加氢站中的重要设备，其成本占整体压缩机建设成本的30％，由于常用隔膜式压缩机的膜片寿命和启动频次有关系，因此下游加注市场的不稳定导致了压缩机的不连续操作，维修成本大大提高。而且目前由于加氢站压缩机存在入口压力在工作过程中压力逐步降低的情况，导致在压缩机选型的时候会考虑低压工况，选择的设备处理能力相对偏大，设备投资增加。

即使站外制氢通过长管拖车将氢气运送至加氢站的方式，依然需要压缩机，同时目前长管拖车氢气利用率不高，一般加氢站只能用到5MPa就停止使用，利用率不高。

因此，有必要提供一种制氢加氢站压缩机和储罐设备设置与选型方法，既能做到制氢、加氢和储氢规模的科学匹配，又能降低设备投资。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种制氢加氢站系统的设备选型方法，包括制氢设备、一级压缩机、二级压缩机、一级氢气储存设备和二级氢气储存设备的选型，所述设备选型方法是基于科学的计算与分析建立的，适用于制氢加氢一体的加氢站以及常规加氢站；能够充分合理的配置加氢站的制氢规模和存储规模，能同时满足“加氢高峰期”和“加氢低谷期”的加氢需求；可以减少压缩机频繁启停的频率，降低压缩机的维修成本，在相同外输处理量的情况下，二级氢气压缩机的成本可降低20-30％；在有外部长管拖车供氢的情况下，氢气利用率可提高10％左右。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的在于提供一种制氢加氢站系统的设备选型方法，所述制氢加氢站系统包括依次连接的制氢设备、一级压缩机、二级压缩机与加注设备；所述制氢加氢站系统还包括一级氢气储存设备，所述一级氢气储存设备包括一级低压储罐与一级高压储罐；所述一级压缩机的出口分别与所述一级低压储罐以及所述一级高压储罐相连接，所述二级压缩机的出口与所述一级高压储罐相连接；