[发明专利]一种加氢站氢气充注过程的动态仿真方法

权利要求书

1.一种加氢站氢气充注过程的动态仿真方法，其特征在于，所述方法包括：

获取加氢站的充注过程中所有部件；

根据各个所述部件的控制方程及各个所述部件内气体状态的变化规律，确定各个所述部件的部件数学模型；

根据所有所述部件的部件数学模型及充注过程的特点，确定充注过程的过程数学模型；

求解所述过程数学模型，得到充注过程中任意时刻每个所述部件进出口气体的状态参数，实现所述充注过程的动态仿真；

其中，所述部件包括起点储氢容器、终点储氢容器、减压阀、压缩机、中间部件；所述中间部件包括换热器、压损部件；

所述各个所述部件内气体状态的变化规律，包括：

所述起点储氢容器涉及时间前后的状态转换；

所述终点储氢容器涉及时间前后的状态转换及前一部件的状态；

所述减压阀和所述压缩机涉及部件进出口的状态转换及与充注过程中某一部件的状态有关；

所述中间部件涉及部件进出口的状态转换；

其中，所述根据所有所述部件的部件数学模型及充注过程的特点，确定充注过程的过程数学模型，包括：

根据充注过程的特点，确定充注过程的质量流量方程；

所有所述部件的部件数学模型与所述质量流量方程，构成所述充注过程的过程数学模型；

其中，所述根据充注过程的特点，确定充注过程的质量流量方程，包括：

若充注过程为加氢站内储氢容器向车载储氢容器的充注过程时，其中，所述加氢站内储氢容器为所述起点储氢容器；所述车载储氢容器为所述终点储氢容器；根据所述减压阀的开度确定充注过程中的质量流量方程；

若充注过程为长管拖车中储氢容器向所述车载储氢容器的充注过程或所述长管拖车中储氢容器向所述加氢站内储氢容器的充注过程时，其中，所述长管拖车中储氢容器为所述起点储氢容器，所述车载储氢容器或所述加氢站内储氢容器为所述终点储氢容器，根据所述压缩机的容积效率和行程容积确定充注过程中的质量流量方程；

其中，若充注过程为加氢站内储氢容器向车载储氢容器的充注过程时，所述求解所述过程数学模型，得到充注过程中任意时刻每个所述部件进出口气体的状态参数，包括：

根据预设质量流量，确定对应的减压阀系数；

根据各个所述部件的部件数学模型，求解各个所述部件内气体状态参数；

根据所述车载储氢容器的压力与所述车载储氢容器的前一个部件出口处氢气的压力的绝对差值与第一误差，调节所述减压阀系数，直至充注过程处于平衡状态，得到当前时刻每个所述部件进出口气体的状态参数及质量流量；

当不满足充注过程的第一终止条件时，将所述当前时刻的质量流量作为下一时刻的迭代初值，进行迭代计算，直至满足充注过程的所述第一终止条件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述车载储氢容器的压力与所述车载储氢容器的前一个部件出口处氢气的压力的绝对差值小于所述第一误差时，判定为充注过程处于平衡状态。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，充注过程的第一终止条件为：所述车载储氢容器内氢气的压力大于或等于预设压力，或者氢气的温度大于或等于预设温度，或者氢气的充注量SOC大于或等于预设充注量，或者减压阀前压力小于或等于减压阀后压力。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若充注过程为长管拖车中储氢容器向车载储氢容器的充注过程或所述长管拖车中储氢容器向加氢站内储氢容器的充注过程，所述求解所述过程数学模型，得到充注过程中任意时刻每个所述部件进出口气体的状态参数，包括：

根据上一时刻所述压缩机进口处的氢气的密度，确定当前时刻的质量流量；

根据所述质量流量，确定当前时刻所述长管拖车中储氢容器到所述压缩机之前所有部件的状态参数；

根据上一时刻所述车载储氢容器或所述加氢站内储氢容器的压力，确定当前时刻所述压缩机的状态参数，并依次求解当前时刻所述压缩机之后到所述车载储氢容器或所述加氢站内储氢容器之间所有部件的状态参数；直至满足收敛条件，得到当前时刻每个所述部件进出口气体的状态参数及质量流量；

当不满足充注过程的第二终止条件时，将所述当前时刻的压缩机进口处的氢气的密度作为下一时刻的迭代初值，进行迭代计算，直至满足充注过程的所述第二终止条件。