[发明专利]一种加氢站加氢能力的评估方法及其应用

说明书

本发明公开了一种加氢站加氢能力的评估方法及应用，包括以下步骤：S₁:加氢站和待加注的车载氢瓶以及相关初始信息，S₂:计算加注一个质量微元前车载氢瓶内氢气的初始密度；S₄:计算加注一个质量微元前氢罐内的氢气密度，S₅:计算加注一个质量微元过程中，车载氢瓶中气体压缩所做的功，S₆:计算加注的质量微元后氢罐及其内氢气的温度以及车载氢瓶及其内氢气的温度；S₇:计算加注一个质量微元后氢罐内的压力以及车载氢瓶内的压力；S₈:不断循环上述步骤；计算得到车载氢瓶充装的总数量。本发明优点在于：在加氢站设计时提供计算依据，确保建立符合设计加氢能力的加氢站，为建成后的加氢站提供氢源补充参考依据，确保加氢站连续不断、稳定地运行。

技术领域

本发明涉及一种加氢站加氢能力的评估方法及其应用。

背景技术

氢可广泛应用于燃料电池发电、核聚变产能、直接燃烧产热等领域，当前氢能民用领域的热点便是燃料电池汽车。与传统燃料油车类似，燃料电池汽车也需要在加氢站完成能源补充。当前世界范围内，在建或已建成的加氢站的气源绝大多采用高压气态存储的方式。管束车通过压缩机将外供氢气加压至高压储氢容器，当为燃料电池汽车加注时，以站内储氢容器和车载瓶之间的压差为驱动力，高压气态氢气由站内向车载瓶不断充装，直至达到目标加注质量或压力，此时加注完毕。

加氢站在加注方式上可分为单级加注和多级加注，一般认为多级加注在利用率、连续充装能力上都更有优势。目前，不管在加氢站设计过程还是在加氢站运营使用过程中，加氢能力的评估始终是个难题。

在加氢站设计过程中，加氢站加氢能力的评估是满足每日的加氢需求的前提。然而目前对于加氢站的加氢能力，并没有十分有效的评估方法，这使得建成后的加氢站的加氢能力要么偏大或要么偏小，加氢站的加氢能力偏大则导致加氢站占地面积增加，建设成本增加，氢能充分利用率低下；加氢站的加氢能力偏小则无法满足每日的加氢需求。因此迫切需要找到一种能准确评估加氢站加氢能力的方法。

建成后的加氢站，在日常加注工作中，站内储氢容器的压力表显示的压力值、温度传感器检测到的温度值等示数，无法直接体现剩余氢气的加注能力，因此运维人员不能准确选择合理的氢源补充时机，加氢站无法持续不间断的稳定供氢，从而影响加氢站的运行效率。

发明内容

本发明所需解决的技术问题是：提供一种加氢站加氢能力的评估方法及其应用。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种加氢站加氢能力的评估方法，包括以下步骤。

S₁:确定加注级数N，N为大于等于2的整数，加注等级i由1至N，任意一级加注为第i级加注；每个待加注的车载氢瓶均从第1级加注开始依次至第N级加注；

确定待加注的车载氢瓶的初始信息：车载氢瓶的有效容积V_0瓶、车载氢瓶内氢气的初始压力P_0瓶、车载氢瓶内胆及其中氢气的初始温度T_0瓶、车载氢瓶内胆的质量m_空瓶；

设定车载氢瓶的目标加注压力P_目标；

设定计算时一次加注质量微元Δm，0.005kg≤Δm≤0.05kg；

设定由前一级加注切换至后一级加注的加注切换阈值ΔP，0.5MPa≤ΔP≤5MPa；

设定环境温度T，所述的环境温度可以根据实际测定得到。

S₂:联立方程式一和方程式二计算车载氢瓶内氢气的初始密度；所述的方程式一、二根据彭-罗宾逊状态方程建立；

方程式一：