科创中国

行业领域

新能源及节能技术

需求背景

空气污染、能源短缺、气候变暖等一系列问题迫使人类大力开发新能源利用技术。由 于氢气具有来源广泛，循环使用性好，使用过程中对环境友好等优势，以氢气为燃料的燃 料电池汽车技术成为各国政府和各大能源、汽车公司的研发热点。近年来燃料电池汽车技 术日益成熟，各类样车相继推出，世界各地陆续开展燃料电池汽车的示范运行活动，以考 察、验证其安全性、可靠性和耐久性。作为给燃料电池汽车提供氢燃料加注的基础设施， 加氢站的数量也在不断增长，各种示范运行活动在世界各地火热展开。截至2006年底， 全世界已先后兴建了140多座各种类型的加氢站，这些加氢站除了为燃料电池汽车提供氢 气加注服务外，本身也通过建设各种类型的加氢站来探索、验证、示范各种建站技术，为今后燃料电池汽车商业化应用时的大规模建站提供技术储备。

加氢站的类型从其供氢方式上可分为站内制氢和站外供氢两种，前者是通过在加氢站 内建设制氢装置，利用如化石类燃料重整或水电解等制氢方式来满足加氢站的氢气需求。 后者则是通过制氢厂的集中制氢，再借助管束运氢车将氢气运送至加氢站。从氢气的储存 方式上可分为高压气氢储存和液氢储存两种，从加注方式上可分为液氢加注和气氢加注。 外供氢、高压气氢储存及加注的加氢站，因其投资低、工艺简单、操作和维护成本低，成为加氢站建设的首选。

需解决的主要技术难题

针对燃料电池汽车早期发展阶段对氢燃料加注需求动变化大的特点，提供一种操作弹性大而经济的燃料电池汽车加氢站的供氢系统技术方案。

包括若干管束运氢车，用于作为运输氢气的工具或作为第一级储氢容器；

并联的多压缩机系统，其至少包括两台分别独立运行或同时运行的压缩机；

高压储氢瓶组，其包括固定于加氢站内的第二级和第三级储氢容器；

高压氢气加注系统，用于加注氢气，其包括控制系统、加氢枪和一系列阀门。

期望实现的主要技术目标

1.在目前燃料电池汽车示范运行阶段，对加氢站加注能力的要求常常是变化而不 确定的。将管束运氢车作为加氢站储氢的一部分，可使站的储氢容量有较大的弹性，其数 量可为一辆或多辆，从而使加氢站的储氢容量可随加注需求的变化而变化，可更好地满足 未来燃料电池汽车发展对提升加氢站加注能力的要求；

2.可减少加氢站高压储氢瓶的数量，节省占地面积，节约建站成本；

3.将管束运氢车作为加氢站低压储氢容器，可节约氢气的加注成本，避免将管束 运氢车中的低压氢气增压至高压储氢瓶后再加至低压的燃料电池汽车车载氢瓶中，造成无 谓的增压能耗浪费；

4.以低压的管束运氢车作为第一级加注气源，有助于控制加注过程中因压差过大 而导致的车载储氢瓶的过高温升。利用管束运氢车与站内高压储氢瓶组的分级储氢功能， 可提高高压氢气的使用效率；

5.可在满足加注高峰增压需求的同时，视日常加注需求的大小而开启单个或多个 压缩机来应对，以节省运行费用，从而具有更大的操作弹性和操作稳定性；

6.压缩机的定期维护和保养不可避免，相比较单压缩机系统，多压缩机并联操作 的设计，有利于在不影响供氢系统正常运行的状态下，轮换检修压缩机；

7.这种并联的设计，无论在压缩机的控制系统，还是工艺管路上，都有利日后根 据需要进一步增加并联的压缩机的数量以扩充供氢系统的增压能力。

供氢系统的数据采集、处理和安全监控系统，将整个高压氢气加注系统的运行状况、 安全监控以及被加注车辆和氢气输送车辆的运行状况纳入统一系统，为加氢站的无人值守 以及多个加氢站、制氢厂、运氢车和燃料电池汽车的统一管理和调度奠定基础，有利提高 整个制氢、运氢、供氢、用氢体系的效率。

处理进度