[发明专利]一种天然气-氢气动态库容加注管理方法

说明书

本发明公开了一种天然气‑氢气动态库容加注管理方法，通过采用库容综合管理控制系统，实时监控站内氢气库容、天然气库容、天然气和氢气混合气中氢气体积比与浓度比，通过动态调节天然气‑氢气综合加气站的库容和在线混合加注方法，综合利用站内天然气、氢气和电能，实现了灵活应对不同车辆能源需求的目的，前期氢气燃料需求不足时可以将氢气注入天然气供天然气车辆使用，后期氢气燃料需求增加时可以利用电解水制氢和天然气制氢，补充氢气的不足，降低对氢气运输、储存装置的需求，通过氢气、天然气库容双向调节，且根据需求启用一个或多个气体来源与氢气‑天然气混合气预混和在线混合相结合的方式实现更高的投资回报率。

技术领域

本发明涉及加气站领域，特别是涉及一种天然气-氢气动态库容加注管理方法。

背景技术

氢气-天然气综合加气站是一种可同时服务于天然气车辆和氢燃料电池车辆的综合能源补给站。其中，纯氢气可供氢燃料电池车使用；一般的天然气车辆可以使用纯的天然气或者混合了一定浓度氢气的天然气-氢气混合气，气站可提供天然气或天然气-氢气混合气体供天然气车辆使用。传统的氢气-天然气加气站主要不足为：氢气源和天然气源为独立的氢气长管拖车、天然气长管拖车，在面临氢气或天然气储量不足时只能停止对相应车辆的服务。

其中部分综合加气站有一定的氢气和天然气库容相互转化调节的功能，但仅有天然气制氢用于补充氢气，氢气掺混入天然气供天然气车使用，用于补充天然气，不能综合管理站点内所有能源，用于应对不同的需求，且在天然气车辆加气时仅可利用预混的天然气-氢气混合气，或仅在加注时在线混合。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种天然气-氢气动态库容加注管理方法，传统的加气站仅有天然气制氢用于补充氢气，氢气掺混入天然气供天然气车使用，用于补充天然气，不能综合管理站点内所有能源，用于应对不同的需求，且在天然气车辆加气时仅可利用预混的天然气-氢气混合气，或仅在加注时在线混合。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种天然气-氢气动态库容加注管理方法，包括以下步骤：

S1、氢气库容管理：氢气库容根据库容余量和预计的用量进行动态管理，启用一至三个补充来源，当氢气库容Q1低于最大库容Q1max时，通过电解水制氢装置补充氢气库容，当氢气库容远低于Q1max，预计氢气加注量较大，且天然气库容充足时，启用天然气重整制氢装置进一步补充氢气库容。

S2、天然气库容管理：天然气与氢气混合气的来源有2个，混合气的库容根据库容余量和预计用量动态管理，当天然气库容Q1低于最大库容Q2max，且天然气库容中的氢气体积浓度小于ηH2时，库容综合控制器控制氢气注入天然气并进行混合，直到氢气浓度达到天然气车可使用的最大氢气浓度ηH2max或天然气库容达到Q2max。

S3、动态加注管理：当天然气车辆已经在加注气体，且库存天然气混合气中氢气浓度未达到ηH2max时，可启用气体在线混合装置，直接将电解水制氢装置中的氢气注入天然气车辆。

作为本发明的一种优选技术方案，所述S1中所述的氢气库容一至三个补充来源包括管束车运输、电解水制氢和天然气裂解。

作为本发明的一种优选技术方案，所述天然气库容管理中所述的天然气与氢气的混合气体包括管束车运输和注入氢气两个方式。

作为本发明的一种优选技术方案，所述动态加注管理过程中气体在线混合装置将氢气注入天然气车辆中，是依据天然气车辆可使用的氢气混合比上限，即Q2max*η。

作为本发明的一种优选技术方案，所述电解水制氢的过程中，电力来源为太阳能以及风能。

作为本发明的一种优选技术方案，所述S2中库容综合控制器控制氢气注入天然气并进行混合过程中，采用通过流量控制阀门进行控制氢气注入量。