本發(fā)明涉及移動(dòng)制氫設(shè)備，尤其是涉及一種制氫加氫網(wǎng)絡(luò)。

背景技術(shù)：

氫氣作為可再生能源，不僅能效高，而且?guī)缀醪划a(chǎn)生廢棄物，發(fā)展氫氣有望成為提高能效，降低石油消費(fèi)、改善生態(tài)環(huán)境、保障能源安全的重要途徑，那么可持續(xù)、高效率的規(guī)模制氫技術(shù)的開(kāi)發(fā)，已成為氫能時(shí)代的迫切需求。

氫儲(chǔ)能，是近兩年受德國(guó)等歐洲國(guó)家氫能綜合利用后提出的新概念。“十二五”以前沒(méi)有立項(xiàng)，支持項(xiàng)目也是以制氫、發(fā)電、儲(chǔ)氫等過(guò)程單獨(dú)資助的，但“十三五”期間該概念已經(jīng)列入國(guó)家電網(wǎng)公司規(guī)劃。利用氫氣為燃料電池充電，可以將電能通過(guò)高效電解制氫的方式轉(zhuǎn)換成氫氣存儲(chǔ)起來(lái)，之后直接通過(guò)燃料電池轉(zhuǎn)換為電能。氫儲(chǔ)能技術(shù)也被認(rèn)為是智能電網(wǎng)和可再生能源發(fā)電規(guī)模化發(fā)展的重要支撐，并日趨成為多個(gè)國(guó)家能源科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)支持的焦點(diǎn)。

因此，氫儲(chǔ)能在促進(jìn)可再生能源利用和電力轉(zhuǎn)換等方面存在不可忽略的優(yōu)勢(shì)，氫能利用最大的難題是氫氣的壓縮和儲(chǔ)存，這也占了氫能使用成本的90％。

在氫能的應(yīng)用與研發(fā)中，存在以下問(wèn)題：

一般的燃料電池加氫站，主要設(shè)有制氫設(shè)備，氫氣壓縮設(shè)備，儲(chǔ)氫罐和氫氣分配裝置，其中制氫和氫氣壓縮裝置設(shè)備成本較高，造成配置一個(gè)完整制氫加氫站的成本很高，很大程度上影響了氫能利用的推廣利用。

另外針對(duì)不同的加氫站，其服務(wù)范圍內(nèi)的氫氣的需求量不同，會(huì)造成部分加氫站氫氣需求較少，部分加氫站氫氣需求較多，因此不同加氫站內(nèi)會(huì)存在制氫設(shè)備和壓縮設(shè)備閑置或制氫設(shè)備和壓縮設(shè)備無(wú)法滿足需求的問(wèn)題，既浪費(fèi)了設(shè)備資源，又不能靈活協(xié)調(diào)。

因此如何降低加氫站的建設(shè)成本和在氫能利用初始階段根據(jù)需求設(shè)置加氫站是目前建設(shè)加氫站時(shí)亟需解決的問(wèn)題。

中國(guó)專利CN106033818A為解決汽車(chē)加氫站需求不夠的問(wèn)題，公開(kāi)了一種箱式制氫加氫站，廂式制氫加氫站，包括電源廂、制氫廂、壓縮廂、儲(chǔ)氫廂與售氣機(jī)，該電源廂、制氫廂、壓縮廂和儲(chǔ)氫廂各由一個(gè)海運(yùn)集裝箱改裝而成，其中：該電源廂將當(dāng)?shù)氐母邏弘娫崔D(zhuǎn)換為適合本發(fā)明使用的低壓直流電、動(dòng)力電壓以及照明電壓，該制氫廂中設(shè)有依次相接的自來(lái)水接口、水處理設(shè)備、電解槽與氫氣純化裝置，該壓縮廂中具有與上述氫氣純化裝置相連接的低壓緩沖罐、以及與該低壓緩沖罐相連接的壓縮機(jī)，該儲(chǔ)氫廂中具有至少一個(gè)高壓儲(chǔ)氫罐，該高壓儲(chǔ)氫罐通過(guò)單向閥與上述壓縮機(jī)相連，該售氣機(jī)通過(guò)減壓閥與該高壓儲(chǔ)氫罐相連接。該箱式制氫加氫站雖然能移動(dòng)，解決氫氣需求，但是由于其包含部件太多，僅適合加氫站的整體遷移，仍然將各必要部件作為一個(gè)整體，不適用于靈活調(diào)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種制氫加氫網(wǎng)絡(luò)。克服運(yùn)輸氫氣的困難，制氫到用氫距離短；克服原有儲(chǔ)氫難題；由于設(shè)備簡(jiǎn)化。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種制氫加氫網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)包括至少兩個(gè)固定加氫站和一個(gè)移動(dòng)制氫裝置，所述的固定加氫站內(nèi)設(shè)有儲(chǔ)氫裝置，所述的移動(dòng)制氫裝置為各網(wǎng)點(diǎn)的儲(chǔ)氫裝置充氫。

所述的移動(dòng)制氫裝置為車(chē)載式制氫壓縮/轉(zhuǎn)換機(jī)，所述的車(chē)載式制氫壓縮/轉(zhuǎn)換機(jī)根據(jù)各固定加氫站需求，在各固定加氫站間移動(dòng)，所述的固定加氫站為車(chē)載式制氫壓縮/轉(zhuǎn)換機(jī)提供電源、水源，所述的車(chē)載式制氫壓縮/轉(zhuǎn)換機(jī)為固定加氫站提供氫氣和氧氣。

所述的電源轉(zhuǎn)化來(lái)源包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能、核能，以及現(xiàn)有電網(wǎng)。

該車(chē)載式制氫壓縮/轉(zhuǎn)換機(jī)包括制氫裝置、氫氣壓縮/轉(zhuǎn)換裝置和氧氣壓縮/轉(zhuǎn)換裝置，所述的制氫裝置設(shè)有電源接口、水源入口、氫氣出口和氧氣出口，制氫裝置的氫氣出口和氧氣出口分別連接氫氣壓縮/轉(zhuǎn)換裝置和氧氣壓縮/轉(zhuǎn)換裝置。

所述的固定加氫站內(nèi)還設(shè)有儲(chǔ)氧裝置、氫氣分配裝置和氧氣分配裝置；

所述的電源通過(guò)電源接口與制氫裝置連接，所述的水源通過(guò)水源接口為制氫裝置輸水，所述的氫氣壓縮/轉(zhuǎn)換裝置、氧氣壓縮/轉(zhuǎn)換裝置分別與氫氣儲(chǔ)氣裝置、氧氣儲(chǔ)氣裝置連接，所述的氫氣儲(chǔ)氣裝置、氧氣儲(chǔ)氣裝置分別與氫氣分配裝置、氧氣分配裝置連接。

所述的制氫裝置中采用的電解方式為質(zhì)子交換膜水電解或固體氧化物水電解或堿性水電解。

氫氣存儲(chǔ)狀態(tài)為氣態(tài)或液態(tài)。

儲(chǔ)氫方式可以為利用車(chē)載式制氫壓縮機(jī)將氫氣壓縮儲(chǔ)存至高壓罐，或利用車(chē)載式制氫轉(zhuǎn)換機(jī)將氫氣轉(zhuǎn)換為氣態(tài)或固態(tài)注入液態(tài)或固態(tài)儲(chǔ)氫材料中儲(chǔ)存，或?qū)錃庵苯右夯瘍?chǔ)存。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)節(jié)省成本，將原加氫站內(nèi)成本較高的制氫設(shè)備和壓縮設(shè)備制成移動(dòng)式，從而不必在每個(gè)加氫站均設(shè)置制氫設(shè)備和壓縮設(shè)備，對(duì)于制氫加氫網(wǎng)絡(luò)而言，設(shè)備總數(shù)量減少，大大降低了設(shè)備成本，設(shè)備維護(hù)成本，人工成本等；

2)制氫的電能來(lái)源可以是新能源，例如太陽(yáng)能、風(fēng)能和核能等清潔能源，將新能源轉(zhuǎn)化為氫能儲(chǔ)存起來(lái)，有效轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存新能源，還可以利用現(xiàn)有電網(wǎng)電價(jià)低谷時(shí)(晚間)進(jìn)行制氫儲(chǔ)氫，節(jié)省成本；

3)滿足不同固定加氫站的需求，可以根據(jù)需求靈活調(diào)配車(chē)載式制氫壓縮/轉(zhuǎn)換機(jī)，對(duì)于氫氣需求較多的加氫站，可以延長(zhǎng)車(chē)載式制氫壓縮/轉(zhuǎn)換機(jī)在該站的停留時(shí)間，對(duì)于氫氣需求較少的加氫站，則相應(yīng)減少車(chē)載式制氫壓縮/轉(zhuǎn)換機(jī)在該站的停留時(shí)間，制得少量氫氣即可，因此資源得到充分利用，制氫設(shè)備和壓縮設(shè)備閑置的情況很少出現(xiàn)；

4)現(xiàn)有技術(shù)中有的加氫站采用運(yùn)氣罐運(yùn)輸?shù)姆绞綄?duì)加氫站儲(chǔ)氫罐進(jìn)行加氫，會(huì)造成運(yùn)輸過(guò)程中存在安全隱患，而本發(fā)明中車(chē)載式制氫壓縮/轉(zhuǎn)換機(jī)沒(méi)有儲(chǔ)氫裝置，運(yùn)用本發(fā)明后，可以不必采用氫氣運(yùn)輸?shù)姆绞窖a(bǔ)充氫氣，可以直接利用車(chē)載式制氫壓縮/轉(zhuǎn)換機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)制氫，減少運(yùn)輸?shù)牟槐悖?/p>

5)本發(fā)明中的加氫站設(shè)置方式能很好地適應(yīng)現(xiàn)階段即氫能利用初始階段的氫氣需求。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有加氫站示意圖；

圖2為本發(fā)明一種制氫加氫網(wǎng)絡(luò)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例

圖1為現(xiàn)有加氫站設(shè)置圖，顯示加氫站內(nèi)的設(shè)置為：電源連接制氫裝置，制氫裝置之后又分為兩路，分別連接氫氣壓縮設(shè)備和氧氣壓縮裝置，氫氣壓縮裝置后連接儲(chǔ)氫罐和氫氣分配裝置，氧氣壓縮裝置后連接儲(chǔ)氧罐和氧氣分配裝置。這種設(shè)置方式會(huì)造成氫氣需求較少的加氫站設(shè)備閑置，氫氣需求較多的加氫站無(wú)法滿足客戶需求，造成資源無(wú)法合理分配。

與現(xiàn)有加氫站不同，本發(fā)明一種制氫加氫網(wǎng)絡(luò)采用車(chē)載式制氫壓縮/轉(zhuǎn)換機(jī)，將制氫裝置和氣體壓縮裝置制成移動(dòng)式，固定加氫站內(nèi)只包含電源、水源、氣體儲(chǔ)存裝置和氣體分配裝置等，也即將成本相對(duì)較昂貴的設(shè)備制成移動(dòng)式，這樣所需制氫裝置和氣體壓縮裝置的數(shù)量大大減少，減少了設(shè)備成本。

本發(fā)明示意圖如圖2，車(chē)載式制氫壓縮/轉(zhuǎn)換機(jī)靈活運(yùn)行于各固定加氫站之間，根據(jù)不同的加氫站的需求，為加氫站內(nèi)的儲(chǔ)氣罐進(jìn)行制氫壓縮充氫，構(gòu)成制氫加氫網(wǎng)絡(luò)，所述的制氫加氫網(wǎng)絡(luò)內(nèi)包含至少兩個(gè)固定加氫站，該網(wǎng)絡(luò)既滿足各個(gè)加氫站的需求，也使得設(shè)備資源得到充分利用。

具體設(shè)置為：

如圖2所示，該車(chē)載式制氫壓縮/轉(zhuǎn)換機(jī)包括制氫裝置、氫氣壓縮/轉(zhuǎn)換裝置和氧氣壓縮/轉(zhuǎn)換裝置，所述的制氫裝置設(shè)有電源接口、水源入口、氫氣出口和氧氣出口，制氫裝置的氫氣出口和氧氣出口分別連接氫氣壓縮/轉(zhuǎn)換裝置和氧氣壓縮/轉(zhuǎn)換裝置。

該網(wǎng)絡(luò)包括至少兩個(gè)固定加氫站，所述固定加氫站包括電源、水源(圖中未畫(huà)出)、儲(chǔ)氫罐、儲(chǔ)氧罐、氫氣分配裝置和氧氣分配裝置。

所述的電源、水源分別通過(guò)電源接口、水源接口與制氫裝置，所述的氫氣壓縮/轉(zhuǎn)換裝置、氧氣壓縮/轉(zhuǎn)換裝置分別與氫氣儲(chǔ)氣罐、氧氣儲(chǔ)氣罐連接，所述的氫氣儲(chǔ)氣罐、氧氣儲(chǔ)氣罐分別與氫氣分配裝置、氧氣分配裝置連接。

制氫時(shí)：

所述的固定加氫站為車(chē)載式制氫壓縮/轉(zhuǎn)換機(jī)提供電源、水源，所述的車(chē)載式制氫壓縮/轉(zhuǎn)換機(jī)為固定加氫站提供氫氣和氧氣。

車(chē)載式制氫壓縮/轉(zhuǎn)換機(jī)移動(dòng)至固定加氫站，制氫裝置接上電源和水源后，電解制得的氫氣經(jīng)氫氣壓縮/轉(zhuǎn)換裝置處理后輸送至儲(chǔ)氫罐儲(chǔ)存，制氫裝置制得的氧氣經(jīng)氧氣壓縮/轉(zhuǎn)換裝置處理后輸送至儲(chǔ)氧罐儲(chǔ)存；

用戶取用時(shí)，氫氣從儲(chǔ)氫罐輸送至分配裝置輸出，氧氣從儲(chǔ)氧罐輸送至氧氣分配裝置輸出。

實(shí)際運(yùn)行時(shí)，如加氫站1服務(wù)范圍內(nèi)所需氫氣量較大，則將車(chē)載式制氫壓縮/轉(zhuǎn)換機(jī)在加氫站1的停留時(shí)間延長(zhǎng)，使得其儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)氣量滿足一段時(shí)間內(nèi)的氫氣需求；如加氫站2服務(wù)范圍內(nèi)所需的氫氣量較少，則將車(chē)載式制氫壓縮/轉(zhuǎn)換機(jī)在加氫站2的停留時(shí)間縮短，依次類推。若干個(gè)固定加氫站配置一個(gè)車(chē)載式制氫壓縮/轉(zhuǎn)換機(jī)，車(chē)載式制氫壓縮/轉(zhuǎn)換機(jī)在固定加氫站間靈活移動(dòng)，針對(duì)各加氫站的需求，實(shí)時(shí)進(jìn)行制氫壓縮充氫，形成一個(gè)制氫加氫網(wǎng)絡(luò)。

同時(shí)電源的用電來(lái)源可以是新能源，即將不能用于并網(wǎng)運(yùn)行的太陽(yáng)能、風(fēng)能和核能等清潔新能源轉(zhuǎn)化成的電能，轉(zhuǎn)化成氫能儲(chǔ)存起來(lái)。避免了能源的浪費(fèi)。還可以利用現(xiàn)有電網(wǎng)晚間電價(jià)低谷期時(shí)進(jìn)行制氫儲(chǔ)氫，從而降低成本。

儲(chǔ)氫方式可以為利用車(chē)載式制氫壓縮機(jī)將氫氣壓縮儲(chǔ)存至高壓罐，或利用車(chē)載式制氫轉(zhuǎn)換機(jī)將氫氣轉(zhuǎn)換為氣態(tài)或固態(tài)注入液態(tài)或固態(tài)儲(chǔ)氫材料中儲(chǔ)存，或?qū)錃庵苯右夯瘍?chǔ)存。

儲(chǔ)氫罐的儲(chǔ)氫材料可采用儲(chǔ)氫合金等材料。儲(chǔ)氫合金在一定條件下能吸收氫氣，一定條件能放出氫氣。

制氫裝置中制氫方式可采用堿性電解水、固體氧化物電解水以及質(zhì)子交換膜電極(PEM)電解水等方式。質(zhì)子交換膜電解技術(shù)采用非常薄的質(zhì)子交換膜作為電解質(zhì)，裝置簡(jiǎn)單小巧，所制備的氫氣純度高，安全性高。

站內(nèi)設(shè)有多處電源和多個(gè)氫氣分配裝置、多個(gè)氧氣分配裝置，滿足用戶需求。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。