(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210704641.X (22)申请日 2022.06.21 (71)申请人 张家港氢云新能源研究院有限公司 地址 215600 江苏省苏州市张家港市杨舍 镇福新 （晨新） 路19号 (72)发明人 何春辉　金碧辉　邹宏伟　赵亚丽　 陈甲楠　王朝　 (74)专利代理 机构 南京苏科专利代理有限责任 公司 32102 专利代理师 朱晓萍 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 113/04(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种加氢站加氢能力的评估方法及其应用 (57)摘要 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。 权利要求书3页 说明书13页 附图1页 CN 115169090 A 2022.10.11 CN 115169090 A 1.一种加氢站加氢能力的评估方法， 其特 征在于： 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V0瓶、 车载氢瓶内氢气的初始 压力P0瓶、 车载氢瓶内胆及其中氢气的初始温度T0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， 0.0 05kg≤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， 0.5 MPa≤ΔP≤5MPa； 设定环境温度T； 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： V0m瓶3+(b‑RT0瓶/P0瓶)V0m瓶2+(aα /P0瓶‑2bRT0瓶/P0瓶‑3b2)V0m瓶 +(b2+bRT0瓶/P0瓶‑aα /P0瓶)b＝0； 方程式二： ρ0瓶＝max(V0m瓶)/M； 式中， ρ0瓶为车载氢瓶中氢气的初 始密度； V0m瓶为车载氢瓶中氢气的初 始摩尔体积； T0瓶为 车载氢瓶内胆及其中氢气的初始温度， P0瓶为车载氢瓶中氢气的初始压力； M为氢气的摩尔 质量， α、 a、 b为彭 ‑罗宾逊状态方程常数， α 为0.9176304， a为26478968kPa ·(cm3/mol)2， b为 16.32658(cm3/mol)， R为气体常数， 值 为8.314460J/(mol·K)； S3:加注等级i， i从1开始； 确定第i级加注的初始信息： 氢罐的有效容积V0罐i、 氢罐中氢气的初始压力P0罐i、 氢罐与 其中氢气的初始温度T0罐i、 氢罐的空罐质量m空罐i； S4:联立方程式三和方程式四， 计算加注一个质量微元Δm前第i级加注的氢罐内的氢气 密度， 所述的方程式三、 四根据彭 ‑罗宾逊状态方程建立； 方程式三： Vm罐i3+(b‑RT罐i/P罐i)Vm罐i2+(aα /P罐i‑2bRT罐i/P罐i‑3b2)Vm罐i+(b2+bRT罐i/P罐i‑aα /P罐i)b＝0； 方程式四： ρ罐i＝max(Vm罐i)/M； 式中， Vm罐i为加注一个质量微元Δm前第i级加注的氢罐中氢的摩尔体积， M为氢气的摩 尔质量； T罐i为加注一个质量微 元Δm前第i级加注的氢罐与其中氢的温度； P罐i为加注一个质 量微元Δm前第i级加注的氢罐中氢的压力； M为氢气的摩尔质量， α、 a、 b为彭 ‑罗宾逊状态方 程常数， α 为0.9 176304， a为26478968kPa ·(cm3/mol)2， b为16.32658cm3/ml， R为气体常数， 值为8.314460J/(mol·K)； S5:联立方程式五和方程式六， 计算加注一个质量微元Δm过程中， 车载氢瓶中气体压缩 所做的功， 方程式五、 六通过理想气体的绝热压缩做 功方程建立； 方程式五： W瓶＝‑β P瓶V瓶γ[V瓶′(1‑γ)‑V瓶(1‑γ)]/(1‑γ)； 方程式六： V瓶′＝V瓶‑Δm/ρ瓶；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115169090 A 2式中， β 为修正系数， 0.8≥β ≥0.7， W瓶为车载氢瓶中加注一个质量微元Δm时气体压缩 过程所做的功； V瓶′为在不考虑气体扩散的前提下， 加注一个质量微元Δm后， 车载氢瓶中原有氢气所 占的体积； γ为氢气的比热比； S6:计算加注的质量微元Δm氢气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； 氢罐的有 效容积相对车载氢瓶的有效容积极大， 气体做功对氢罐及其内部氢气的温度 影响忽略不计， 因此将氢 罐的温度视为恒定的与环境温度相同； Ti罐′＝Ti罐＝T； T罐i′为加注质量微元Δm氢气后氢罐与其内氢气的温度， Ti罐为加注质量微元Δm氢气前 氢罐与其内氢气的温度； 质量微元Δm的氢气经过换热器降温至Tex再被注入至车载氢瓶， 加注一个质量微元Δm 后车载氢瓶及其内氢气的温度计量模型如下 方程式七、 八、 九； 方程式七： T1＝(TexΔm+T瓶m瓶)/(m瓶+Δm) 方程式八： T瓶′＝T瓶+[(T1‑T瓶)cv×(m瓶+Δm)+W瓶]/[(m空瓶c空瓶+(m瓶+Δm)cv]； 方程式九： m瓶＝ρ瓶V瓶； 式中， T1为降温至Tex的一个质量微元Δm加注至车载氢瓶中充分混合后， 车载氢瓶 内氢 气的温度； T瓶′为加注一个质量微元Δm后车载氢瓶与其中氢气的温度； m瓶为加注一个质量 微元Δm前车载氢瓶内氢气的质量； T瓶为加注一个质量微元Δ m前车载氢瓶与其中氢气的温 度； cv为氢气的等压比热容， c空瓶为车载氢瓶内胆材 料的比热容； S7:计算加注一个质量 微元Δm后第i级加注的氢 罐内的压力以及车 载氢瓶内的压力； 第i级加注的氢罐中的压力计量模型如下， 氢罐中的压力计量模型通过彭 ‑罗宾逊状态 方程建立， ρ罐i′＝( ρ罐V罐i‑Δm)/V罐i， Vm罐i′＝M/ρ罐i′， Pi罐′＝RT罐i′/(Vm罐i′2‑b)‑aα /(Vm罐i′2+2bVm罐i′ ‑b)； 式中， ρ罐i′为减少一个质量微元Δm后第i级加注的氢罐中的氢气的密度； Vm罐i′为减少 一个质量微元Δm后， 第i级加注的氢罐中的氢气的摩尔体积； α、 a、 b为彭 ‑罗宾逊状态方程 常数， α 为0.9176304， a为26478968kPa ·(cm3/mol)2， b为16.32658cm3/ml， R为气体常数， 值 为8.314460J/(mol·K)； P罐i′为减少一个质量 微元Δm后第i级加注的氢 罐中的压力； 车载氢瓶的压力计量模型如下， 车载氢瓶中的压力计量模型通过彭 ‑罗宾逊状态方程 建立， ρ瓶′＝( ρ瓶V瓶+Δm)/V瓶， Vm瓶′＝M/ρ瓶′， P瓶′＝RT瓶′/(Vm瓶′2‑b)‑aα /(Vm瓶′2+2bVm瓶′ ‑b)； 式中， ρ瓶′为加注一个质量微元Δm后 车载氢瓶中的氢的密度， Vm瓶′为加注质量微元Δm权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115169090 A 3