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      加氫站流程和配置技術(shù)現(xiàn)狀與展望*

      2021-11-03 09:39:54顧玲俐吳一梅尹立坤藺新星陳建業(yè)邵雙全
      新能源進(jìn)展 2021年5期
      關(guān)鍵詞:長管拖車預(yù)冷

      顧玲俐,吳一梅,尹立坤,藺新星,陳建業(yè),邵雙全

      加氫站流程和配置技術(shù)現(xiàn)狀與展望*

      顧玲俐1,吳一梅2,尹立坤1,藺新星1,陳建業(yè)2,邵雙全2?

      (1. 中國長江三峽集團(tuán)有限公司 科學(xué)技術(shù)研究院,北京 100038;2. 華中科技大學(xué)能源與動力工程學(xué)院,武漢 430074)

      加氫站(HRS)是氫能高效利用的重要環(huán)節(jié),是促進(jìn)燃料電池汽車行業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施。本文介紹了外供氫加氫站一般系統(tǒng)流程及配置方法;整理了國內(nèi)外關(guān)于系統(tǒng)流程的優(yōu)化措施,其中包括常規(guī)系統(tǒng)的部件(如長管拖車、站側(cè)儲罐配置及預(yù)冷系統(tǒng))的配置優(yōu)化,以及非常規(guī)部件的新型系統(tǒng)(如噴射器、渦流管或膨脹機(jī))的集成;最后對未來優(yōu)化方向進(jìn)行了展望。

      加氫站;加氫流程;配置優(yōu)化;儲罐配置

      0 引 言

      氫氣來源廣泛,燃燒產(chǎn)物無污染,有望成為未來的主要能源載體之一。在當(dāng)前階段,氫能源主要與燃料電池配合使用,在交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)揮作用。盡管目前氫燃料電池汽車已經(jīng)商業(yè)化,但是進(jìn)一步推廣還需相當(dāng)數(shù)量的加氫站(hydrogen refueling station, HRS)建設(shè)。2020年中國汽車工程學(xué)會發(fā)布了中國《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》,更新了加氫站建設(shè)目標(biāo),原先設(shè)定2025年和2030年的加氫站數(shù)量分別從300座和1 000座提高到1 000座和5 000座[1]。

      過去幾年世界范圍內(nèi)加氫站的數(shù)量快速增長,如圖1所示。截至2020年底,全球有553座[2]加氫站投入使用,我國也已建成118座,分布在20個省市[3]。盡管全球范圍內(nèi)加氫站數(shù)量逐漸增多,但仍處于起步階段。

      加氫站發(fā)展的主要制約因素之一是成本高昂,總成本占?xì)錃夥峙涑杀镜囊话胍陨蟍4]。加氫站總成本包括建設(shè)成本和運(yùn)營成本。一個加氫站初始投資在1 600萬元~ 2 000萬元(不包括土地成本),是充電站的3倍以上[5]。運(yùn)營成本相對較小,但是也不容忽視。目前國內(nèi)大部分加氫站為撬裝示范站[6],其規(guī)模小,系統(tǒng)配置簡單,運(yùn)行較粗放,節(jié)能和經(jīng)濟(jì)性暫時無法保障。

      圖1 世界加氫站數(shù)量發(fā)展[2]

      通過加氫站系統(tǒng)流程和配置優(yōu)化,可以最大限度地降低總成本。目前關(guān)于加氫站系統(tǒng)配置優(yōu)化方面的研究相對較少[7-8]。本文分析了外供氫加氫站現(xiàn)有系統(tǒng)流程和配置方法,然后整理了國內(nèi)外關(guān)于系統(tǒng)流程及配置的優(yōu)化方法,其中包括常規(guī)優(yōu)化方法及新型的加氫流程,最后對未來優(yōu)化方向進(jìn)行展望。

      1 一般系統(tǒng)流程和配置

      在市場初期,外供氫型加氫站使用較多,加注系統(tǒng)一般由以下部分組成:氫氣供應(yīng)源(長管拖車),壓縮機(jī),站側(cè)儲罐(包括高壓儲罐、中壓儲罐等),減壓閥,預(yù)冷系統(tǒng)及加氫機(jī)。當(dāng)然,除了加注系統(tǒng),加氫站還包含控制系統(tǒng)和安全等系統(tǒng),在此不做討論。

      根據(jù)加氫站的加注方式不同,產(chǎn)生了不同的系統(tǒng)流程和配置方式,見圖2。

      壓縮機(jī)直接增壓加注系統(tǒng)(圖2a)中不需要站側(cè)儲罐,適用范圍較小。站側(cè)高壓儲罐降壓加注系統(tǒng)(圖2b)中,高壓儲罐可以是單儲罐或者多儲罐,后者稱為級聯(lián)儲罐,通常使用3 ~ 9級,其中3級應(yīng)用最為廣泛。增壓壓縮機(jī)直接加注系統(tǒng)(圖2c)和增壓壓縮機(jī)儲氫加注系統(tǒng)(圖2d)[9]一般需要兩套壓縮機(jī),經(jīng)濟(jì)性較差,適用于35 MPa和70 MPa共存的加氫站或者改造站[4]。

      長管拖車通常將20 MPa[10]左右的氫氣運(yùn)輸至加氫站,通過壓縮機(jī)增壓將氫氣直接加注到車載氣瓶(圖2a);或者先壓縮至高壓,存儲在高壓儲罐(圖2b),再降壓加注;或者先加壓送至中壓,再通過增壓壓縮機(jī)進(jìn)行加注(圖2c);或者經(jīng)過兩級壓縮分壓儲存,再降壓加注(圖2d)。當(dāng)長管拖車壓力降至約5 MPa[11]后,被另一輛長管拖車取代。而在加注過程中,由于壓縮熱效應(yīng)等原因,車載氣瓶溫度急劇上升[12],影響氣瓶安全和加注質(zhì)量,因此加注前一般會采用預(yù)冷器對氫氣進(jìn)行降溫。

      圖2 不同類型加注方法

      此外,在壓縮機(jī)排氣溫度較高時,可能還會在壓縮機(jī)進(jìn)出口配置冷卻系統(tǒng)。

      2 加氫站系統(tǒng)流程和配置優(yōu)化方法

      加氫站設(shè)備類型相對較少,已經(jīng)有大量的研究針對組成部分進(jìn)行個體性能提升(長管拖車[13-14]、壓縮機(jī)[15]、站側(cè)儲罐[16]、加氫機(jī)[17]),在此不再贅述。本文主要關(guān)注系統(tǒng)流程改進(jìn)、參數(shù)配置優(yōu)化及新型技術(shù)加入等對加氫站能耗及成本的影響。

      2.1 長管拖車

      加氫站長管拖車一般采用租用的形式,但是其參數(shù)配置和操作策略會影響運(yùn)營成本。

      長管拖車配置必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于尺寸及載荷要求,因此其有效載荷受到長管材料和壓力制約。國內(nèi)一般采用20 MPa鋼制長管,而國外已經(jīng)開發(fā)出更高的運(yùn)輸壓力(50 MPa)[13]的長管。由于長管本身具有壓力,REDDI等[18]提出采用長管拖車作為一級加注氣源,以減少壓縮能耗和高壓儲罐容積要求,降低成本。為進(jìn)一步降成本,REDDI等[11]提出長管拖車壓力整合技術(shù),即在非高峰期間,用壓縮機(jī)將氫氣從低壓長管轉(zhuǎn)移到其他長管,加注時壓縮機(jī)從較高壓力長管進(jìn)行吸氣。吸氣壓力越高則氫氣密度越大,相同質(zhì)量流量所需壓縮機(jī)尺寸越小,成本越低。結(jié)果顯示對于450 kg/d的加氫站,壓力整合可節(jié)約40%的加氫站成本。為延長長管使用壽命和節(jié)約閥門成本,REDDI等[19]進(jìn)一步提出了兩級壓力整合技術(shù)——將長管拖車內(nèi)的長管分為兩級,只有第2級對第1級進(jìn)行氫氣補(bǔ)充。趙磊[20]進(jìn)一步研究了不同的長管拖車操作策略、長管級數(shù)的影響,最后得出最佳的拖車分級數(shù)量為4,最優(yōu)的拖車操作策略為采用當(dāng)前壓力最高的長管作為高壓儲罐的補(bǔ)氣氣源、采用當(dāng)前壓力最低的長管作為長管拖車的自增壓氣源、并采用當(dāng)前壓力最高的長管對車輛進(jìn)行加注。

      2.2 站側(cè)儲罐

      壓縮機(jī)與儲罐兩個組件相互依賴,在具備較大站側(cè)儲罐時,僅需要較小流量的壓縮機(jī)就可以滿足連續(xù)的車輛加注需求,反之亦然[18]。壓縮機(jī)價格昂貴,其成本占了加氫站成本的一半左右[21],站側(cè)儲罐系統(tǒng)成本其次。

      站側(cè)儲罐配置方式,如級數(shù)、容積和壓力,一起決定了站側(cè)儲罐氫氣儲量,不僅影響著壓縮機(jī)尺寸,還影響著加氫過程取氣質(zhì)量分配和補(bǔ)氫過程的能耗。表1總結(jié)了學(xué)者們在站側(cè)儲罐配置方面的研究。

      (1)級數(shù)配置。級聯(lián)儲罐級數(shù)越多,則儲罐切換的次數(shù)越多,加注時與車載氣瓶的壓差越小,熵產(chǎn)越小,但是系統(tǒng)越復(fù)雜。

      多位學(xué)者對單儲罐和多儲罐加注系統(tǒng)進(jìn)行?[22]、能耗[23]、熵產(chǎn)[24]以及加氫時間等方面的分析,發(fā)現(xiàn)級聯(lián)系統(tǒng)具有?破壞小、熵產(chǎn)小及能耗低的優(yōu)點,但是關(guān)于加氫時間影響則說法不一致[24]。

      ROTHUIZEN等[25]分析了加氫站的能耗與高壓儲罐級數(shù)的關(guān)系。從單級增加到8級儲罐時,單個儲罐加注周期的能耗指數(shù)級遞減,每增加一級,節(jié)能量也指數(shù)級遞減。當(dāng)級數(shù)小于3時,增加級數(shù)節(jié)能顯著;而當(dāng)級數(shù)大于5時,節(jié)能量不到4%,因此,其認(rèn)為級聯(lián)系統(tǒng)的最佳級數(shù)為3或4。此外,REDDI等[18]還研究了不同高壓儲罐數(shù)量和級數(shù)配置對總成本/氫氣利用率的影響。針對相同最高壓力及容積的高壓儲罐,分析了16種不同配置,認(rèn)為最佳配置為4級,其次是5級。

      相比單級系統(tǒng),級聯(lián)系統(tǒng)可以降低壓縮機(jī)功耗和預(yù)冷機(jī)組能耗[25],但是級數(shù)增加會增大系統(tǒng)復(fù)雜程度和配套設(shè)備(如管道及閥門)成本,儲罐級數(shù)設(shè)置需綜合考慮這兩方面因素。

      (2)容積配置。級聯(lián)儲罐系統(tǒng)容積影響加氫時候節(jié)流溫升和制冷能耗,同時影響各級取氫質(zhì)量,從而進(jìn)一步?jīng)Q定補(bǔ)氫時壓縮機(jī)能耗。

      ELGOWAINY等[26]采用相同配置的級聯(lián)儲罐組(見表1)的情況下,通過擴(kuò)展組數(shù)來滿足不同規(guī)模加氫站需求,然后對長管拖車、壓縮機(jī)和級聯(lián)儲罐的總成本進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明,無論加氫站大小,級聯(lián)儲罐最佳總?cè)萘勘认嗤?,約為平均日需求的15%,而壓縮機(jī)的最佳小時容量約為加氫站平均小時需求的兩倍。TALPACCI等[27]研究了三級級聯(lián)系統(tǒng)容積對預(yù)冷能耗的影響:在500 ~ 2000 L范圍內(nèi),隨著總?cè)莘e的增大,預(yù)冷能耗逐漸增大,隨后容積繼續(xù)增大時預(yù)冷能耗趨于飽和,典型總?cè)莘e為1 260 L,最優(yōu)容積比為3∶3∶25。ROTHUIZEN等[25]發(fā)現(xiàn),當(dāng)儲罐數(shù)小于5時,減小高壓級儲罐容積節(jié)能率約為1% ~ 2.7%。當(dāng)儲罐數(shù)大于5時,能耗反而增加,三級級聯(lián)系統(tǒng)節(jié)能效果最好。BLAZQUEZ-DIAZ[28]考慮初始成本和運(yùn)行成本,研究了儲罐容積對生命周期內(nèi)的成本的影響,在兩級儲罐系統(tǒng)分析中,最優(yōu)容積比為1∶4。當(dāng)選擇多級儲罐時,最佳的儲罐級數(shù)為4個或最多5個,最優(yōu)總?cè)莘e為1 600 L,最高壓力儲罐容積是其余儲罐容積的4倍。趙磊[20]認(rèn)為對于三級儲氣而言,儲罐最佳容積比可以是1∶1∶1或3∶3∶2。

      可見,盡管不同研究者得出的最優(yōu)容積比不盡相同,但普遍認(rèn)為存在最優(yōu)的容積比。

      (3)壓力配置。壓力配置包括儲罐名義壓力、最高運(yùn)行壓力、最低運(yùn)行壓力、切換壓差等參數(shù)。名義壓力取決于儲罐技術(shù),影響著儲罐成本。最高運(yùn)行壓力可以與名義壓力相同或不同。最高運(yùn)行壓力、最低運(yùn)行壓力以及切換壓差,均會影響運(yùn)行能耗。

      表 1 站側(cè)儲罐優(yōu)化方法

      ROTHUIZEN等[25,31]在儲罐尺寸不變時,減少各級的較高壓級壓力,并對比減壓前后能耗的變化。降低較高壓級壓力后,補(bǔ)氣時壓縮機(jī)壓比降低,功耗降低,出口溫度降低,制冷能耗減少。除了單儲罐系統(tǒng)節(jié)能量稍小,其他多級(2 ~ 8級)系統(tǒng)節(jié)能4% ~ 5%。其認(rèn)為在站內(nèi)設(shè)置3級或4級時,級聯(lián)系統(tǒng)優(yōu)化壓力可能是最好的解決方案,3級時,最佳壓力為35 MPa、65 MPa、87.5 MPa;4級時各級壓力分別為35 MPa、55 MPa、71 MPa、84 MPa。FARZANEH等[24]以熵產(chǎn)最小化為目標(biāo),得出最佳工況下,對應(yīng)各級壓力分別為8.88 MPa、20.35 MPa、37 MPa。然而,該研究針對的是固定面積孔口節(jié)流系統(tǒng),并未進(jìn)行加氫流量調(diào)節(jié),這在成熟的加氫站中較為少見。

      2.3 預(yù)冷系統(tǒng)

      加氫站制冷能耗來自壓縮機(jī)出口冷卻和進(jìn)入車載氣瓶前的氫氣預(yù)冷,其中氫氣預(yù)冷程度影響加注時間及最終加注狀態(tài),受到較多關(guān)注。

      預(yù)冷系統(tǒng)有負(fù)荷間歇產(chǎn)生、負(fù)荷波動大、氫氣溫降大的特點。同時,加氫協(xié)議要求預(yù)冷系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)且要保持氫氣出口溫度穩(wěn)定。如果預(yù)冷系統(tǒng)設(shè)計成在極端條件下提供所需的加注參數(shù),會導(dǎo)致很高的設(shè)備成本[32]和運(yùn)營成本。報告顯示,在德國運(yùn)行的加氫站預(yù)冷能耗可以超過10 kW?h/kg H2,對應(yīng)1美元/kg H2以上的運(yùn)營成本。在非常低的站利用率下,預(yù)冷能耗成本可以高達(dá)5美元/kg H2[33]。

      PIRAINO等[34]在T20預(yù)冷基礎(chǔ)上增加二級冷卻系統(tǒng),提供?40℃的預(yù)冷溫度。加氫時,采用一級冷卻提供大部分冷量,二級冷卻進(jìn)行氫氣溫度精確控制。JENSEN等[35]研究了三種不同的氫氣冷卻方案:單級冷卻、減壓閥后兩級和減壓閥前后各一級。在蒸發(fā)溫度分別為?5℃和?45℃的雙級換熱配置下時,減壓閥后兩級冷卻時總成本最低,比單級冷卻的成本低45%,而單級冷卻占據(jù)空間最少。但是文中沒有考慮雙級制冷系統(tǒng)導(dǎo)致的成本增加。ELGOWAINY等[33]對比了大熱容和緊湊型換熱器的預(yù)冷系統(tǒng),對于一個200 kg/d的加氫站,最佳制冷系統(tǒng)配置為13 kW制冷機(jī)和1 400 kg的換熱器,設(shè)備總成本為70 000美元。在一個充分利用的加氫站,制冷系統(tǒng)總成本(包括運(yùn)行)估計為0.5美元/kg H2,其中約2/3為換熱器成本。該系統(tǒng)直接利用鋁換熱器作為熱容,導(dǎo)致?lián)Q熱器尺寸較大,成本較高。

      2.4 新型加氫流程

      上述常規(guī)加氫流程很難實現(xiàn)較大的能耗及成本降低,部分研究者希望通過引入新的零部件或提出新型加氫流程來實現(xiàn)較大幅度的改善。

      (1)集成噴射器的加氫流程

      噴射器可以回收高壓流體膨脹過程中損失的部分動能。通過將噴射器集成到加氫系統(tǒng)中,利用高壓氫氣引射低壓氫氣,可以實現(xiàn)高壓能量的高效利用和膨脹功回收,還可以降低低壓儲罐的儲氫壓力(如圖3所示)。WEN等[36]采用計算流體動力學(xué)方法研究噴射器在不同工況下對氫氣的引射效果。在一次流90 MPa、背壓36 ~ 48 MPa時,引射比為0.75,從低壓儲罐引射所占質(zhì)量可達(dá)10%。ROGIé等[37]采用遺傳算法,對集成噴射器的加氫過程進(jìn)行全數(shù)值優(yōu)化。結(jié)果顯示,如果只在背壓高于低壓罐的情況下開啟噴射器,可以增加12%的低壓罐充注量,減少6%的加注時間。

      圖3 集成噴射器的加氫流程

      Fig. 3 Hydrogen refueling process integrated with ejector

      ROGIé等[38]進(jìn)一步研究級聯(lián)儲罐系統(tǒng)應(yīng)用噴射器的可行性,并對比了膨脹閥系統(tǒng)、直接加氫(高壓引射多級低壓)系統(tǒng)和混合加氫(逐級引射)系統(tǒng)。結(jié)果表明,相對于膨脹閥系統(tǒng),混合加氫系統(tǒng)在兩個儲罐時可使壓縮能耗降低6.5%,但隨著儲罐級數(shù)增加,節(jié)能效果變差。直接加氫系統(tǒng)可以縮短加氫時間,但是會導(dǎo)致能耗增加??偟恼f來,噴射器能否節(jié)能以及節(jié)能程度,與系統(tǒng)配置形式有關(guān)。

      (2)集成渦流管的加氫流程

      渦流管可以將壓縮氣體分成冷熱兩股低壓氣流,具有重量輕、無運(yùn)動部件等優(yōu)點。CHEN等[39]提出了兩種集成渦流管的加氫流程(如圖4)。與傳統(tǒng)的蒸汽壓縮制冷方式相比,渦流管預(yù)冷方式具有較低的設(shè)備投資和運(yùn)行成本。數(shù)值計算結(jié)果表明,在典型氫氣加注工況,渦流管具有能量分離效應(yīng),在加氫系統(tǒng)中有應(yīng)用的潛力。但文章僅在加氫工況下進(jìn)行了概念驗證。

      圖4 集成渦流管的加氫流程

      (3)集成膨脹機(jī)的加氫流程

      鑒于加氫站的預(yù)冷能耗大,POST等[40]提出采用渦輪膨脹機(jī)來回收膨脹功,進(jìn)行氫氣加壓和氫氣預(yù)冷,見圖5。在40℃環(huán)境溫度下,等熵效率為40%的膨脹機(jī)就可將氫氣冷卻至?40℃。

      圖5 集成膨脹?壓縮機(jī)加氫流程1

      Fig. 5 Hydrogen refueling process 1 integrated with turbine- compressor

      YOSHIDA等[41]進(jìn)一步研究了小型集成渦輪膨脹機(jī)在加氫系統(tǒng)的應(yīng)用,將膨脹功用于膨脹機(jī)入口的壓力提升,見圖6。在該系統(tǒng)中,壓縮機(jī)將82 MPa的氫氣壓縮至104 MPa,然后進(jìn)入冷卻器冷卻至10 ~ 20℃。冷卻后的氫氣進(jìn)入膨脹機(jī)中直接膨脹降溫,該系統(tǒng)預(yù)冷節(jié)能達(dá)87%。與現(xiàn)有預(yù)冷系統(tǒng)相比,該系統(tǒng)還具有緊湊性高、初始成本和運(yùn)行成本低、系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)的特點。

      圖6 集成渦輪膨脹機(jī)的加氫流程2

      Fig. 6 Hydrogen refueling process 2 integrated with turbine- compressor

      3 總結(jié)與展望

      加氫站目前處于發(fā)展初期,初始投資和運(yùn)行能耗相對較高。除了進(jìn)行部件單體性能優(yōu)化,系統(tǒng)流程及配置對成本和能耗的影響也非常突出,應(yīng)加強(qiáng)進(jìn)一步研究:

      (1)長管拖車配置形式及操作策略影響加氫站運(yùn)行能耗,除了長管單體研究,還需要進(jìn)行操作策略的探索,以提高氫氣利用率;目前長管返回壓力較高,除了壓縮機(jī)優(yōu)化,還可以考慮通過引射、熱管或者蓄熱等技術(shù)提高氫氣利用率。當(dāng)前長管技術(shù)僅適用于發(fā)展初期的小型加氫站,隨著加氫站等級提高,需要加強(qiáng)其他高效運(yùn)輸方式的研究,如高壓低溫氣氫及液氫等。

      (2)儲罐?壓縮機(jī)系統(tǒng)配置參數(shù)(級數(shù)、容積、壓力范圍)較多,參數(shù)設(shè)置范圍較大,對設(shè)備成本及能耗(包括壓縮、預(yù)冷)影響較復(fù)雜,目前沒有獲得統(tǒng)一的最優(yōu)配置結(jié)論。實際應(yīng)用中,可根據(jù)具體加氫站設(shè)計要求,結(jié)合當(dāng)前技術(shù)水平獲得合理的參數(shù)范圍,并且盡量以加氫站整體(包括預(yù)冷系統(tǒng)、加氫機(jī)等)為對象,采用優(yōu)化分析方法進(jìn)行能耗、初始投資的整體優(yōu)化。

      (3)加氫站制冷能耗來自壓縮機(jī)出口冷卻和進(jìn)入車載氣瓶前的氫氣預(yù)冷。應(yīng)研究如何減少制冷負(fù)荷和提高制冷系統(tǒng)性能來減少制冷能耗,例如:減少壓縮機(jī)排氣溫度和減壓閥前后溫升以減少制冷系統(tǒng)冷卻負(fù)荷;改進(jìn)加注方法來提高預(yù)冷溫度;加強(qiáng)站內(nèi)熱管理,盡可能利用既有冷源如液氫或自然冷源來抵消部分熱負(fù)荷;嘗試采用先進(jìn)制冷技術(shù)來提升制冷性能等。

      (4)相對于常規(guī)配置優(yōu)化方法,新型技術(shù)的加入可實現(xiàn)更大成本改善,但是新型技術(shù)相關(guān)研究一般處于初級階段,并且由于氫氣性質(zhì)特殊,對于新技術(shù)可靠性要求更為嚴(yán)格,所以這些技術(shù)還需要大量的研究投入。

      除了系統(tǒng)及配置的優(yōu)化,加注協(xié)議和運(yùn)行策略也會影響成本及能耗,也應(yīng)該引起重視。

      [1] 中國汽車工程學(xué)會. 節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2020.

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      Status and Prospect of Process and Configuration Technology for Hydrogen Refueling Station

      GU Ling-li1, WU Yi-mei2, YIN Li-kun1, LIN Xin-xing1, CHEN Jian-ye2, SHAO Shuang-quan2

      (1. Institute of Science and Technology, China Three Gorges Corporation, Beijing 100038, China;2. School of Energy and Power Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China)

      Hydrogen refueling station (HRS) is a key link toward the efficient utilization of hydrogen energy, and an important infrastructure promoting the development of the fuel cell vehicle industry. In this paper, the general process and configuration of the off-site HRS were introduced. The research status on the optimization methods was reviewed, which includes conventional optimization approaches (configuration optimization on tube-trailer, station-side storage system, and pre-cooling system) and novel systems integrated with unconventional components (ejector, vortex, and expander). At last, future research directions were prospected.

      hydrogen refueling station; hydrogen refueling process; configuration optimization; tank configuration

      2095-560X(2021)05-0418-08

      TK91

      A

      10.3969/j.issn.2095-560X.2021.05.008

      顧玲俐(1990-),女,博士,主要從事加氫站流程優(yōu)化及關(guān)鍵技術(shù)研究。

      邵雙全(1975-),男,博士,教授,主要從事高效熱濕環(huán)境控制理論及在舒適性空調(diào)、食品保質(zhì)貯運(yùn)加工全程冷鏈、電子產(chǎn)品及數(shù)據(jù)中心冷卻等方面應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)研究。

      收稿日期:2021-05-21

      2021-06-16

      中國長江三峽集團(tuán)有限公司科研項目(202103002)

      邵雙全,E-mail:shaoshq@hust.edu.cn

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