加氢站PLC运行计算、模拟及预测

0 研究背景

氢能产业相比传统能源行业，环保效果非常突出，这种优异的社会效益是民生更需要的。20世纪90年代中期以来，多种因素的汇合增加了氢能经济的吸引力。这些因素包括持久的城市空气污染、对较低或零废气排放的交通工具的需求、减少对外国石油进口的需要、CO

排放和全球气候变化、储存可再生电能供应的需求等。城市公交是有害气体排放最受关注的行业之一。以上海为例，根据相关研究及统计，上海市机动车总数约为430万辆（含外地牌照车），以机动车为主的流动源仍是上海大气污染的重要来源，目前其对上海市PM

污染贡献达到29%，重污染期间的贡献率最高可达39%。

燃料电池汽车在使用过程中实现了“零排放”和高效率，有效地减少了车辆使用带来的环境污染，成为解决城市环境问题的一项重要手段。加快建设低碳城市交通，走低成本、低能耗、低污染、高效率的低碳之路，是汽车企业节约利用资源、保护生态环境、走可持续发展的必由之路。

当然，如果您根据公式，计算出了胎儿的体重不符合标准，也不用太着急，胎儿的发育情况是否良好，还需要医生综合判断。最好的办法是在产检的时候咨询专业的医生，医生会给你一个最佳的解决方案。

从比较法视角来看，在英美法国家，小额诉讼程序是治安法院(庭)适用的非正式程序;在日本等大陆法国家，小额诉讼程序是普通程序、简易程序之外独立的第三种程序;在韩国，小额诉讼程序是普通程序之外的独立程序。基于我国的国情和传统，我国的小额诉讼程序可以借鉴大陆法国家(地区)的日本和我国台湾地区，将其定位于普通程序、简易程序之外的第三种程序，具有独立的程序构造。正如我国著名法学家常怡教授所言:“小额诉讼程序在性质上绝不是简易程序的附属程序，也不是简易程序的分支程序，而是与简易程序相互联系，并且并列存在的一种独立的第一审程序。”［13］

在加氢站快速建设的同时，提高加氢站的性能和技术水平对降低加氢成本，提高加氢效率有着重要作用。其中，加氢站储氢瓶组的分级方法和加注过程的逻辑控制是影响加氢站性能的关键所在。

1 加氢站加注能力的综合计算过程和结果

氢燃料电池物流车，按照35 MPa压力，4个140 L车载氢气瓶计算，每辆车加氢量约10 kg。按照12 h粗略计算，可满足约60辆车的日加氢需求。

氢气压缩能力：配置1台氢气压缩机，氢气压缩机在进气压力12.5 MPa、出口压力45 MPa时排量为500 kg/12 h。

储氢能力：配置9个水容积为1.0 m

瓶式容器组成的储氢瓶组，储氢压力45 MPa，储氢能力250 kg。配置2辆氢气长管拖车固定使用，公称压力20 MPa，储氢能力720 kg。合计：储氢能力为970 kg。

C语言是一种面向过程的结构化程序设计语言，而循环结构是三大基本结构(顺序结构、选择结构、循环结构)中最重要、最复杂、最广泛的一种结构。学好循环结构是学好C语言课程的关键，它是学好数组、指针、函数等内容的基础和前提。在日常工作和生活中通过循环结构的应用可以很方便地解决许多问题。例如，求全班学生课程的总成绩和平均成绩；求任意两个正整数的最大公约数和最小公倍数；九九乘法表的打印输出等。本文将结合作者多年教授程序设计语言的教学实践经验，从课程背景、教学对象与教学现状分析、教学组织实施实践等几个方面来对循环结构教学实践进行探讨。

加注能力：配置双计量35 MPa加氢机1台，流量范围为0~3.6 kg/min/台。

计算过程和结果：考虑进出站调度、检查、记录、加气等时间在内。单辆氢燃料电池公交车的单车加注时间约为15-25 min，其中直接加氢时间约10-15 min。单辆氢燃料电池物流车的单车加注时间约为10-20 min，其中直接加氢时间约5-8 min。

技术的飞速发展已经开始改变人类历史几千年的文明惯性和生活惯性，且这种改变将加速到来。人工智能的社会效应，既可能极善，也可能极恶。前者是大同或天堂;后者是新奴隶社会或人类毁灭，且不可逆。如何对待这种不确定性?在找到预防和控制其负面效应的手段之前，人类是否应该轻易地发展人工智能?

氢燃料电池公交车，按照35 MPa压力，8个140 L车载氢气瓶计算，每辆车加氢量约20 kg。按照12 h粗略计算，可满足约30辆车的日加氢需求。

在氢气完美供应的情况下，按照1台氢气压缩机12 h运转，每日压缩氢气量最大可达500 kg。高压储氢瓶组，储氢能力可达250 kg。按照氢气压缩机每天12 h运转计算，日氢气压缩量约500 kg。

1.5.3 PCR法特异性试验 采用上述反应体系和条件，以华支睾吸虫囊蚴DNA为阳性对照，检测并殖吸虫囊蚴DNA、日本血吸虫DNA、牛带绦虫DNA、猪带绦虫DNA、刚地弓形虫DNA、隐孢子虫DNA、蓝氏贾第鞭毛虫DNA、溶组织内阿米巴DNA和蛔虫DNA，以双蒸水为模板做空白对照，进行PCR反应观察交叉反应。

以500 kg加氢站为例，站内配备500 kg/12 h(12.5 MPa氢源压力)的45 MPa压缩机撬1台及配套冷水机组，35 MPa双枪双计量加氢机1台及配套冷水机组（配套换热器），45 MPa的9 m

储氢瓶组1套，卸气柱1台，顺序控制盘1台，氮气吹扫/仪表风阀组1台，放散系统1套，站控系统1套及其他配套加氢设施。

加氢速率：氢燃料电池车在加注过程中，由于氢气的压缩机性能随着车载瓶压力的升高，温度会逐渐升高。为了安全起见，规范要求车载瓶在加注终了温度不应大于85℃。而通过加氢站储氢瓶组串氢，其实主要限制流速的原因在于加注温度。为了在保证安全的前提下进一步提高加注速度，在加氢机前配置了快速加注预冷系统。预冷系统出水温度最低到-15℃，在加注速度2 kg/min时，燃料电池车加注完成温度也较低，距离规范要求的上限还有很高的安全系数。最大加注速度在预冷前提下可以达到3.6 kg/min。图1为实际运行中的加注速度曲线，如图1所示即使在炎热的夏天，平均速度可以维持在2 kg/min以上。

杨宇冠（1956-），男，江苏东台人，中国政法大学诉讼法学研究院二级教授，法学博士，博士生导师；通讯作者

2 站内储罐内部质量的实时计算及画面检测

储氢瓶组内氢气剩余质量是满足加氢站高效运行和灵活调度的保证，高压工况下，理想气体方程便不再适用，需要通过压缩因子求得不同压力和温度下氢气的密度，计算结果可以通过上位机在中控室进行显示，计算方案为：

其中，M：氢分子摩尔质量；p：氢气压力（MPa）；Z：压缩因子；R：气体常数（8.314）；T：氢气温度（K）；ρ：氢气密度（kg/m

）；vij：常数见表1；v：储氢瓶组水容积（m

）。

计算公式为m=ρv（m为氢气质量，ρ为氢气密度，v为瓶组容积）

通过上述计算方案可知，根据温度和压力可以实时检测储氢瓶组剩余氢气质量。在上位机显示如图2。

3 储氢装置循环周期的累积及折算方案

本方案中储氢瓶组寿命及储气状态的安全监控系统实时监控储氢瓶组内的压力，并通过对比，计算储氢瓶组内压力波动幅度超过设定值的次数，以此来预期瓶组的使用寿命。当瓶组内的压力上下波动次数超出范围后，上位机发出预警，提醒站内人员及时进行检验。

试验中记载作物各生育期，并观察记载生育期性状长势及变化情况。收获中期测定不同处理果树生长性状，分析增产原因，进行数理统计分析。

具体方法如下：

图3中P1为储氢瓶内的初始压力，P

为循环判断中参考的低点值，P

为循环判断中参考的高点值，P

为波动的最大范围，当压力储氢瓶内的压力上升或者下降波动范围时，储氢瓶波动次数加1，当波动次数接近瓶组检测周期所要求的循环次数时，提示瓶组寿命预警，需要检查或保养。

4 燃料电池车载储氢瓶内温度模拟

为了保证燃料电池车在整个加注过程中的安全性，需要严格控制燃料电池车载瓶内的压力和温度，规范对于加注压力和加注温度有严格的规定。可以利用气体的特性，通过压力变送器时刻检测车载瓶的压力，但是在加注过程中燃料电池车处于停车状态，且35 MPa加注不具备红外通信功能，不能时刻检测车载瓶的压力温度，需要通过一定的算法和模型在上位机时刻显示车载瓶的温度。计算方案为：

1）车辆加注前通过扫码枪将车载瓶容积v记录在系统中；

2）读取加氢枪连接车载瓶时压力值（初始压力），叠加环境温度（加氢机内）利用第3节的算法，计算车载瓶初始质量m

；

3）加注到一定压力P

(实际加注过程中取每5 MPa计算反馈一次车载瓶温度)时读取流量计的加注质量m

，根据车载瓶容积v计算此时车载瓶内氢气密度ρx；

通过换算温度T

=f（Z，R，p

），可以实时模拟计算加注过程中车载瓶内温度。在温度达到设定值时报警，减慢加注速度，达到阈值时联锁停止加注，从根本上保证加注过程的安全（见图4）。

5 结论

综上所述，为了提高加氢站加注过程中安全性、调度的便捷性，本文主要对高压储氢瓶组剩余氢气质量、循环周期及燃料电池加注温度进行了分析，将模拟得到的数值结合实际运行数据进行对比，验证模拟在实际氢气加注过程中的有效性，研究结果可以为加氢站氢气加注和安全策略的制定提供一定的理论基础。

［1］于宏源.初析全球清洁能源治理的趋势［J］.联合国研究，2014.

［2］孟翔宇.中国氢能产业高质量发展前景［J］.科技导报，2020.

［3］周鑫.车载储氢罐加注过程的模拟与性能预测［D］.武汉理工大学，2020.

［4］郭进兴.高压氢循环试验系统温度控制与能耗优化设计方法研究［D］.浙江大学，2015.

［5］王旭.高压储氢罐充放气过程的热效应模拟与性能预测［D］.武汉理工大学，2018.