高压加气站系统建设探讨+数学模型(3)
1.3.2 发展前景广阔
目前，世界能源结构中，人类主要利用的是化石能源，其中石油、天然气、煤炭的消费构成分别为41 、23 和27 。而根据目前所探明的储量和消费量计算，这些能源资料仅可供全世界大约消费170年。具体来说，石油将在40年内耗尽，天然气将在60年内用光，煤炭也只够使用220年。我国一次能源状况也和世界相仿，据国家1999年政府白皮书估计，目前我国石油剩余可采储量为32.736亿吨，可供开采20年；天然气剩余可采储量11704亿立方米，可供开采60年；煤炭剩余可采储量为1145亿吨，可供开采不足百年[17]。由此可见，在人类开发利用能源的历史长河中，以石油、天然气和煤炭等化石能源为主的时期仅是一个不太长的阶段，化石能源被新能源取代是历史的必然。因此，人类必须未雨绸缪，及早寻求替代能源。同时我们也知道，化石能源的大量开发和利用是造成人类生存环境恶化的主要原因之一，如燃烧化石能源所排放出的二氧化碳和含氧硫化物直接导致了地球温室效应和酸雨的产生[18]。21世纪，人类面临着经济和社会可持续发展的双重挑战，在有限资源和环保要求的双重制约下发展经济已成为全球的热点问题，这就要求我们所寻求的替代能源必须是可再生的清洁能源。
而目前随着社会经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，仅我国汽车产量就每年超千万辆，私家车越来越普及，所造成的石油消耗量与环境污染也越来越多越来越严重。在这些严峻的现实环境下，压缩空气作为一种清洁环保的能源，极有可能在不久的将来取代化石燃料，高压加气站取代加油站，气动发动机也将取代燃油发动机，为各种车辆、机械提供动力，并满足人们生活中其他对压缩空气的需求[19]。
除此之外，建设高压加压加气站，在压缩机压缩空气的同时，还伴随产生大量的热量，可以废热利用，将这些热量用于为城市供暖工程作出一些贡献[20]。
1．4 本文的主要内容
第一章为绪论，介绍了课题背景、高压空气的应用现状以及建设高压加气站的意义。
第二章总体规划了高压加气站系统，介绍了高压加气站的工作原理、系统结构、主要设计参数以及设计规范，给出了高压加气站的大概模型和总体布局，让大家对高压加气站有一个宏观的比较直观的认识。
第三章则是高压加气站加气过程研究。从细节方面仔细分析、详细计算，进行工作建模、仿真计算以及试验对比，得到以下结论：增大加气站单个气瓶的容积、提高气瓶内气体存储的压力和增大连接管道的通径是提高加气速度的有效途径。
第四章为压缩机的选用及废热供暖工程。通过计算，考虑各方面因素，选定了合适的空气压缩机，并计算出了压缩过程中能够排放出的热量，将其用于居民供暖，提高能量利用率，节约资源。
2 高压加气站系统建设规划
2．1 高压加气站工作原理及系统结构
为保证气动汽车的续航能力，车载储气瓶必须存储足够的能量。以压缩空气形式所储存的能量的密度与压力相关，在有限的气瓶容积内（小型气动汽车车载储气瓶总容积一般为0.2-0.3m3），存储更多的能量必须有更高的压力，因此，设计中气动汽车车载储气瓶的额定压力一般为30MPa左右[21]。目前，能提供如此高的输出压力的空气压缩机一般为多级活塞式压缩机，输出流量较小，如果直接启动压缩机充气，将需要很长的时间才能将气瓶充至额定压力，不能满足加气站快速充气的需要[22]。考虑到加气站实际的工作是一个间歇的过程，并不是每时每刻都在加气，因此为满足快速充气的需要，加气站可以采用压缩机与大容量高压储气瓶组混合供气的方式，利用站内储气瓶组的大容量保证短时间的高压大流量供气。在这种工作方式下，没有汽车进站加气时压缩机向站内大容量高压储气瓶组充气至额定储气压力（高于车载气瓶额定压力），当有汽车进站加气时，先由站内高压气瓶组向汽车充气，它可以提供充足的高压大流量的高压空气，使车载气瓶在几分钟内即可充满。当某一时段进站加气汽车较多导致站内储气瓶内压力不足时，可再转换为由压缩机慢速直接充气，作为应急补充[23]。
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