电解水制氢装置、电解水制氢装置的操控方法、电子设备与流程docx

  电解水制氢装置、电解水制氢装置的操控方法、电子设备与流程1.本发明涉及电解水制氢技术领域，详细而言，涉及一种电解水制氢装置、电解水制氢装置的控制办法、电子设备。背景技术：2.在当前环境污染以及化石能源逐渐枯竭的形势下，氢(气)能作为一种清洁的二次能源，近年来受到广泛关注。水电解制氢挺直利用电能将水分解猎取氢气，是一种污染小、纯度高的氢气制取方式，特殊是采纳“可再次生产的能源发电+水电解制氢”的方式，具有零污染、零碳排放的优势，是当前解决风电、光伏等新能源消纳瓶颈、实现新能源转型的焦点。3.因为电解水制氢效率较低，现有的新能源电解水制氢系统，仍多采纳增强储能装置、网电接入等方式平抑风、光等新能源的波动性、间歇性，以维持制氢功率稳定，这样也将带来囫囵系统成本的提高。而现有的电解水制氢装置对于新能源波动功率的挺直接入，响应能力不够，甚至导致电解槽无法正常工作，受到功率波动影响，电解水装置的频繁启停不仅影响氢、氧浓度的变幻而且启动速率会下降，进而影响氢气的产量、质量和生产平安。目前，现存技术中的电解水制氢装置难以实时调节至与波动的新能源发电功率相适配，并且，仍缺少适应新能源发电下宽功率波动输入的电解水制氢装置及其优化配置办法。4.目前，电解水制氢技术已较为成熟，例如，碱性电解水制氢，质子交换膜(pem)电解制氢和高温固体氧化物制氢。其中，碱性电解水制氢技术最为成熟，成本最低，普通碱性电解槽的电解功率区间为额定功率的20％II150％(部分碱性电解槽最高功率可达到额定功率的200％)，当输入功率低于额定功率的20％时，会影响氢气的产量、质量和生产平安。虽然pem电解水制氢装置工作范围广，但是成本也较高；高温固体氧化物制氢技术方面的要求高温度高压力的工作条件，应用场景范围小，目前处于实验阶段。此外，与pem电解槽相比，碱性电解槽的用法寿命更加长，每年的维护成本更低。技术实现要素：5.本发明实施例提供了一种电解水制氢装置、电解水制氢装置的控制办法、电子设备，以起码解决有技术中波动输入功率下，制氢装置全功率范围消纳功的技术问题。6.按照本发明实施例的一个方面，提供了一种电解水制氢装置，包括直流母线、碱性电解制氢装置、质子交换膜pem电解制氢装置、热交换器和控制单元，其中：上述热交换器，与上述碱性电解制氢装置的碱性电解槽衔接，以及与上述pem电解制氢装置的pem电解槽衔接，用于在检测上述碱性电解槽和上述pem电解槽中的随意一个电解槽开启时，采纳热交换方式为另一个电解槽提供启动热量；以及在上述碱性电解槽和上述pem电解槽中的均开启时，举行储热以在上述电解水制氢装置处于低温或启动时提供热量；上述控制单元，分离与上述直流母线、上述碱性电解制氢装置、上述pem电解制氢装置和上述热交换器衔接，用于监测到上述直流母线的输入功率变幻时，采纳上述碱性电解装置接入或切出碱性电解槽以及采纳上述pem电解装置接入或切出pem电解槽，以调节与上述输入功率适配的制氢供电功率。7.可选的，上述碱性电解制氢装置包含：第向来流III直流变流器、碱性电解槽、第一电解液循环泵、第一氢气分别器、第一氧气分别器，其中：8.上述第向来流直流变流器，分离与上述直流母线衔接和上述碱性电解槽衔接，上述第一氢气分别器与上述碱性电解槽衔接，上述第一氧气分别器与上述碱性电解槽衔接；上述第一电解液循环泵分离与上述碱性电解槽与上述热交换器衔接。9.可选的，上述pem电解制氢装置包含：其次直流直流变流器、pem电解槽、其次电解液循环泵、其次氢气分别器、其次氧气分别器，其中：10.上述其次直流直流变流器，分离与上述直流母线衔接和上述pem电解槽衔接，上述其次氢气分别器分离与上述pem电解槽衔接，上述其次氧气分别器与上述pem电解槽衔接；上述其次电解液循环泵分离与上述pem电解槽与上述热交换器衔接。11.可选的，上述第向来流降压斩波器的并联交叉变流器，所用器件为电力三极管、金属氧化物半导体场效应管或绝缘栅双极型晶体管。12.可选的，上述直流母线衔接直流微网，其中，上述直流微网是风力发电、光伏发电或体面IV混合发电经直流变流接入的。13.可选的，上述碱性电解装置的额定容量为接入新能源发电额定容量的第一预定比例，上述pem电解装置的额定容量为接入新能源发电额定容量的其次预定比例。14.可选的，上述控制单元还用于当检测到上述输入功率低于新能源发电额定容量的其次预定比例时，控制上述碱性电解制氢装置处于备用状态，其中，上述pem电解制氢装置中的pem电解液通过热交换器为上述碱性电解制氢装置中的碱性电解液提供热量，以提高上述碱性电解槽的启动速度。15.可选的，上述控制单元还用于当检测到上述输入功率增强并超出新能源发电额定容量的其次预定比例且低于上述新能源发电额定容量的第一预定比例时，控制上述热交换器接入上述碱性电解制氢装置，以逐渐降低上述pem电解制氢装置的电压至维持电压，使得上述pem电解制氢装置处于备用状态，其中，上述碱性电解制氢装置中的碱性电解液通过热交换器为上述pem电解制氢装置中的pem电解液提供热量，以提高上述pem电解槽的启动速度。16.可选的，上述控制单元还用于当检测到上述输入功率增大并超出新能源发电额定容量的第一预定比例时，在上述热交换器接入上述碱性电解制氢装置的状况下，逐渐启动上述pem解制氢装置，其中，上述碱性电解制氢装置中的碱性电解液和上述pem电解制氢装置中的pem电解液通过上述热交换器散热且采纳上述热交换器开头储热。17.可选的，上述控制单元还用于当检测到上述输入功率减小，以及上述输入功率低于新能源发电额定容量的第一预定比例且高于新能源发电额定容量的其次预定比例时，逐渐切出上述pem电解制氢装置，而后控制上述pem电解制氢装置处于备用状态，其中，上述碱性电解制氢装置中的碱性电解液通过上述热交换器为上述pem电解制氢装置中的pem电解液提供热量，以提高上述pem电解槽的启动速度。18.可选的，上述控制单元还用于当检测到上述输入功率减小且上述输入功率低于新能源发电额定容量的其次预定比例时，接入上述pem电解制氢装置并逐渐降低碱性电解制氢装置的电压至维持电压，使碱性电解制氢装置处于备用状态，其中，采纳上述pem电解制氢装置中的pem电解液为上述热交换器提供热量，并采纳上述pem电解制氢装置中的pem电解液通过上述热交换器为上述碱性电解制氢装置中的碱性电解液提供热量，以提高上述碱性电解槽的启动速度。19.按照本发明实施例的另一方面，还提供了一种电解水制氢装置的控制办法，上述电解水制氢装置包含直流母线、碱性电解制氢装置、质子交换膜pem电解制氢装置、热交换器和控制单元，上述热交换器与上述碱性电解制氢装置的碱性电解槽衔接，以及与上述pem电解制氢装置的pem电解槽衔接，上述控制单元分离与上述直流母线、上述碱性电解制氢装置、上述pem电解制氢装置和上述热交换器衔接，其中：在检测上述碱性电解槽和上述pem电解槽中的随意一个电解槽开启时，控制上述热交换器采纳热交换方式为另一个电解槽提供启动热量； 以及在上述碱性电解槽和上述 pem 电解槽中的均开启时，控制上述热交换器储热以在上述电 解水制氢装置处于低温或启动时提供热量；在检测到上述直流母线的输入功率变幻时，采纳上 述碱性电解装置接入或切出碱性电解槽以及采纳上述 pem 电解装置接入或切出 pem 电解槽， 以调节与上述输入功率适配的制氢供电功率。 20.按照本发明实施例的另一方面，还提供了一种非易失性存储介质，上述非易失性存储介质 存储有多条命令，上述命令适于由处理器加载并执行上述的电解水制氢装置的控制办法。 21.按照本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，上述存储 器中存储有计算机程序，上述处理器被设置为运行上述计算机程序以执行上述的电解水制氢装 置的控制办法。 22.在本发明实施例中，电解水制氢装置中的热交换器与碱性电解制氢装置的碱性电解槽衔接， 以及与 pem 电解制氢装置的 pem 电解槽衔接，用于在检测碱性电解槽和 pem 电解槽中的随 意一个电解槽开启时，采纳热交换方式为另一个电解槽提供启动热量；以及在碱性电解槽和 pem 电解槽中的均开启时，举行储热以在电解水制氢装置处于低温或启动时提供热量；控制 VI 单元，分离与直流母线、碱性电解制氢装置、pem 电解制氢装置和热交换器衔接，用于监测 到直流母线的输入功率变幻时，采纳碱性电解装置接入或切出碱性电解槽以及采纳 pem 电解 装置接入或切出pem电解槽，以调节与输入功率适配的制氢供电功率，达到了采纳pem这种 全功率运行的举行补偿，避开波动输入功率下，制氢装置全功率范围消纳功率的目的，通过实 时调节电解水制氢装置的制氢供电功率与波动的新能源发电功率相适配，以此来实现了有效避开 波动型功率输入造成电解水制氢装置的频繁启停的技术效果，进而解决了有技术中波动输入功 率下，制氢装置全功率范围消纳功的技术问题。 附图解释 23.此处所解释的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的暗示 性实施例及其解释用于说明本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： 24.图1 是按照本发明实施例的一种电解水制氢装置的结构暗示图； 25.图2 是按照本发明实施例的一种电解水制氢装置的控制办法的流程图； 26.图3 是按照本发明实施例的一种电解水制氢装置的控制装置的结构暗示图。 详细实施方式 27.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明计划，下面将结合本发明实施例中的附图，对 本发明实施例中的技术计划举行清晰、完整地描述，明显，所描述的实施例仅仅是本发明一部 分的实施例，而不是所有的实施例。基于本发明中的实施例，本事域一般技术人员在没做出 制造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都应该属于本发明庇护的范围。 28.需要解释的是，本发明的解释书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“其次”等是用于区 分类似的对象，而不必用于描述特定的挨次或先后次序。应当理解这样用法的数据在适当状况 下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的挨次 实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图是在于笼罩不排他的包含，例如， 包含了一系列步骤或单元的过程、办法、系统、产品或设备不必限于清晰地列出的那些步骤或 VII 单元，而是可包括没有清晰地列出的或对这些过程、办法、产品或设备固有的其它步骤或单 29.实施例130.按照本发明实施例，提供了一种电解水制氢装置的实施例，图1 是按照本发明实施例的一 种电解水制氢装置的结构暗示图，1 所示，上述电解水制氢装置包含：直流母线、碱性电解制 氢装置、质子交换膜pem电解制氢装置、热交换器和控制单元，其中： 31.上述热交换器，与上述碱性电解制氢装置的碱性电解槽衔接，以及与上述pem电解制氢装 置的pem电解槽衔接，用于在检测上述碱性电解槽和上述pem电解槽中的随意一个电解槽开 启时，采纳热交换方式为另一个电解槽提供启动热量；以及在上述碱性电解槽和上述 pem 解槽中的均开启时，举行储热以在上述电解水制氢装置处于低温或启动时提供热量；32.上述控制单元，分离与上述直流母线、上述碱性电解制氢装置、上述pem电解制氢装置和 上述热交换器衔接，用于监测到上述直流母线的输入功率变幻时，采纳上述碱性电解装置接入 或切出碱性电解槽以及采纳上述pem电解装置接入或切出pem电解槽，以调节与上述输入功 率适配的制氢供电功率。 33.在本发明实施例中，电解水制氢装置中的热交换器与碱性电解制氢装置的碱性电解槽衔接， 以及与 pem 电解制氢装置的 pem 电解槽衔接，用于在检测碱性电解槽和 pem 电解槽中的随 意一个电解槽开启时，采纳热交换方式为另一个电解槽提供启动热量；以及在碱性电解槽和 pem 电解槽中的均开启时，举行储热以在电解水制氢装置处于低温或启动时提供热量；控制

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