有效
多槽并联电解制氢的控制方法及系统
宋洁、赵雪莹、梁丹曦、彭笑东、朱玉婷、滕越、刘敏、应国德
国网智能电网研究院有限公司
宋
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赵
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梁
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朱
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摘要
本发明提供一种多槽并联电解制氢的控制方法、系统及存储介质。本发明提供的控制方法,当多个电解槽并联使用时,可依据发电总功率与电解槽的运行状态参数的变化更新电解槽的实时目标功率,同时对电解槽的进口以及出口进行实时监测,进而保证了电解制氢系统内的精准调控与稳定运行。本发明通过对电解槽出水口温度、电解槽运行电流、电解槽单片电压设置保护措施;当上述运行状态参数超过设定范围时,判断以电解槽发生故障,并通过控制电解槽出口阀门和入口阀门,将其快速切出,对电解槽进行保护。
1.一种多槽并联电解制氢的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:获取发电总功率以及并联的多个电解槽的运行状态参数,所述发电总功率用以分配至多个电解槽;根据所述运行状态参数以及所述发电总功率确定所述电解槽的开启个数以及与待开启电解槽相应的目标功率,所述目标功率小于或等于所述发电总功率;根据每个电解槽的目标功率以及运行状态参数计算每个待开启电解槽的目标水流量;汇总所述待开启电解槽的目标水流量得到目标总水流量;根据所述目标总水流量调节多个电解槽的总水流量;获取所述电解槽进水口的实际水流量;以及根据所述电解槽的目标水流量对所述电解槽进水口的实际水流量值进行相应的调整;其中,在根据每个电解槽的目标功率以及运行状态参数计算每个待开启电解槽的目标水流量的步骤中,具体包括:获取电解槽的运行电流密度I m 与实际电压U1;计算电解槽放热量:Q h =(U1-U2)×I m ×A×N;其中,A为单电池面积cm 2 ,N为单电池片数,U2为热中性电压;计算电解槽的目标水流量:其中,ΔT为电解槽两端进出口温差; 为水的比热容。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:获取水循环装置出口的水流的实际温度,所述水循环装置用以输出一预设温度的目标总水流量至所述多个电解槽;判断所述水流的实际温度是否等于所述预设温度;当所述水流实时温度与所述预设温度不相等时,则通过调节水冷装置的冷却水流量使水循环装置出口水流的实际温度等于所述预设温度;所述水冷装置用以对所述水循环装置进行冷却。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述运行状态参数包括:电解槽的运行时间、温度、电流以及所述电流对应的电压。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述根据所述电解槽的目标水流量对所述电解槽进水口的实际水流量值进行相应的调整的步骤中,具体包括如下步骤:获取所述电解槽进水口的实际水流量;判断所述电解槽的目标水流量与所述电解槽进水口的实际水流量的大小;当所述电解槽的目标水流量大于所述电解槽进水口的实际水流量时,则调小所述电解槽进水口调节阀的开度;当所述电解槽的目标水流量小于所述电解槽进水口的实际水流量时,则调大所述电解槽进水口调节阀的开度。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括如下步骤:根据所述运行状态参数与相应的阈值切换所述电解槽的工作状态;所述工作状态包括:第一预警状态以及第二预警状态;当处在第一预警状态下时,则通过调小电解槽的输入功率实现降载;当处第二预警状态下,则切断电解槽的输入功率,待冷却至一温度后,关闭电解槽的进水口阀门以及出口处的气路阀门。
6.一种多槽并联电解制氢的控制系统,其特征在于,包括:第一获取模块,用以获取发电总功率以及并联的多个电解槽的运行状态参数,所述发电总功率用以分配至多个电解槽;第一分配模块,用以根据所述运行状态参数以及发电总功率确定电解槽的开启个数以及与待开启电解槽相应的目标功率,所述目标功率小于或等于所述发电总功率;计算模块,用以根据每个电解槽的目标功率以及运行状态参数计算每个待开启电解槽的目标水流量;汇总模块,用以汇总待开启电解槽的目标水流量得到目标总水流量;第一调节模块,用以根据所述目标总水流量调节多个电解槽的总水流量;第二获取模块,用以获取所述电解槽进水口的实际水流量;以及调整模块,用以根据所述电解槽的目标水流量对所述电解槽进水口的实际水流量值进行相应的调整;其中,所述计算模块具体用于:获取电解槽的运行电流密度I m 与实际电压U1;计算电解槽放热量:Q h =(U1-U2)×I m ×A×N;其中,A为单电池面积cm 2 ,N为单电池片数,U2为热中性电压;计算电解槽的目标水流量:其中,ΔT为电解槽两端进出口温差; 为水的比热容。
7.一种电子设备,其特征在于,包括:存储器和处理器,所述存储器和所述处理器之间互相通信连接,所述存储器中存储有计算机指令,所述处理器通过执行所述计算机指令,从而执行权利要求1-5中任一项所述的多槽并联电解制氢的控制方法。
8.一种多槽并联电解制氢系统,其特征在于,包括:能源发电装置,用以输出一发电总功率;整流装置,所述整流装置连接所述能源发电装置,用以将所述发电总功率进行分配,并由所述整流装置的多个输出端输出发电子功率;电解制氢装置,包括多个并联的多个电解槽,每个电解槽分别连接所述整流装置的输出端并接收的所述发电子功率,在每个电解槽的进水口处设置流量传感器以及相应的流量调节阀,每个电解槽的出口处的设置温度传感器、电磁阀和出口氢气管路处的气动阀;水循环装置,分别连接所述电解槽子模块的进水口,用以输出一预设温度的目标总水流量至所述多个电解槽;以及存储器和处理器,所述存储器和所述处理器之间互相通信连接,所述存储器中存储有计算机指令,所述处理器通过执行所述计算机指令,从而执行权利要求1-5中任一项所述的多槽并联电解制氢的控制方法。
9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1-5中任一项所述的多槽并联电解制氢的控制方法。
暂无引用专利



