水电解制氢电源控制系统和方法与流程

1.本申请涉及利用可再生能源水电解制氢技术领域，尤其涉及水电解制氢电源控制系统和方法。


背景技术：

2.近年来，随着全球环境污染、能源危机以及全球变暖等问题不断加剧，可再生能源的应用和发展得到了越来越广泛的关注，通过可再生能源发电进而供用户使用已经成为目前重要的研究课题。
3.现有方案中，为了保证水电解制氢电源控制系统能够对可再生能源发电装置的发电量进行处理，通常按照可再生能源发电装置的最高发电量进行配置，然而根据实际情况的不同，可再生能源发电装置在不同时刻产生的电量不同，通常情况下可能并不能达到最高发电量，这就导致上述水电解制氢电源控制系统的使用性能较低，存在一定的资源浪费。


技术实现要素：

4.本申请的目的在于提供水电解制氢电源控制系统和方法，用于解决现有技术中水电解制氢电源控制系统的使用性能较低，存在一定的资源浪费的问题。
5.本申请的目的采用以下技术方案实现：
6.第一方面，提供了一种水电解制氢电源控制系统，所述系统包括：控制器、整流变压器、至少两个整流柜以及电解槽；
7.所述控制器控制所述整流变压器和所述至少两个整流柜；
8.所述整流变压器的原边用于与可再生能源发电装置相连；
9.所述整流变压器的副边与所述至少两个整流柜相连；
10.所述至少两个整流柜为所述电解槽供电；
11.所述控制器用于根据所述可再生能源发电装置的实时发电量控制所述至少两个整流柜中的一个或多个工作。
12.通过提供上述结构的控制系统，解决了现有技术中水电解制氢电源控制系统的使用性能低存在浪费的问题，达到了可以根据实时发电量进而控制工作的整流柜的个数，提高系统性能，避免因一个超大电解槽超低负荷运行进而导致的气体纯度较差的问题。
13.可选的，所述整流变压器的各个次级绕组的相位相差预设角度，每个次级绕组对应于一个整流柜。整流柜数量为至少两个，且各个整流柜所对应的次级绕组的相位相差预设角度，使得可以通过运行不同数量的整流柜，进而等效为6脉、12脉、18脉、24脉等等多脉整流器。
14.可选的，所述各个次级绕组的初始相位为数值任意的预设相位。通过设置各个次级绕组的初始相位为数值任意的预设相位，增加了控制系统设置的灵活性。
15.可选的，所述电解槽包括所述至少两个整流柜中的每个整流柜所对应的电解槽。通过为每个整流柜设置对应的电解槽，避免因一个超大电解槽超低负荷运行进而导致的气
体纯度较差的问题。
16.可选的，每个整流柜所对应的电解槽的正极与所述整流柜相连，负极与所述整流柜所对应的次级绕组相连。通过上述连接方式，使得电解槽能够执行电解操作。
17.可选的，所述系统还包括气液分离装置，所述气液分离装置被所述至少两个电解槽共用。通过将至少两个电解槽共用一个气液分离装置，减少了水电解制氢系统的投入成本，适合大规模应用。
18.可选的，所述整流柜的个数是4个；
19.任意单个整流柜运行时，所述单个整流柜为6脉波整流器；
20.任意两个整流柜运行时，所述两个整流柜等效12脉波整流器；
21.任意三个整流柜运行时，所述三个整流柜等效18脉波整流器；
22.任意四个整流柜运行时，所述四个整流柜等效24脉波整流器。
23.第二方面，提供了一种水电解制氢电源控制方法，所述方法用于如第一方面所述的控制系统中，所述方法包括：
24.获取所述可再生能源发电装置的实时发电量；
25.根据所述实时发电量控制一个或者多个整流柜工作。
26.通过获取所述可再生能源发电装置的实时发电量；根据所述实时发电量控制一个或者多个整流柜工作。解决了现有技术中水电解制氢电源控制系统的使用性能低存在浪费的问题，达到了可以根据实时发电量进而控制工作的整流柜的个数，提高系统性能避免浪费的效果。
27.可选的，所述根据所述实时发电量控制一个或者多个整流柜工作，包括：
28.根据所述实时发电量与单位耗电量之间的关系确定所需工作的整流柜的目标个数；所述单位耗电量为一个整流柜所能消耗的电量；
29.控制所述目标个数的整流柜工作。
30.通过上述方式确定目标个数的整流柜工作，达到了在不浪费资源的情况下可以提高上述控制系统的工作性能的效果。
附图说明
31.下面结合附图和实施例对本申请进一步说明。
32.图1是本申请实施例提供的水电解制氢电源控制系统的系统示意图；
33.图2是本申请实施例提供的水电解制氢电源控制系统的系统示意图；
34.图3是本申请实施例提供的水电解制氢电源控制系统的系统示意图；
35.图4是本申请实施例提供的水电解制氢电源控制系统的系统示意图；
36.图5是本申请实施例提供的水电解制氢电源控制方法的方法流程图；
37.图6是本申请实施例提供的控制整流柜中的一个或者多个工作的方法流程图。
具体实施方式
38.下面，结合附图以及具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
39.请参考图1，其示出了本申请一个实施例提供的水电解制氢电源控制系统的系统示意图，如图1所示，所述系统包括：控制器11、整流变压器12、至少两个整流柜13以及电解槽14；
40.所述控制器11控制所述整流变压器12和所述至少两个整流柜13；
41.所述整流变压器12的原边用于与可再生能源发电装置相连；
42.所述整流变压器12的副边与所述至少两个整流柜13相连；
43.所述至少两个整流柜13通过所述电解槽14电解；
44.所述控制器11用于根据所述可再生能源发电装置的实时发电量控制所述至少两个整流柜13中的一个或多个工作。
45.可再生能源发电装置包括以下至少一种：氢能源发电装置、风能发电装置、水能发电装置、太阳能发电装置、潮汐能发电装置、地热能发电装置、波浪能发电装置和海洋能发电装置，下述除特殊说明外，以可再生能源发电装置为氢能源发电装置来举例说明，但对其具体发电类型并不做限定。可再生能源发电装置在发电之后，用于为整流变压器12供电，可选的，请参考图1，可再生能源发电装置可以通过高压母线为整流变压器12供电。
46.整流变压器12的原边连接可再生能源发电装置，副边与至少两个整流柜13相连。可选的，整流变压器12设置有n个次级绕组，n为整流柜13的个数，每个次级绕组用于连接一个整流柜13。
47.在一种可能的实现方式中，各个次级绕组的相位相差预设角度。预设角度为根据不同的应用场景设置的角度，实际实现时，预设角度可以为15
°
，当然根据不同应用需求，还可以为其他数值的角度，本实施例对此并不做限定。并且，各个次级绕组的初始相位为数值任意的预设相位。比如，预设相位可以为0
°
、60
°
或者45
°
等等。在一种可能的实现方式中，当预设相位为0
°
且预设角度为15
°
时，4个次级绕组的相位分别为0
°
、15
°
、30
°
和45
°
；当预设相位为5
°
且预设角度为15
°
时，4个次级绕组的相位分别为5
°
、20
°
、35
°
和50
°
；而当预设相位为60
°
且预设角度为15
°
时，4个次级绕组的相位分别为60
°
、75
°
、90
°
和105
°
。此外，在n＝4且各个次级绕组的相位相差预设角度时，通过运行不同数量的整流柜13，可以等效为6脉、12脉、18脉、24脉整流器。具体的：
48.任意单个整流柜13运行时，所述单个整流柜13为6脉波整流器；
49.任意两个整流柜13运行时，所述两个整流柜13等效12脉波整流器；
50.任意三个整流柜13运行时，所述三个整流柜13等效18脉波整流器；
51.任意四个整流柜13运行时，所述四个整流柜13等效24脉波整流器。
52.上述仅以各个次级绕组的相位相差预设角度来举例说明，在另一种可能的实施例中，各个次级绕组的相位还可以为相同，比如，均为40
°
，或者均为65
°
，在此并不做限定。
53.各个整流柜13可以通过电解槽14电解。实际实现时，每个整流柜13独立使用一个电解槽14，也即以上所述的电解槽14包括每个整流柜13所对应的电解槽。通过为每个整流柜13设置独立的电解槽14，避免了使用一个超大电解槽14超低负荷运行而导致的电解得到的氢气的气体纯度不佳的问题。当每个整流柜13设置一个独立的电解槽14时，每个整流柜13所对应的电解槽14的正极与整流柜13相连，负极与该整流柜13所对应的次级绕组相连。请参考图2，其示出了在整流柜有4个时，上述控制系统的结构示意图。
54.在可再生能源发电装置为氢能源发电装置时，在电解得到气体之后，通常还需要
进行气液分离，也即上述控制系统还可以包括气液分离装置。可选的，在本实施例中，气液分离装置可以被各个电解槽共用。这也就是说，本申请通过共用气液分离装置可以减少总体设备的投入成本，适合大规模的应用。并且，在上述控制系统包括气液分离装置时，为了实现对上述气液分离装置的控制，上述气液分离装置可以与控制器相连。
55.请参考图3，以整流柜有4个，每个整流柜单独设置电解槽，且每个电解槽为500立方，各个电解槽并联来举例，请参考图3，其示出了一种可能的控制系统的系统示意图。如图3所示，可再生能源发电装置将发电量通过高压进线输入至整流变压器，整流变压器的的副边通过铜母排连接4个整流柜，每个整流柜通过铜母排连接电解槽，在一种可能的实施例中，每个电解槽可以为单槽500立方及以上制氢电解槽，各个电解槽的后端连接共用的气液分离装置，比如，请参考图3，气液分离装置可以为电解水制氢装置气液分离框架2000立方及以上。为了实现控制，控制器可以通过控制信号对各个整流柜、每个整流柜所对应的电解槽以及气液分离装置进行控制。
56.图3以整流柜有4个来举例说明，请参考图4，其示出了整流柜为2个且每台电解槽为1000立方时的结构示意图，本实施例在此不再赘述。图4中每台电解槽为单台1000立方，也可以为两台500立方的电解槽之后的电解槽，在此不再赘述。
57.在上述结构中，所述控制器可以根据所述可再生能源发电装置的实时发电量控制所述至少两个整流柜中的一个或多个工作。也即控制器可以根据实时发电量的增加逐个投入整流柜运行，或者控制器可以根据实时发电量的减少逐个切断整流柜的运行。可选的，控制器可以根据所述实时发电量与单位耗电量之间的关系确定所需工作的整流柜的目标个数；所述单位耗电量为一个整流柜所能消耗的电量；控制所述目标个数的整流柜工作。比如，假设单个整流柜的单位耗电量为a，则在可再生能源发电装置的实时发电量为b时，则所需投入的整流柜的个数为b/a。可选的，在b与a不能整除时，投入的整流柜的个数为b/a取整之后+1。本实施例在此并不做限定。通过控制器对接入的整流柜的个数进行控制，进而实现多个整流柜同时工作，达到了可以提高功率因素降低谐波含量的效果。
58.综上所述，通过提供了一种水电解制氢电源控制系统，该系统包括控制器、整流变压器、至少两个整流柜以及电解槽；所述控制器控制所述整流变压器和所述至少两个整流柜；所述整流变压器的原边用于与可再生能源发电装置相连；所述整流变压器的副边与所述至少两个整流柜相连；所述至少两个整流柜为所述电解槽供电；所述控制器用于根据所述可再生能源发电装置的实时发电量控制所述至少两个整流柜中的一个或多个工作。解决了现有技术中水电解制氢电源控制系统的使用性能低存在浪费的问题，达到了可以根据实时发电量进而控制工作的整流柜的个数，提高系统性能，避免因一个超大电解槽超低负荷运行进而导致的气体纯度较差的问题。
59.请参考图5，其示出了本申请一个实施例提供的水电解制氢电源控制方法的方法流程图，所述控制方法可以用于图1至图4所示的控制系统中，如图5所示，所述方法包括：
60.步骤501，获取所述可再生能源发电装置的实时发电量；
61.步骤502，根据所述实时发电量控制一个或者多个整流柜工作。
62.可选的，请参考图6，步骤502可以包括：
63.步骤5021，根据所述实时发电量与单位耗电量之间的关系确定所需工作的整流柜的目标个数；所述单位耗电量为一个整流柜所能消耗的电量；
64.步骤5022，控制所述目标个数的整流柜工作。
65.上述步骤的具体实现与上述实施例中控制器的控制步骤类似，详细技术细节请参考上述实施例，在此不再赘述。
66.综上所述，通过获取所述可再生能源发电装置的实时发电量；根据所述实时发电量控制一个或者多个整流柜工作。解决了现有技术中水电解制氢电源控制系统的使用性能低存在浪费的问题，达到了可以根据实时发电量进而控制工作的整流柜的个数，提高系统性能避免浪费的效果。
67.本申请从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，其设置有的实用进步性，已符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本申请以上的说明及附图，仅为本申请的较佳实施例而已，并非以此局限本申请，因此，凡一切与本申请构造，装置，特征等近似、雷同的，即凡依本申请专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本申请的专利申请保护的范围之内。