一种电解水制氢系统、方法、设备及介质与流程

本发明涉及电解制氢，尤其涉及一种电解水制氢系统、方法、设备及介质。

背景技术：

1、目前，电解水制氢系统缺乏有效的能源监管系统，无法定量对制氢系统各工艺环节的工艺参数、原料、中间产品、能量传递等进行分析和优化调整。当制氢系统与光伏、风电等可再生能源相结合后，由于可再生能源功率的波动性，制氢装置的功率输入也会存在波动，甚至频繁启停。开停机期间制氢装置泄压、降温等能量损失大，并且制氢装置作为化工装置，在开停机期间安全风险大。难以对制氢系统进行实时调控，造成系统能量管理粗放、碳排放情况不明、经济性难以管控等问题。

技术实现思路

1、鉴于以上现有技术存在的问题，本发明提出一种电解水制氢系统、方法、设备和介质，主要解决现有制氢系统缺乏有效能量管控，难以满足实际生产应用需求的问题。

2、为了实现上述目的及其他目的，本发明采用的技术方案如下。

3、本技术提供

4、本技术提供一种电解水制氢系统，包括：

5、制氢装置，用于通过电解水得到氢气产品并提供各工艺测点的数据传输接口；

6、能量管理模块，与所述制氢装置的数据传输接口连接，以根据所述各工艺测点的数据监测所述制氢装置的能量状态以及碳排放量，并根据所述能量状态和/或碳排放量调整所述制氢装置中的设备和/或工艺参数。

7、在本技术一实施例中，所述制氢装置包括：

8、电力输入模块，用于提供制氢过程需要的电能；

9、电解槽模块，与所述电力输入模块连接，用于将电解槽中的电解液电解为氢气；

10、工艺处理系统模块，用于提供制氢过程需要的工艺处理操作；

11、辅助系统模块，用于提供所述工艺处理系统模块所需的耗能工质；

12、所述电力输入模块、电解槽模块、工艺处理系统模块和辅助系统模块通过各自的数据传输接口连接所述能量管理模块，通过所述能量管理模块对制氢过程中各模块的能量状态以及碳排放量进行监测。

13、在本技术一实施例中，所述能量管理模块包括：

14、设备及物流管理单元，用于根据各模块对应的工艺测点的数据确定各模块中所含物料的物料状态变化量以及各模块中所含用能设备的耗能种类及耗能变化量；

15、能流统计分析单元，用于根据所述物料状态变化量确定对应模块的能量变化量。

16、在本技术一实施例中，所述能量管理模块还包括：

17、碳流统计分析单元，用于根据所述各模块中所含物料的物料状态变化量以及所述用能设备的耗能种类和耗能变化量确定各模块的耗能种类及耗能变化量，以根据所述各模块的耗能种类及耗能变化量确定各模块的碳排放量；

18、能量调控单元，用于根据所述各模块中所含物料的物料状态变化量、所述用能设备的耗能种类及耗能变化量、所述各模块的能量变化总量、所述制氢装置的能量变化总量和单位产品能耗进行异常判断，以根据判断结果调整所述制氢装置中的设备运行状态和/或工艺参数。

19、在本技术一实施例中，所述能量管理模块还包括：经济性分析单元，用于统计对所述制氢装置中的设备运行状态和/或工艺参数调整后所述电解水制氢系统运行时所能节省的成本。

20、在本技术一实施例中，所述能量管理模块还包括：

21、碳流统计分析单元，用于根据所述各模块中所含物料的物料状态变化量以及所述用能设备的耗能种类和耗能变化量确定各模块的耗能种类及耗能变化量，以根据所述各模块的耗能种类及耗能变化量确定各模块的碳排放量；

22、能量调控单元，用于根据所述各模块中所含物料的物料状态变化量、所述用能设备的耗能种类及耗能变化量、所述各模块的能量变化总量、所述制氢装置的能量变化总量和单位产品能耗进行异常判断，以根据判断结果调整所述制氢装置中的设备运行状态和/或工艺参数。

23、在本技术一实施例中，所述能量管理模块还包括归因分析单元，用于根据所述能量调控单元反馈的异常信息调用对应的预设诊断规则进行异常诊断以定位异常位置并输出调整建议。

24、在本技术一实施例中，所述能量管理模块与所述制氢装置的连接方式包括：单个所述能量管理模块与所述制氢装置集成式连接，或者多个所述能量管理模块采用分布式的方式分别与所述制氢装置中的各模块连接，或者所述能量管理模块与所述制氢装置的仿真模型连接。

25、本技术还提供一种电解水制氢系统的调控方法，应用于电解水制氢系统，包括：

26、提供制氢装置各工艺测点的数据传输接口，其中所述制氢装置通过电解水生成氢气产品；

27、通过所述数据传输接口连接所述制氢装置，以根据所述各工艺测点的数据监测所述制氢装置的能量状态以及碳排放量，并根据所述能量状态和/或碳排放量调整所述制氢装置中的设备和/或工艺参数。

28、在本技术一实施例中，根据所述能量状态调整所述制氢装置中的设备和工艺参数，包括：

29、将所述能量变化量与预设阈值进行比对，若所述能量变化量在所述预设阈值内波动，则生成调参信号以进行工艺参数调整，所述工艺参数调整至少包括控制各工艺环节阀门开度；若所述能量变化量超出所述预设阈值，则生成第一异常信息，根据所述第一异常信息调用对应的预设诊断规则进行异常诊断以定位所述第一异常信息对应的第一异常位置，以根据所述第一异常位置生成对应设备的第一整改建议。

30、在本技术一实施例中，根据所述碳排放量调整所述制氢装置中的设备，包括：

31、将所述碳排放量与预设的碳排放阈值进行比对，若所述碳排放量超出所述碳排放阈值，则输出第二异常信息；

32、根据所述第二异常信息调用对应的预设诊断规则进行异常诊断以定位所述第二异常信息对应的第二异常位置，根据所述第二异常位置生成对应设备的第二整改建议。

33、在本技术一实施例中，根据所述能量状态和/或碳排放量调整所述制氢装置中的设备和/或工艺参数之后，还包括：

34、获取调整后的能量变化量以及碳排放量，以评估设备经济性指标，其中所述经济性指标包括碳排放收益、能源成本以及节能效益；

35、若所述经济性指标不满足预设期望值，则重新进行设备和/或工艺参数调整；

36、若所述经济性指标满足所述预设期望值，则保留调整后的设备和/或工艺参数。

37、本技术还提供一种计算机设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的电解水制氢方法的步骤。

38、本技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的电解水制氢方法的步骤。

39、如上所述，本技术一种电解水制氢系统、方法、设备和介质，具有以下有益效果。

40、本技术通过为制氢装置配置能量管理模块，实时监测制氢装置各工艺环节的运行情况，可及时了解制氢装置能量状态及碳排放量，以根据能量状态和/或碳排放量进行设备运行状态或工艺参数调整，同时根据碳排放量可评估制氢装置的经济性，进而从经济性方面对设备和/或工艺参数进行调整，满足不同生产需求。