本发明涉及大范围负荷调节的水电解制氢电解槽，属于水电解制氢的。
背景技术：
1、与传统电源不同，光伏/风电等绿色能源具有强波动性，全年、每日的最大发电量与最小发电量变化大，发电量的大小存在较大的不确定性，光照较强或风力较强的场景下，要求制氢系统具备较高的负荷运行范围，从而满足绿电的消纳和产氢量的供应，光照较弱或风力较弱的场景下，要求制氢系统具备较低的负荷运行条件，满足制氢系统的稳定运行，然而市场上常规的碱性电解槽的负荷调节范围是30%至110%，如果超过110%的负荷，则电解槽直流能耗明显升高，无法满足风光电源的变化及不确定性。要满足绿色能源场合应用，消纳光状、风电的全部电能，需配置较多的水电解制氢电解槽，增加了很大的设备投资成本。
技术实现思路
1、为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种大范围负荷调节的水电解制氢电解槽，其具体技术方案如下：
2、一种大范围负荷调节的水电解制氢电解槽，包括风光发电模块、igbt电源模块、电解水制氢模块、气液分离装置、氢气纯化装置，所述igbt电源模块连接风光发电模块，所述风光发电模块提供可再生电能，通过igbt电源模块稳定输出电压，为电解水制氢模块供电，所述气液分离装置、氢气纯化装置与电解水制氢模块相连。
3、进一步的，所述电解槽适应新能源领域发电负荷变化大的场合，负荷调节范围为300%至20%。
4、进一步的，所述电解槽在电流密度为9000 a/m2至 6000 a/m2下运行。
5、进一步的，优化催化剂配方技术，通过在镍、铝催化剂中添加第三种元素，第三种元素包括铁、钴、铬、钼、钨、钒、铂、钌中的一种或多种组合，利用多种元素的协同作用，改善催化剂的电子结构，降低反应能垒，提升了催化剂的析氢性能，降低电解槽直流能耗。
6、进一步的，优化活化工艺技术，经过等离子喷涂的催化剂需经过进一步的活化，将其中的铝充分反应刻蚀，才能形成多孔的结构，制备出高活性的、大比表面积的催化剂，优化活化液的成分、浓度，活化温度、时间，从而降低电解槽直流能耗。
7、进一步的，优化电解小室内的碱液流道与分布，气液出口的流道布置，经过多次计算、仿真模拟和设计修改，最终确定最佳进出口布置位置，降低电解槽能耗。
8、本发明的有益效果是：
9、本发明提出了在绿电制氢场景下的一种负荷调节范围大的水电解制氢电解槽，以解决绿电制氢场景下风光发电量变化大时制氢系统运行不稳的问题，使碱水制氢系统更能满足绿电场景下频繁变工况的技术要求。同时大量减少设备的一次性投资。
10、本发明由于电解槽使用可变工况大，使用范围宽，适用于光状、风电全年发电量变化大的特点，在发电量大时采用高电流密度运行，虽然水电解制氢能耗有所上升，但能消纳全部发电量，使其变化成氢气，但大部份时间处于中间以下发电负荷运行，这一时段占全年总发电量大，电解槽处于低能耗工况运行。全年平均水电解制氢能耗可以在 4.2 kwh/nm3左右。电解槽能耗仍然较低，由于电解槽调节范围大，最大到9000 a/m3，是常规 3000 a/m3电解槽3倍的能力，对于一个新能源场合的离网独立运行，可以减少大量电解槽台数，节约用产的一次性投资。
1.一种大范围负荷调节的水电解制氢电解槽，其特征在于，包括风光发电模块、igbt电源模块、电解水制氢模块、气液分离装置、氢气纯化装置，所述igbt电源模块连接风光发电模块，所述风光发电模块提供可再生电能，通过igbt电源模块稳定输出电压，为电解水制氢模块供电，所述气液分离装置、氢气纯化装置与电解水制氢模块相连。
2.据权利要求1所述的大范围负荷调节的水电解制氢电解槽，其特征在于，采用新型的支撑体、电解槽结构，优化电解小室内部流场和气液出口分布，改善气液流动均匀性，降低小室电阻和电解能耗；
3.据权利要求1所述的大范围负荷调节的水电解制氢电解槽，其特征在于，所述电解槽在电流密度为9000 a/m2至 6000 a/m2下运行。
4.根据权利要求1所述的大范围负荷调节的水电解制氢电解槽，其特征在于，所述电解槽采用快速调节是igbt电源技术，具备功率因数高，响应速度快的特点，适应光伏、凤电负荷的变化，快速调节电解槽。
5.根据权利要求1所述的大范围负荷调节的水电解制氢电解槽，其特征在于，优化催化剂配方技术，通过在镍、铝催化剂中添加第三种元素，第三种元素包括铁、钴、铬、钼、钨、钒、铂、钌中的一种或多种组合，利用多种元素的协同作用，改善催化剂的电子结构，降低反应能垒，提升了催化剂的析氢性能，降低电解槽直流能耗。
6.根据权利要求1所述的大范围负荷调节的水电解制氢电解槽，其特征在于，优化活化工艺技术，经过等离子喷涂的催化剂需经过进一步的活化，将其中的铝充分反应刻蚀，才能形成多孔的结构，制备出高活性的、大比表面积的催化剂，优化活化液的成分、浓度，活化温度、时间，从而降低电解槽直流能耗。
7.根据权利要求1所述的大范围负荷调节的水电解制氢电解槽，其特征在于，优化电解小室内的碱液流道与分布，气液出口的流道布置，经过多次计算、仿真模拟和设计修改，最终确定最佳进出口布置位置，降低电解槽能耗。