一种水电解制氢控制方法、系统及控制器技术方案

本申请提供了一种水电解制氢控制方法、系统及控制器，该方案根据电解槽产生氢气的浓度控制电解槽的工作状态，当氢气浓度超出目标浓度范围时，控制至少一个功率开关的通断状态，以调整电解槽内参与制氢的电解小室的数量，相当于调整电解槽所需的功率，进而改变电解槽产生的氢气浓度，最终使电解槽的制氢浓度稳定在目标浓度范围内。利用该方案根据电解槽的制氢浓度动态调整电解槽的工作状态，充分利用可再生能源发电系统在弱发电区域产生的电能，提高氢气产量和氢气纯度。

【技术实现步骤摘要】
一种水电解制氢控制方法、系统及控制器
本专利技术属于水电解
，尤其涉及一种水电解制氢控制方法、系统及控制器。
技术介绍
近年来，随着太阳能、风能等可再生能源发电技术迅猛发展及度电成本迅速下降，利用可再生能源电力进行水电解制氢得到广泛应用。但是，当水电解制氢槽的输入功率低于预设阈值时，产生的氢气纯度下降，由于氢气中氧气浓度过高，进入纯化系统后会因为发热量较高导致纯化系统无法正常运行，可见，水电解制氢槽无法工作在功率低于预设阈值的状态下，而这与某些场景产生的功率较低的可再生能源电力无法利用，例如，光伏早晚或阴雨天的发电量较低，或者，弱风天气下风力发电量较低，这将导致弱发电区的电能利用率低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种水电解制氢控制方法、系统及控制器，以解决无法充分利用可再生能源发电系统在弱发电区产生的电能，其公开的技术方案如下：第一方面，本申请提供了一种水电解制氢控制方法，用于控制电解槽的工作状态，所述电解槽包括多个依次串联的电解小室，以及，并联于所述电解小室的正极和负极之间的功率开关，且每个所述功率开关与至少一个所述电解小室并联，所述方法包括：获取所述电解槽产生氢气的氢气浓度；当所述氢气浓度超出目标浓度范围时，控制至少一个所述功率开关的通断状态，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。可选地，所述当所述氢气浓度超出目标浓度范围时，控制至少一个所述功率开关的通断状态，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内，包括：当所述氢气浓度小于所述目标浓度范围的下限值时，逐个控制至少一个所述功率开关闭合，以使与所述功率开关并联的电解小室停机，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内；当所述氢气浓度大于所述目标浓度范围的上限值时，逐个控制至少一个所述功率开关断开，以使与所述功率开关并联的电解小室工作，到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。可选地，当所述氢气浓度小于所述目标范围的下限值时，控制至少一个所述功率开关闭合，包括：当所述氢气浓度小于所述目标浓度范围的下限值时，控制一个所述功率开关闭合；检测所述电解槽产生氢气的氢气浓度是否小于所述目标浓度范围的下限值，如果是，则控制下一个相邻的功率开关闭合，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。可选地，当所述氢气浓度大于所述目标浓度范围的上限值时，逐个控制至少一个所述功率开关断开，包括：当所述氢气浓度大于所述目标浓度范围的上限值，控制一个功率开关断开；检测所述电解槽产生氢气的氢气浓度是否大于所述目标浓度范围，如果是，控制下一个相邻的功率开关闭合，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。可选地，所述获取所述电解槽产生氢气的氢气浓度，包括：获取所述电解槽产生的氢气中的氧气浓度；根据所述氢气中的氧气浓度计算得到所述氢气浓度。第二方面，本申请还提供了一种水电解制氢系统，包括：电解槽和控制器；所述电解槽包括多个依次串联的电解小室，以及，并联于所述电解小室的正极和负极之间的功率开关，其中，每个所述功率开关与至少一个所述电解小室并联；所述控制器，用于获取所述电解槽产生氢气的氢气浓度，当所述氢气浓度超出目标浓度范围时，逐个控制至少一个所述功率开关的通断状态，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。可选地，所述控制器用于当所述氢气浓度超出所述目标浓度范围时，逐个控制至少一个所述功率开关的通断状态时，具体用于：当所述氢气浓度小于所述目标浓度范围的下限值时，逐个控制至少一个所述功率开关闭合，以使与所述功率开关并联的电解小室停机，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内；当所述氢气浓度大于所述目标浓度范围的上限值时，逐个控制至少一个所述功率开关断开，以使与所述功率开关并联的电解小室工作，到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。可选地，还包括：功率控制单元，用于接收所述控制器发送的功率开关控制指令，并根据所述功率开关控制指令控制相应功率开关的通断状态。可选地，所述功率开关为断路器、负荷开关、接触器和功率半导体器件中的任意一种。可选地，一个所述电解小室的正极和负极之间并联一个功率开关；或者，至少两个相邻的电解小室串联后的正极和负极之间连接一个功率开关。可选地，还包括氢中氧浓度计，用于测量所述电解槽产生的氢气中的氧气浓度；所述控制器还用于，根据所述氢气中的氧气浓度计算得到氢气浓度。第三方面，本申请还提供了一种控制器，包括存储器和处理器；所述存储器内存储有程序指令；所述处理器用于调用所述存储器内的程序指令以执行权利要求1-5任一项所述的水电解制氢控制方法。本专利技术提供的水电解制氢控制方法，用于控制电解槽的工作状态，其中，该电解槽包括多个依次串联的电解小室，以及并联于电解小室的正、负极之间的功率开关，每个功率开关与至少一个电解小室并联。该方案根据电解槽产生的氢气浓度控制电解槽的工作状态，其中，检测电解槽产生的氢气的浓度，当氢气浓度超出目标浓度范围时，控制至少一个功率开关的通断状态，以调整电解槽内参与制氢的电解小室的数量，相当于调整电解槽所需的功率，进而改变电解槽产生的氢气浓度，最终使电解槽的制氢浓度稳定在目标浓度范围内。利用该方案根据电解槽的制氢浓度动态调整电解槽的工作状态，充分利用可再生能源发电系统在弱发电区域产生的电能，提高氢气产量和氢气纯度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请实施例提供的一种水电解制氢系统的结构示意图；图2是本申请实施例提供的一种水电解制氢控制方法的流程图；图3是本申请实施例提供的另一种水电解制氢控制方法的流程图；图4是本申请实施例提供的一种水电解制氢控制方法示例的流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参见图1，示出了本申请实施例提供的一种水电解制氢系统的结构示意图，该系统主要包括：电解槽110、控制器120、供电电源130。在一种应用场景中，利用可再生能源发电系统输出的电能为电解槽供电，此种情况下，供电电源130包括可再生能源发电系统131和功率变换装置132。可再生能源发电系统131能够将可再生能源本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水电解制氢控制方法，其特征在于，用于控制电解槽的工作状态，所述电解槽包括多个依次串联的电解小室，以及，并联于所述电解小室的正极和负极之间的功率开关，且每个所述功率开关与至少一个所述电解小室并联，所述方法包括：/n获取所述电解槽产生氢气的氢气浓度；/n当所述氢气浓度超出目标浓度范围时，控制至少一个所述功率开关的通断状态，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。/n

【技术特征摘要】
1.一种水电解制氢控制方法，其特征在于，用于控制电解槽的工作状态，所述电解槽包括多个依次串联的电解小室，以及，并联于所述电解小室的正极和负极之间的功率开关，且每个所述功率开关与至少一个所述电解小室并联，所述方法包括：
获取所述电解槽产生氢气的氢气浓度；
当所述氢气浓度超出目标浓度范围时，控制至少一个所述功率开关的通断状态，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述氢气浓度超出目标浓度范围时，控制至少一个所述功率开关的通断状态，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内，包括：
当所述氢气浓度小于所述目标浓度范围的下限值时，逐个控制至少一个所述功率开关闭合，以使与所述功率开关并联的电解小室停机，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内；
当所述氢气浓度大于所述目标浓度范围的上限值时，逐个控制至少一个所述功率开关断开，以使与所述功率开关并联的电解小室工作，到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述氢气浓度小于所述目标范围的下限值时，控制至少一个所述功率开关闭合，包括：
当所述氢气浓度小于所述目标浓度范围的下限值时，控制一个所述功率开关闭合；
检测所述电解槽产生氢气的氢气浓度是否小于所述目标浓度范围的下限值，如果是，则控制下一个相邻的功率开关闭合，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述氢气浓度大于所述目标浓度范围的上限值时，逐个控制至少一个所述功率开关断开，包括：
当所述氢气浓度大于所述目标浓度范围的上限值，控制一个功率开关断开；
检测所述电解槽产生氢气的氢气浓度是否大于所述目标浓度范围，如果是，控制下一个相邻的功率开关闭合，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。


5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述获取所述电解槽产生氢气的氢气浓度，包括：
获取所述电解槽产生的氢气中的氧气浓度；
根据所述氢气中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：于德野，郭健，王建，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34