基于可再生能源的制氢电解槽电极劣化防控系统及方法技术方案

本说明书实施例提供了一种基于可再生能源的制氢电解槽电极劣化防控系统及方法，系统包括：量测装置，用于采集电压电流模拟量信号和开关量输入数字量信号，计算电能质量评价信息，实时将电能质量评价信息传递至制氢分析控制系统；制氢分析控制系统，用于收集并分析电解槽电极的电能质量评价信息，并实时仿真电解槽停止运行后可能产生的反向电流，控制电源模块向电解槽电极通入与反向电流大小相等且方向相反的保护电流，优化调整各电解槽运行策略，并下发指令优化量测装置的动作逻辑；电源模块，用于在氢分析控制系统的控制下向电解槽电极输入保护电流；无线通讯模块，用于实现制氢分析控制系统、电源模块以及量测装置之间的通讯交互。通讯交互。通讯交互。

【技术实现步骤摘要】
基于可再生能源的制氢电解槽电极劣化防控系统及方法


[0001]本文件涉及氢能与燃料电池
，尤其涉及一种基于可再生能源的制氢电解槽电极劣化防控系统及方法。

技术介绍

[0002]氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。采用电解槽进行电解水制氢，不产生碳排放，所获得的氢气纯度等级高，杂质气体少，易与风电及光伏等可再生能源结合，被认为是未来最具发展潜力的绿色氢能供应方式。
[0003]风电和光伏等可再生能源已在我国获得大规模发展，但是可再生能源发电具有随机性、波动性等特征，用于电解水制氢与使用稳定电网电力的制氢方式有很大不同，尤其是可再生能源的功率存在发生大范围波动的可能性，超出制氢电解槽的正常运行范围，导致电解槽频繁启停。
[0004]电极是电解槽的核心部件之一，电解槽运行时，位于两个电极的催化剂分别发生阳极氧化和阴极还原反应；电解槽突然停止运行后，两个电极的催化剂产生反向反应恢复到初始状态，由此产生反向电流并导致较大的电位变化，严重损害电极的性能，导致电极劣化。
[0005]具有随机性、波动性特征的可再生能源导致制氢电解槽频繁启停，电解槽电解产生的反向电流致使电极性能劣化。针对此问题，亟需一种基于可再生能源的制氢电解槽电极劣化防控方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于可再生能源的制氢电解槽电极劣化防控系统及方法，旨在解决现有技术中的上述问题。
[0007]本专利技术提供一种基于可再生能源的制氢电解槽电极劣化防控系统，包括：
[0008]量测装置，用于采集可再生能源输入到电解槽的电压电流模拟量信号和开关量输入数字量信号，并计算电解槽电极的电能质量评价信息，通过无线通讯模块实时将所述电能质量评价信息传递至制氢分析控制系统；
[0009]制氢分析控制系统，用于收集并分析电解槽电极的电能质量评价信息，并实时仿真电解槽停止运行后可能产生的反向电流，在可再生能源功率下降到预定范围时，控制电源模块向电解槽电极通入与反向电流大小相等且方向相反的保护电流，防止电极劣化，优化调整各电解槽运行策略，并下发指令优化量测装置的动作逻辑；
[0010]电源模块，用于在所述氢分析控制系统的控制下向电解槽电极输入保护电流；
[0011]无线通讯模块，分别与所述制氢分析控制系统、所述电源模块以及所述量测装置连接，用于实现所述制氢分析控制系统、所述电源模块以及所述量测装置之间的通讯交互。
[0012]本专利技术提供一种基于可再生能源的制氢电解槽电极劣化防控方法，用于上述基于
可再生能源的制氢电解槽电极劣化防控系统，所述方法具体包括：
[0013]通过量测装置采集可再生能源输入到电解槽的电压电流模拟量信号和开关量输入数字量信号，并计算电解槽电极的电能质量评价信息，通过无线通讯模块实时将所述电能质量评价信息传递至制氢分析控制系统；
[0014]通过制氢分析控制系统收集并分析电解槽电极的电能质量评价信息，并实时仿真电解槽停止运行后可能产生的反向电流，在可再生能源功率下降到预定范围时，控制电源模块向电解槽电极通入与反向电流大小相等且方向相反的保护电流，防止电极劣化，优化调整各电解槽运行策略，并下发指令优化量测装置的动作逻辑；
[0015]通过电源模块在所述氢分析控制系统的控制下向电解槽电极输入保护电流。
[0016]采用本专利技术实施例，显著提升电解槽的可靠性和运行效率，能够适应不同制氢场景下的电极劣化防控保护控制需求，有效提升了制氢电解槽电能质量监测与控制的智能化程度，并通过实时优化电解槽运行决策，可降低制氢能耗和成本，提升制氢经济效益。同时，本方案使用无线通讯模块传输场站内控制信号，使信号传输突破了电缆数量、监控系统接口数量限制，还可以节省制氢系统二次控制回路电缆投资，减少设备安装施工难度及维护工作量。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本说明书一个或多个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，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本专利技术实施例的基于可再生能源的制氢电解槽电极劣化防控系统的示意图；
[0019]图2是本专利技术实施例的基于可再生能源的制氢电解槽电极劣化防控系统处理的示意图；
[0020]图3是本专利技术实施例的基于可再生能源的制氢电解槽电极劣化防控方法的流程图。
具体实施方式
[0021]为了使本
的人员更好地理解本说明书一个或多个实施例中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本文件的保护范围。
[0022]系统实施例
[0023]根据本专利技术实施例，提供了一种基于可再生能源的制氢电解槽电极劣化防控系统，图1是本专利技术实施例的基于可再生能源的制氢电解槽电极劣化防控系统的示意图，如图1所示，根据本专利技术实施例的基于可再生能源的制氢电解槽电极劣化防控系统具体包括：
[0024]量测装置(可以有多个)，用于采集可再生能源输入到电解槽的电压电流模拟量信
号和开关量输入数字量信号，并计算电解槽电极的电能质量评价信息，通过无线通讯模块实时将所述电能质量评价信息传递至制氢分析控制系统；所述量测装置具体包括：
[0025]微处理器，用于通过无线通讯模块与所述制氢分析控制系统建立通讯；
[0026]数据采集模块，用于采集可再生能源输入到电解槽的电压电流模拟量信号和开关量输入数字量信号；
[0027]数据输出模块，用于实时转发电能质量评价信息到所述制氢分析控制系统；
[0028]信号处理模块，用于实时运算监测电解槽电极的电能质量评价信息。所述信号处理模块具体包括：
[0029]电能质量评价模块，用于进行电能质量监测，所述电能质量监测具体包括：监测频率偏差越限、电压偏差越限、电压波动与闪变告警、三相不平衡告警、暂时或瞬态过电压越限、波形畸变率越限以及电压暂降越限，并进行电能质量评价。所述电能质量评价均配置相应的定值，根据工程需要进行投入或退出。
[0030]制氢分析控制系统，用于收集并分析电解槽电极的电能质量评价信息，并实时仿真电解槽停止运行后可能产生的反向电流，在可再生能源功率下降到预定范围时，控制电源模块向电解槽电极通入与反向电流大小相等且方向相反的保护电流，防止电极劣化，优化调整各电解槽运行策略，并下发指令优化量测装置的动作逻辑；制氢分析控制系统具体包括：有可编程控制器，用于通过无线通讯模块与所述量测装置和所述电源模块建立通讯。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可再生能源的制氢电解槽电极劣化防控系统，其特征在于，包括：量测装置，用于采集可再生能源输入到电解槽的电压电流模拟量信号和开关量输入数字量信号，并计算电解槽电极的电能质量评价信息，通过无线通讯模块实时将所述电能质量评价信息传递至制氢分析控制系统；制氢分析控制系统，用于收集并分析电解槽电极的电能质量评价信息，并实时仿真电解槽停止运行后可能产生的反向电流，在可再生能源功率下降到预定范围时，控制电源模块向电解槽电极通入与反向电流大小相等且方向相反的保护电流，防止电极劣化，优化调整各电解槽运行策略，并下发指令优化量测装置的动作逻辑；电源模块，用于在所述氢分析控制系统的控制下向电解槽电极输入保护电流；无线通讯模块，分别与所述制氢分析控制系统、所述电源模块以及所述量测装置连接，用于实现所述制氢分析控制系统、所述电源模块以及所述量测装置之间的通讯交互。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述量测装置具体包括：微处理器，用于通过无线通讯模块与所述制氢分析控制系统建立通讯；数据采集模块，用于采集可再生能源输入到电解槽的电压电流模拟量信号和开关量输入数字量信号；数据输出模块，用于实时转发电能质量评价信息到所述制氢分析控制系统；信号处理模块，用于实时运算监测电解槽电极的电能质量评价信息。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述信号处理模块具体包括：电能质量评价模块，用于进行电能质量监测，所述电能质量监测具体包括：监测频率偏差越限、电压偏差越限、电压波动与闪变告警、三相不平衡告警、暂时或瞬态过电压越限、波形畸变率越限以及电压暂降越限，并进行电能质量评价。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，制氢分析控制系统具体包括：有可编程控制器，用于通过无线通讯模块与所述量测装置和所述电源模块建立通讯。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述制氢分析控制系统具体用于：按最大制氢功率、最优运行寿命、最优制氢效率所需电能质量这些控制目标，综合优化调整电解槽运行策略。6.一种基于可再生能源的制氢电解槽电极劣化防控方法，其特征在于，用于权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玮，万燕鸣，于天笑，郭雅婷，
申请(专利权)人：北京国氢中联氢能科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：