一种大型绿氢制备晶闸管整流电源系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种大型绿氢制备晶闸管整流电源系统及控制方法，该电源系统包括电网绿电电源、高压母线、主变压器、中压母线、SVG动态无功补偿、整流变压器、晶闸管整流器、电解槽；所述电网绿电电源引自光伏或风电等的绿电升压站，或者同时引自绿电升压站及市电；所述电网绿电通过所述的主变压器从高压等级变为中压等级；所述高压母线与电网绿电电源及主变压器一次侧相连接；所述中压母线与主变压器的二次侧和SVG动态无功补偿及整流变压器相连；一台所述整流变压器对应2～4台晶闸管整流器通过所述的晶闸管整流器控制系统实时调整晶闸管的触发角即可满足30～105％负载率的调节，不需要调节所述整流变压器的有载调压开关，从而可实现快速调节。而可实现快速调节。而可实现快速调节。

【技术实现步骤摘要】
一种大型绿氢制备晶闸管整流电源系统及控制方法


[0001]本专利技术属于新能源发展
，涉及一种大型绿氢制备系统，具体地说，涉及一种大型绿氢制备晶闸管整流电源系统及控制方法。

技术介绍

[0002]作为绿电电解水制氢关键设备，整流电源系统的合理配置直接影响到绿氢制备的效果。
[0003]常规的电解水整流器控制器保持控制角在较小范围温度运行，如5
°
～15
°
，当控制角超出5
°
～15
°
调节范围时，发有载开关升压或降压信号，使单台整流系统运行时晶闸管调节角度小，功率因数高，经济节能。有载开关操作方式有手动或自动模式。
[0004]常规电解水整流器控制方式在大规模绿氢项目应用存在局限性，常规电解水整流制氢应用在正常市电环境，整流器控制条件仅在调试阶段，因此小范围导通角靠晶闸管调试，大范围调节靠有载开关动作即可。
[0005]采用光伏电、风电等绿电电力电解水制氢，为绿氢，由于绿电电源的波动性，绿氢制备需要制氢负荷实时匹配波动电源处理，因此整流器需要实时跟随，若按照常规的整流控制模式需要动作有载开关，有载开关本身动作次数，动作时间长、无法连续动作等都无法满足绿氢实时性调节要求。
[0006]另外，常规整流6脉波在大规模绿氢整流系统应用中，5,7，11,13等6n
±
1次谐波叠加厉害，导致电网谐波严重超标，影响到绿氢制备电力工程并网。
[0007]专利CN202120349325公开了一种大功率可调直流电源装置，该装置为了进一步降低输出电压的纹波系数，提出可控晶闸管的移相脉冲角度不超过10
°
，结合整流变压器10级调压实现大范围电压调节输出。鉴于整流变有载调压的速度慢、调节次数有限，这种控制方式对于实施波动绿电电源的匹配快速性就跟不上。
[0008]专利CN202210307080公开了一种适用于大容量水电解制氢设备的整流系统，该系统为了解决绿色制氢工厂易出现的谐波超标等电能质量问题，减少在谐波治理方面的设备投资，提出了协同4台电解水制氢设备，每台配置12脉晶闸管整流，等效产生48脉整流系统。但考虑到超大规模工业化应用，电解槽配置到数十台，制氢达到数万吨级规模，48脉波整流的谐波仍有可能不满足要求。
[0009]专利CN202110937920公开了一种制氢电源和制氢系统，提出了现有技术晶闸管整流存在的问题：晶闸管电源深度调压时，其导通角变小，造成电网谐波电流增大，功率因数降低，当需要宽范围调压时，需要采用有载调压开关粗调，再采用晶闸管相控细调，这无疑更加降低了系统响应速度。针对这些技术缺陷，提出了调压输出采用高频开关电源调整输出电参数，精度高，动态响应快。但大功率整流高频开关电源目前产品开发还不成熟，成本高，可靠性差，成为大规模工业化应用的障碍。

技术实现思路

[0010]为了解决大功率整流高频开关电源成本高、可靠性差，常规晶闸管整流功率大范围调节靠有载开关动作慢、无法适应绿氢波动电源，常规晶闸管整流6脉波谐波超标的技术问题，本专利技术提供一种大型绿氢制备晶闸管整流电源系统及控制方法。
[0011]本专利技术提供了一种大型绿氢制备晶闸管整流电源系统，该电源系统包括电网绿电电源、高压母线、主变压器、中压母线、SVG动态无功补偿、整流变压器、晶闸管整流器、电解槽；所述电网绿电电源引自光伏或风电等绿电升压站，或者同时引自绿电升压站及市电；所述电网绿电通过所述的主变压器从高压等级变为中压等级；所述的主变压器容量根据制氢总计算负荷选取；所述高压母线与电网绿电电源及主变压器一次侧相连接；所述中压母线与主变压器的二次侧和SVG动态无功补偿及整流变压器相连；一台所述整流变压器对应2～4台晶闸管整流器，所述晶闸管整流器交流电源引自所述整流变压器二次侧；所述晶闸管整流器将交流电整流成直流电供给电解槽。
[0012]作为改进的方案，所述高压母线为2
‑
220kV母线。
[0013]作为进一步改进的方案，所述主变压器为220/35kV变压器。
[0014]作为更进一步改进的方案，所述中压母线为35kV母线。
[0015]作为更进一步改进的方案，所述整流变压器为35kV整流变压器。
[0016]作为更进一步改进的方案，所述电解槽为碱性水制氢电解槽。
[0017]作为更进一步改进的方案，所述晶闸管整流器配套设置有纯水冷却装置。
[0018]作为更进一步改进的方案，所述SVG动态无功补偿用以补偿所述的晶闸管整流器晶闸管深度调控时功率因数，提高所述的高压母线并网电能质量。
[0019]本专利技术还提供了上述晶闸管整流电源系统的控制方法，即所述晶闸管整流器功率调节控制方式，全范围功率调节靠调节晶闸管导通角，不动作有载开关；工艺碱性电解槽氢气调节范围30％～105％，根据所述的碱性水制氢电解槽的伏安特性，对应电压调节范围约为85％～101％，对应晶闸管触发角为13
°
～35
°
，对应的晶闸管触发角度范围仅为22
°
，通过所述的晶闸管整流器控制系统实时调整晶闸管的触发角即可满足30～105％负载率的调节，不需要调节所述整流变压器的有载调压开关，从而可实现快速调节。
[0020]本专利技术在包括但不限于大型绿氢制备的装置中应用。
[0021]本专利技术具有以下有益效果：
[0022]1)本专利技术晶闸管整流器全范围功率调节动作晶闸管相角，功率调节速度快，可以达到毫秒级，能快速适应绿电发电出力波动。
[0023]2)采用96脉波整流方式，单台所述整流变压器带两套所述的晶闸管整流器，单台所述的晶闸管整流器配置12脉波整流，相邻4台所述的整流变压器移相构成虚拟96脉波，在不增加谐波抑制投资的前提下满足电网接入需求。
[0024]3)采用的纯水冷却方案，可以有效节约项目投资，降低单位制氢电耗，进而降低整体绿氢成本。
附图说明
[0025]图1为本专利技术供配电系统图；
[0026]图2为本专利技术35kV整流变压器的联结组别。
[0027]图中：1
‑
电网绿电电源、2
‑
高压母线、3
‑
主变压器、4
‑
中压母线、5
‑
SVG动态无功补偿、6
‑
整流变压器、7
‑
晶闸管整流器、8
‑
电解槽、9
‑
纯水冷却装置。
[0028]下面结合附图对本专利技术做进一步描述。
具体实施方式
[0029]如图1～2所示，本专利技术提供的大型绿氢整流电源系统，主要由电网绿电电源1、高压母线2、主变压器3、中压母线4、SVG动态无功补偿5、整流变压器6、晶闸管整流器7、电解槽8、纯水冷却装置9组成。
[0030]电网绿氢电源1为引自光伏、风电等绿电升压站，根据绿氢制备连续性要求，或同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型绿氢制备晶闸管整流电源系统，其特征在于：该电源系统包括电网绿电电源、高压母线、主变压器、中压母线、SVG动态无功补偿、整流变压器、晶闸管整流器、电解槽；所述电网绿电电源引自光伏或风电等绿电升压站，或者同时引自绿电升压站及市电；所述电网绿电通过所述的主变压器从高压等级变为中压等级；所述的主变压器容量根据制氢总计算负荷选取；所述高压母线与电网绿电电源及主变压器一次侧相连接；所述中压母线与主变压器的二次侧和SVG动态无功补偿及整流变压器相连；一台所述整流变压器对应2～4台晶闸管整流器，所述晶闸管整流器交流电源引自所述整流变压器二次侧；所述晶闸管整流器将交流电整流成直流电供给电解槽。2.根据权利要求1所述的大型绿氢制备晶闸管整流电源系统，其特征在于：所述高压母线为2
‑
220kV母线。3.根据权利要求1所述的大型绿氢制备晶闸管整流电源系统，其特征在于：所述主变压器为220/35kV变压器。4.根据权利要求1所述的大型绿氢制备晶闸管整流电源系...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳科，乔梁，杨光义，赵永明，
申请(专利权)人：中石化广州工程有限公司中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：