电解器电力管理和电力系统控制技术方案

本文描述一种用于电解器的电力控制装置，所述电力控制装置被配置成在第一级中使用DC下垂特性将电力削减信息编码为DC总线电压电平，且在第二级中将所述DC总线电压解码为电力信息。信息。信息。

【技术实现步骤摘要】
电解器电力管理和电力系统控制
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请主张于2022年3月4日提交的第63/316,950号美国临时专利申请的权益，所述美国临时专利申请以全文引用的方式并入本文中。


[0003]本专利技术的实施例大体上涉及电解器系统，且尤其涉及电解器电力管理和电力系统控制。

技术介绍

[0004]电解器是消耗电力以便通过分解水分子或其它烃燃料分子来生产氢气的装置。电解器的输入电源可为主电网(即，公用电网)、微电网或其组合。一般来说，微电网可被配置成包含一或多个分布式电力资源(DER)，例如太阳能、风能、地热能、水能、储能、常规电力资源等。主电网还可包含若干分布式电力资源。
[0005]电力系统(EPS)，无论其是主电网还是微电网，都会经历由EPS网络上的总发电功率与总负载功率之间的平衡的中断所引起的各种波动。由于由连接在DER中的可再生能源产生的电力的间歇性质，此类波动越来越多。当网络上的发电功率量大于总负载功率时，电力系统的电压和/或频率增加。类似地，当负载功率总量大于发电功率时，电力系统的电压和/或频率减小。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术涉及电解器电力管理和电力系统控制，其大体上消除由相关技术的局限性和缺点导致的一或多个问题。
[0007]以下描述将阐述本专利技术的额外特征和优点，并且这些特征和优点的一部分将在描述中显而易见，或者可通过实践本专利技术而习得。本专利技术的目标和其它优点将通过在书面描述和其权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现和获得。
[0008]为了实现这些和其它优点且根据本专利技术的目的，如所体现且广泛地描述，所述电解器电力管理和电力系统控制包含一种电力控制装置，所述电力控制装置被配置成在第一级中使用DC下垂特性将电力削减信息编码为DC总线电压电平，且在第二级中将所述DC总线电压解码为电力信息。
[0009]应理解，上述总体描述以及以下详细描述两者均为实例且为解释性的，并且旨在提供对所主张的本专利技术的进一步解释。
附图说明
[0010]附图被包含在内以提供本专利技术的进一步理解，并且并入在本说明书中并构成本说明书的一部分，其图示本专利技术的实施例并与描述内容一起用来阐释本专利技术的原理。
[0011]图1示出根据本专利技术的实例实施例的具有电解器的单级电力转换的系统。
[0012]图2a、2b和2c示出根据本专利技术的实例实施例的整流器和控制器布置。
[0013]图3示出根据本专利技术的实例实施例的用于在具有单级转换的电解器中的下垂控制实施方案的系统。
[0014]图4a、4b示出根据本专利技术的实例实施例的单级转换电解器中的堆叠电流的选择准则。
[0015]图5a、5b示出根据本专利技术的实例实施例的具有两级电力转换的电解器系统500。
[0016]图6示出根据本专利技术的实例实施例的具有两级电力转换的电解器系统600。
[0017]图7a、7b、7c示出根据本专利技术的实例实施例的在使用DC下垂的具有两级电力转换的电解器中的频率下垂控制实施方案。
[0018]图8a、8b和8c示出根据本专利技术的实例实施例的具有临时过载能力的电解器的频率下垂控制。
[0019]图9a、9b、9c示出根据本专利技术的实例实施例的在电解器的两级电力转换中的电压下垂控制的实施方案。
[0020]图10a、10b、10c示出根据本专利技术的实例实施例的具有临时过载能力的电解器中的电压下垂控制。
[0021]图11a、11b示出根据本专利技术的实例实施例的两级转换电解器中的堆叠电流的选择准则。
具体实施方式
[0022]将参考附图详细描述各种实施例。在可能的情况下，将在整个图式中使用相同参考编号来指代相同或相似部分。对特定实例和实施方案作出的参考是出于说明性目的，且并不意图限制本专利技术实施例或权利要求书的范围。
[0023]电解器是消耗电能和热能以通过分解水分子来产生氢气的装置。电解器所需的热能可由电解器内部的电能产生。替代地或另外，可从外部源供应热能，通常通过例如其它工艺的副产物供应热能。在电解器中，在热能来源于电能的情况下，电解所需的总电能是堆叠所需的电能与产生所需热能所需要的电能的总和。
[0024]一或多个电源可用于电能。电解器的输入电源可为主电网(即，公用电网)、微电网或其组合。一般来说，微电网包含一或多个分布式电力资源(DER)，例如太阳能、风能、地热能、水能、储能(例如，电池)、常规电力资源等。主电网(即，公用电网)还可包含连接到其的分布式电力资源(DER)。随着DER使用的增加，公用电网的可靠性和电力质量也很大程度上取决于DER而增加。
[0025]电力系统(EPS)，无论其是主电网还是微电网，都会经历由EPS网络上的总发电功率与总负载功率之间的平衡的中断所引起的各种波动。由于由连接在DER中的可再生能源产生的电力的间歇性质，此类波动越来越多。当网络上的发电功率量大于总负载功率时，电力系统的电压和/或频率增加。类似地，当负载功率总量大于发电功率时，电力系统的电压和/或频率减小。另外，举例来说，微电网中的分布式电源可为AC耦合的微电网或DC耦合的微电网，或其组合。
[0026]无论其是主电网还是微电网，电力系统都经历由发电功率与负载功率的平衡中的干扰所引起的各种异常，尤其归因于由连接DER(例如太阳能和风能)产生的发电功率的间
歇性质。定义电力系统网络的电网稳定性、电压和频率的主要两个参数直接取决于到网络的发电功率总量与来自网络的功率消耗总量之间的平衡。当网络上的发电功率量大于功率消耗时，则电力系统的频率和/或电压增加。类似地，当功率消耗量大于发电功率时，则电力系统的频率和/或电压减小。如果不采取适当动作来缓解这些电压和频率偏移，那么此电力不平衡可导致电网整体崩溃，且此可适用于微电网和其它电网两者。理想地，人们期望发电立即响应以满足网络的电力需求，但实际上这是不可能的，因为许多传统的发电系统与负载相比响应慢得多，因此发电不足一直是对电力系统网络稳定性的真正威胁。
[0027]电解器被分类为电力系统网络上的负载，因为其消耗来自电力系统网络的有功功率以产生氢气。基础电解器堆叠(即，电解槽的群组)需要通过其堆叠的可控DC电流，且此电力通常从连接的电网/微电网的AC电力系统获取。因此，每一电解器利用也被称为整流器的AC到DC转换装置，所述整流器从AC电源获取电力且在其输出处转换成DC电力。整流器可取决于功率电平而为三相或单相，且其可在多种电压和频率电平下运作。
[0028]一些电解器具有单级电力转换，其中整流器将AC转换成DC且还控制流动穿过电解器堆叠的电流。其它电解器具有两级转换，其中第一级将AC转换成固定DC电压，且第二级将固定DC转换成电解器堆叠所需的可变DC电流。另外，两级转换可具有供应多个SOEC堆叠的多个DCDC的一个整流器。
[0029]本文中所描述的实施例可容易地应用于单级和两级电力转换两者。另外，实施例容易地适用于所有类型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电解器的电力控制装置，所述电力控制装置被配置成在第一级中使用DC下垂特性将电力削减信息编码为DC总线电压电平，且在第二级中将所述DC总线电压电平解码为电力信息。2.根据权利要求1所述的电力控制装置，其中所述电力削减信息从整流器控制器被供应到DCDC控制器。3.根据权利要求2所述的电力控制装置，其中所述整流器控制器与整流器成一体或与所述整流器分离。4.根据权利要求1所述的电力控制装置，其中所述电力信息确定所述电解器的氢气生产。5.根据权利要求2所述的电力控制装置，其中所述整流器控制器被配置成控制多个整流器。6.根据权利要求2所述的电力控制装置，其中所述整流器控制器监测电网电压和频率。7.根据权利要求6所述的电力控制装置，其中所述电网是公用电网、微电网或其组合。8.根据权利要求7所述的电力控制装置，其中所述微电网包含选自以下中...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：博隆能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：