一种用于微电网的控制系统和方法技术方案

技术编号:39188573 阅读:18 留言:0更新日期:2023-10-27 08:35
一种用于微电网的控制系统,该微电网包括多个电解槽和一个或多个主电源,控制系统配置为在处理器的控制下:确定一个或多个主电源提供的可用功率,生成用于将可用功率引导到多个电解槽中的一个或多个的控制信号;其中,控制系统配置为能通信地连接到与多个电解槽中的每个电解槽相关联的就地诊断装置以测量各自的性能参数,控制系统配置为在处理器的控制下接收来自就地诊断装置的信号并据此确定与多个电解槽相关联的至少一个性能参数。个电解槽相关联的至少一个性能参数。个电解槽相关联的至少一个性能参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种用于微电网的控制系统和方法


[0001]本专利技术涉及一种用于微电网的控制系统以及一种用于操作/控制一组电解池的方法,其中,微电网包括多个电解槽和一个或多个主电源(例如一个或多个可再生能源),电解池和其他组件形成微电网。

技术介绍

[0002]氢将成为能源转型的关键因素,并已被用作从化肥生产到炼油等各种行业的工业原料。氢是一种含量很丰富的元素,但并不经常单独存在。因此,蒸气重整制氢是工业上广泛应用的方法。这需要使用化石燃料,而且是能源密集型的。蒸气重整的副产品是不良排放物。除了用作工业原料外,氢还是一种极好的能量载体,可以长期储存和运输。
[0003]众所周知,电解是一种分解水中氢和氧的方法。最近的发展是利用阴离子交换膜(AEM)技术进行电解。与其他类型的电解不同,这种方法的优点是不需要化石燃料,也不依赖铂族金属(PGM)作为催化剂。与其他更传统的电解形式不同,AEM电解槽更适合间歇操作。这就有可能利用可再生能源,例如但不限于太阳能、风能、水力发电等。间歇性是这些能源的共性。
[0004]在某些情况下,例如在加热应用中,氢可能需要接近即时使用。人们希望能够控制多个氢发生器,以防止产生过多的氢并防止锅炉过载。
[0005]许多国家都采取了激励措施来推动可再生能源(例如光伏板)的使用。由于使用这种能源产生的电源存在间歇性,因此需要储能装置。虽然可以使用电池,但它不适合长期储存,因为众所周知电池会随着时间的推移而放电。氢更适合长期储能,因为一旦储存,电池中的势能就不会发生放电或损失的情况。将可再生能源与电解槽相结合来生产绿色氢,是实现能源转型和脱碳的一种手段。
[0006]通过分解水来电解制氢是众所周知的。这些技术中最成熟的是液体碱性(LA)。另一种相对成熟的电解槽形式是利用质子交换膜(PEM)的电解槽。相对较新的技术是利用阴离子交换膜(AEM)进行电解。与其他相对成熟的技术相比,AEM的一个优点是所需的介质不具有腐蚀性/苛性,也不需要铂族金属作为催化剂。此外,不需要使用诸如钛之类的昂贵材料来制造电解槽堆。
[0007]已知可以将多个较小的设备形成为一个组并将该组当作一个单一的单元,因此电池可以以这种形式设置和使用。但是,这样的一些设置在确定运行哪些设备以及以何种容量运行等方面存在限制。这种设置所采用的方式和方法各不相同,有待进一步改进。

技术实现思路

[0008]本专利技术的一个目的是提供一种用于控制多个模块化设备(例如但不一定限于电解槽组)的改进的装置和方法。
[0009]根据本专利技术的一个方面,提供一种用于微电网的控制系统,其中微电网包括多个电解槽和一个或多个主电源,控制系统配置为在处理器的控制下:
·
确定所述一个或多个主电源提供的可用功率;
·
生成用于将所述可用功率引导到所述多个电解槽中的一个或多个的控制信号;
·
其中,控制系统配置为能通信地连接到与所述多个电解槽中的每个电解槽相关联的就地诊断装置以测量各自的性能参数,所述控制系统配置为在所述处理器的控制下接收来自所述就地诊断装置的信号并据此确定与所述多个电解槽相关联的至少一个性能参数。
[0010]优选地,控制系统配置为导出以下中的任何一个或多个:极化曲线;欧姆电阻;从所述就地诊断装置接收到的EIS使用数据。
[0011]优选地,极化曲线以预定的间隔产生。
[0012]优选地,每个电解槽被分配唯一的标识符数据。
[0013]优选地,控制系统配置为从与一个或多个所述多个电解槽中的每个电解槽有关的所述就地诊断装置获取或确定以下性能参数中的任何一个或多个:o每个模块化设备的累计运行时间,o每个模块化设备的累计停机时间,o所述模块化设备在运行时的运行容量,o设备的温度,o设备的压力,o设备的电压/电势,o与周边设备有关的数据,例如
·
电解液流
·
电解液液位
·
该电解液的电导率
·
泵性能。
[0014]优选地,性能参数中的任何一个或多个是以预定的间隔测量的,和/或性能参数中的任何一个或多个是在预定的触发下测量的。
[0015]优选地,所述触发包括电源的变化和条件的预测变化中的一个或两个。
[0016]优选地,每个电解槽具有与其相关联的加权运行时间(WRT)。
[0017]优选地,控制系统还配置为在处理器的控制下,对所述多个电解槽执行功率平衡。
[0018]优选地,控制系统配置为接收来自所述多个电解槽中的每个电解槽的输出信号,并且控制系统配置为在处理器的控制下预测每个电解槽的输出并基于分配给所述多个电解槽的电力分配计算预测输出。
[0019]根据本专利技术的另一个方面,提供了一种微电网,其包括多个电解槽、一个或多个主电源、与各个电解槽相关联的用于测量各自的性能参数的就地诊断装置、以及如上所述的控制系统,所述控制系统可通信地连接到所述就地诊断装置。
[0020]优选地,主电源中至少有一个是可再生能源或电网连接。
[0021]优选地,微电网另外包括一个或多个二次电源。
[0022]优选地,所述二次电源中至少有一个是可再生能源或电网连接。
[0023]优选地,每个电解槽都是用干阴极操作的AEM电解槽。
[0024]优选地,微电网还包括一个或多个备选负载。
[0025]优选地,备选负载是以下任何一个或多个:
·
一个或多个电池;
·
电化学储能设备;
·
电容器;
·
电器;
·
电网。
[0026]优选地,微电网还包括与控制系统可通信地连接的、用于测量所述一个或多个主电源提供的可用功率的装置。
[0027]优选地,所述一个或多个主电源包括可再生能源,所述微电网还包括与控制系统可通信地连接的、用于预测所述一个或多个主电源预期提供的可用功率的预测装置。
[0028]优选地,预测装置包括用于下列任何一种或多种:
·
天气预报;
·
风速预测;
·
云量;
·
潮汐状态。
[0029]优选地,电解槽适于在不同容量下运行。
[0030]优选地,电解槽具有被动充电/放电电路供就地诊断装置用于测量各自电压瞬态,并且电解槽包括用于使用所述瞬变来拟合预先确定的等效电路参数的装置。
[0031]优选地,一个或多个主电源的电源为交流或直流,并且一个或多个电解槽由交流或直流供电。
[0032]优选地,微电网包括用于处理和使用从所述电解槽输出的氢的装置,例如干燥器、储氢装置或燃料电池。
[0033]根据本专利技术的又一方面,提供了一种操作/控制一组电解池的方法,所述电解池和其他组件形成微电网,所述方法包括以下步骤:
·
为一个或多个电解池中的每一个分配唯一标识符,所述电解池是微电网的主负载;并且,每隔一段时间重复以下步骤本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于微电网的控制系统,其特征在于,所述微电网包括多个电解槽和一个或多个主电源,所述控制系统配置为在处理器的控制下:确定所述一个或多个主电源提供的可用功率;生成用于将所述可用功率引向所述多个电解槽中的一个或多个的控制信号;其中,所述控制系统配置为能通信地连接到与所述多个电解槽中的每个电解槽相关联的就地诊断装置以测量各自的性能参数,所述控制系统配置为在所述处理器的控制下接收来自所述就地诊断装置的信号并据此确定与所述多个电解槽相关联的至少一个性能参数。2.根据权利要求1所述的控制系统,其特征在于,所述控制系统配置为导出以下中的任何一个或多个:极化曲线;欧姆电阻;从所述就地诊断装置接收到的EIS使用数据。3.根据权利要求2所述的控制系统,其特征在于,所述极化曲线以预定的间隔产生。4.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统,其特征在于,每个电解槽被分配唯一的标识符数据。5.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统,其特征在于,所述控制系统配置为从与一个或多个所述多个电解槽中的每个电解槽有关的所述就地诊断装置获取或确定以下性能参数中的任何一个或多个:每个模块化设备的累计运行时间;每个模块化设备的累计停机时间;所述模块化设备在运行时的运行容量;设备的温度;设备的压力;设备的电压/电势;与周边设备有关的数据,包括但不限于电解液流、电解液液位、所述电解液的电导率、以及泵性能。6.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统,其特征在于,所述性能参数中的任何一个或多个是以预定的间隔测量的,和/或所述性能参数中的任何一个或多个是在预定的触发下测量的。7.根据权利要求6所述的控制系统,其特征在于,触发包括以下中的一个或两个:电源的变化;条件的预测变化。8.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统,其特征在于,每个电解槽具有与其相关联的加权运行时间(WRT)。9.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统,其特征在于,所述控制系统还配置为在处理器的控制下对所述多个电解槽执行功率平衡。10.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统,其特征在于,所述控制系统配置为接收来自所述多个电解槽中的每个电解槽的输出信号,所述控制系统配置为在所述处理器的控制下预测每个电解槽的输出并基于分配给所述多个电解槽的电力分配来计算预测输出。11.一种微电网,其特征在于,包括多个电解槽、一个或多个主电源、与各个电解槽相关联的用于测量各自的性能参数的就地诊断装置、以及根据权利要求1至10中任一项所述的控制系统,所述控制系统能通信地连接到所述就地诊断装置。12.根据权利要求11所述的微电网,其特征在于,所述主电源中的至少一个是可再生能
源或电网连接。13.根据权利要求11或12所述的微电网,其特征在于,所述微电网另外包括一个或多个二次电源。14.根据权利要求13所述的微电网,其特征在于,所述二次电源中的至少一个是可再生能源或电网连接。15.根据权利要求11至14中任一项所述的微电网,其特征在于,每个电...

【专利技术属性】
技术研发人员:肖恩
申请(专利权)人:因纳普特公司
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1