【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电解水制氢，尤其涉及一种可持续适应电源波动的电解制氢系统及电解制氢方法。
技术介绍
1、水电解制氢技术制取绿氢，对实现双碳目标有重要意义，对提高风电场和光伏电场资源利用率、电网调峰等方面具有重要作用。而风电和光伏电等可再生电力具有突出的间歇性、波动性、随机性特点，尤其是风力发电随机性、波动性更强，难以为电解水装置提供稳定电力。
2、因此，急需一种可以适应风电场和光伏电场发电功率不稳，具有较宽的功率调整范围，不因功率大幅波动缩短装置地运行寿命和降低氢气产品纯度的水电解制氢系统及电解制氢方法。
3、为了解决以上问题，提出本专利技术。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种可持续适应电源波动的电解制氢系统及其控制方法，为适应新能源不规则波动特性，本专利技术电解制氢系统的电解槽包括n个电解段6，每个所述电解段6包括2y个电解室5、两个阴极端极板2和一个阳极中极板1，n个所述电解段6从1至n连续串联布置，两个相邻所述电解段6两端的阴极端极板2共用。每个所述电解段6的功率可以单独调控，同时多个所述电解段6联通运行、集中进液，每个所述电解段6电解槽内的电解液在运行时温度恒定，使得波动电源状态下的本专利技术电解制氢系统可连续调控，适应能力较强，更加适应多变波动的电源输入条件，同时更具有安全性能。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、为解决上述技术问题，本专利技术将整个电解槽进行多段式设计，各段电解槽内
4、本专利技术第一方面提供一种可持续适应电源波动的电解制氢系统，所述电解制氢系统的电解槽包括n个电解段6，每个所述电解段6包括2y个电解室5、两个阴极端极板2和一个阳极中极板1，两个所述阴极端极板2位于所述电解段6的两端，而所述阳极中极板1位于所述电解段6的中间，每个所述电解段6分为左右两部分，每部分包括y个电解室5；其中n大于1，y大于1，n个所述电解段6从1至n连续串联布置。
5、优选地，两个相邻所述电解段6两端的阴极端极板2共用。
6、优选地，所述电解制氢系统还包括电解碱液出口3和电解碱液进口4；
7、所述电解碱液出口3位于所述电解制氢系统的上端；
8、所述电解碱液进口4位于所述电解制氢系统的下端。
9、为避免溶解的氢氧混合，电解碱液出口3，电解碱液进口4在电解槽两端对称布置，携带氧气电解液与携带氢气电解液分开参与气液分离、冷却循环过程。
10、优选地，所述电解碱液出口3和所述电解碱液进口4均为四个，均布在所述电解槽的两端，其中两个为氧端，而另外两个为氢端；
11、四个所述电解碱液出口3在所述电解槽两端对称布置；
12、四个所述电解碱液进口4在所述电解槽两端对称布置。
13、优选地，每个电解室5具有电解室独立进液口7和电解室独立出液口8。也就是说，所述电解碱液进口4的电解液分散到多个电解室独立进液口7，多个电解室独立出液口8的电解液汇总到所述电解碱液出口3。
14、优选地，所述电解碱液出口3为槽内联通总流道出口，连接上端各段电解槽与段内的所述电解室5，所述电解碱液进口4为槽内联通总流道进口，连接下端各段电解槽与段内的所述电解室5；
15、优选地，所述电解碱液出口3外设管道与气液分离装置相连，各个所述电解室5内携带有气体的电解液分别从两端的所述电解碱液出口3流出，进入气液分离装置。
16、优选地，经气液分离后的电解液流入到冷却循环装置中，所述冷却循环装置与所述电解碱液进口4外端管道相连，冷却后的电解液由两端的所述电解碱液进口4流入电解槽联通流道内，流入各个所述电解室5内。
17、虽然所述电解制氢系统的电解槽被分为n个电解段6，但是分段布置后仍保持了输入电源的一致与槽内电解温度的一致。当持续电源波动情况下，这种温度特性使得电解系统对于控制系统调控的响应速度加快，更加适应多变波动的电源输入条件。
18、优选地，所述电解制氢系统还包括电源接入铜排9，所述电源接入铜排9的一端与电源连接，电流由所述电源接入铜排9流入所述电解槽，所述电源接入铜排9的另一端连接整流柜，以对接入所述电解制氢系统的电流进行控制。当1-n电解段6中某一段电解槽出现功率波动或故障，由于1-n电解段6内部结构形式基本一致，为适应电解槽可进行分段控制，调节分段输入功率使1-n电解段6上对应的电源接入铜排9输入功率改变，使各段额定电流一致但实际运行电流可在额定电流的0～100％范围内调节。
19、为了所述的电解制氢系统正常运行，本专利技术所述的电解制氢系统还包括除上述部件之外的其他常用部件。
20、本专利技术第二方面提供一种本专利技术第一方面所述的电解制氢系统的电解制氢方法，当外接电源负荷在额定电流的75％+m×25％/n～100％范围波动时，则第m-1所述电解段6的电流维持为额定电流的75％，而第m段所述电解段6的电流根据电源负荷在额定电流的75％～100％范围内自动调节；
21、当外接电源负荷继续下降在额定电流的50％+m×25％/n～75％范围时,则第m-1段所述电解段6的电流维持为额定电流的50％，而第m段所述电解段6的电流根据电源负荷在额定电流的50％～75％范围内自动调节；
22、当外接电源负荷继续下降在额定电流的25％+m×25％/n～50％范围时,则关闭第m-1段所述电解段6电源，而第m段所述电解段6的电流根据电源负荷在额定电流的25％～50％范围内自动调节；
23、当外接电源负荷提高时，系统自动按关闭的顺序逆向恢复所述电解段6的电流，由此实现所述的电解制氢系统在额定电流的25％～100％波动时连续自动调节，以减少外接电源负荷波动对所述的电解制氢系统的影响；
24、其中，m为整数且m≤n。
25、以上电源段调整的步长为25％/n，此步长可以根据实际情况调节，必要时也可将步长设置更低，比如20％/n。
26、本专利技术系统中采用多段式电解槽电解，多段式中任一段的两个外端为阴极端极板，中间为阳极中极板，当电流由传输铜排通入电解槽，电解开始发生，上部电解液携带产生气体进入联通流道，排出电解槽进入分离系统。含气体的电解液经由分离装置分离后进入冷却装置，冷却后降温后的碱液由下部联通流道回流至电解槽内，完成气液分离过程以及碱液冷却过程。一段电解槽可以含有多个电解室，但都与联通流道的总流道相连，以确保各段电解槽间的联通，输入每段电解槽的功率由输入铜排前的整流柜分别控制。
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1.一种可持续适应电源波动的电解制氢系统，其特征在于，所述电解制氢系统的电解槽包括n个电解段(6)，每个所述电解段(6)包括2y个电解室(5)、两个阴极端极板(2)和一个阳极中极板(1)，两个所述阴极端极板(2)位于所述电解段(6)的两端，而所述阳极中极板(1)位于所述电解段(6)的中间，每个所述电解段(6)分为左右两部分，每部分包括y个电解室(5)；其中n大于1，y大于1，n个所述电解段(6)从1至n连续串联布置。
2.根据权利要求1所述的可持续适应电源波动的电解制氢系统，其特征在于，两个相邻所述电解段(6)两端的阴极端极板(2)共用。
3.根据权利要求1所述的可持续适应电源波动的电解制氢系统，其特征在于，所述电解制氢系统还包括电解碱液出口(3)和电解碱液进口(4)；
4.根据权利要求3所述的可持续适应电源波动的电解制氢系统，其特征在于，所述电解碱液出口(3)和所述电解碱液进口(4)均为四个，均布在所述电解槽的两端，其中两个为氧端，而另外两个为氢端；
5.根据权利要求3所述的可持续适应电源波动的电解制氢系统，其特征在于，每个电解室
6.根据权利要求3所述的可持续适应电源波动的电解制氢系统，其特征在于，所述电解碱液出口(3)为槽内联通总流道出口，连接上端各段电解槽与段内的所述电解室(5)，所述电解碱液进口(4)为槽内联通总流道进口，连接下端各段电解槽与段内的所述电解室(5)。
7.根据权利要求3所述的可持续适应电源波动的电解制氢系统，其特征在于，所述电解碱液出口(3)外设管道与气液分离装置相连，各个所述电解室(5)内携带有气体的电解液分别从两端的所述电解碱液出口(3)流出，进入气液分离装置。
8.根据权利要求7所述的可持续适应电源波动的电解制氢系统，其特征在于，经气液分离后的电解液流入到冷却循环装置中，所述冷却循环装置与所述电解碱液进口(4)外端管道相连，冷却后的电解液由两端的所述电解碱液进口(4)流入电解槽联通流道内，流入各个所述电解室(5)内。
9.根据权利要求1所述的可持续适应电源波动的电解制氢系统，其特征在于，所述电解制氢系统还包括电源接入铜排(9)，所述电源接入铜排(9)的一端与电源连接，电流由所述电源接入铜排(9)流入所述电解槽，所述电源接入铜排(9)的另一端连接整流柜，以对接入所述电解制氢系统的电流进行控制。
10.一种权利要求1-9任一项所述的电解制氢系统的电解制氢方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种可持续适应电源波动的电解制氢系统，其特征在于，所述电解制氢系统的电解槽包括n个电解段(6)，每个所述电解段(6)包括2y个电解室(5)、两个阴极端极板(2)和一个阳极中极板(1)，两个所述阴极端极板(2)位于所述电解段(6)的两端，而所述阳极中极板(1)位于所述电解段(6)的中间，每个所述电解段(6)分为左右两部分，每部分包括y个电解室(5)；其中n大于1，y大于1，n个所述电解段(6)从1至n连续串联布置。
2.根据权利要求1所述的可持续适应电源波动的电解制氢系统，其特征在于，两个相邻所述电解段(6)两端的阴极端极板(2)共用。
3.根据权利要求1所述的可持续适应电源波动的电解制氢系统，其特征在于，所述电解制氢系统还包括电解碱液出口(3)和电解碱液进口(4)；
4.根据权利要求3所述的可持续适应电源波动的电解制氢系统，其特征在于，所述电解碱液出口(3)和所述电解碱液进口(4)均为四个，均布在所述电解槽的两端，其中两个为氧端，而另外两个为氢端；
5.根据权利要求3所述的可持续适应电源波动的电解制氢系统，其特征在于，每个电解室(5)具有电解室独立进液口(7)和电解室独立出液口(8)。
6.根据权利要求3所述的可持续适应...
【专利技术属性】
技术研发人员：邝允，龙成坤，邓泽宇，但昭旺，孙浩然，
申请(专利权)人：深圳氢致能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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