【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
专利
本专利技术涉及一种包括多个电解槽模块的电解槽装置和一种用于控制电解槽装置操作的系统、一种用于控制电解槽装置操作的系统的用途、一种计算机程序产品、一种计算机可读介质、一种用于控制包括多个电解槽模块的电解槽装置的操作的方法。
技术介绍
1、出于生产和规模化的目的，电解槽装置通常包含若干模块，这些模块又包含若干堆栈。
2、通常地，这种类型的电解槽装置被配置为使得在电解槽装置操作期间电解槽模块的部分或全部并行运行。
3、这种类型的电解槽装置一般地包括控制设备，该控制设备被配置为以协调的方式控制多个电解槽模块的操作，以下也被称为电解槽模块的协调控制。特别地，它可以被配置为控制针对每个电解槽模块的电解槽模块设置点。术语“电解槽模块设置点”可以指指示电解槽模块的氢气输出的生产设置点，或指电解槽模块的负载或功率设置点。
4、电解槽装置的操作在预定的设置点被执行，该设置点可以指生产设置点，生产设置点指示电解槽装置的总氢气输出，或指电解槽装置的负载或功率设置点。控制设备控制多个电解槽模块的操作，以多个电解槽模块的设置点总和(也被称为电解槽模块设置点)等于电解槽装置的预定设置点这样的方式。换句话说，控制设备为每个电解槽模块分配个体的设置点，使得所有电解槽模块设置点的总和与总电解槽装置设置点相匹配。为完整起见，当电解槽模块设置点是指电解槽模块的生产设置点时，则总电解槽设置点是指电解槽装置的生产设置点以及当电解槽模块设置点是指电解槽模块的负载或功率设置点时，则总电解槽装置设置点是指电解槽装置的负载或功率设置
5、目前，协调控制只考虑电解槽模块的数目和所需的负载以及应用刚性的预定方案来控制电解槽模块的操作。例如，所有电解槽模块可以被分配相等的设置点，或者针对多个电解槽模块设置点的预定固定切换序列可以被应用，例如当电解槽装置设置点提高时，以预定顺序随后切换电解槽模块。
6、然而，这种控制电解槽模块操作的方式意味着操作不会是理想的，因为这种刚性的方案没有考虑到电解槽模块的实际特性会相互显著不同并且可能随着时间的推移而变化，可能会有不同程度的变化。这意味着电解槽装置或模块通常不会以理想的方式操作，这对装置的总效率和/或电解槽模块的劣化是有害的。
7、这种控制电解槽模块操作的方式也可能导致电解槽模块维护的不利的和/或不可预测的维护模式。通常地，在一定的时间跨度和/或操作周期数之后，电解槽模块的维护是必要的。何时需要维护还取决于个体电解槽模块的特性及其操作情况，例如总操作时间和在哪个操作点操作。例如，不利的维护模式可能导致一些模块需要经常维护，而其他模块很少需要维护，使得一些模块维护必须在不合适的时间进行，例如在高生产需求期间、和/或许多模块需要同时维护期间。不可预测的维护模式降低了计划的准确性，并且从而危及装置的可靠性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种方法和一种电解槽装置，其具有用于控制电解槽装置操作的系统，分别允许以协调的方式控制电解槽装置的操作，从而可以缓解至少上述一些问题中的一些，例如，使得可以提高总体效率和/或减少劣化和/或可以获得有利和/或可预测的维护模式。
2、本专利技术提供了一种电解槽装置和一种用于根据独立权利要求控制电解槽装置操作的方法。优选实施例由从属权利要求阐述。
3、电解槽装置包括多个电解槽模块，特别是将水分解为氢和氧的水电解槽模块，以及用于控制电解槽装置操作的系统。系统包括处理单元并且被配置为针对多个电解槽模块中的每个确定电解槽模块设置点，电解槽模块将在设置点操作，其中电解槽模块设置点被确定为使得其总和等于电解槽装置的规定的总装置设置点，并且在相应的电解槽模块设置点控制多个电解槽模块中的每个的操作。确定包括将代表多个电解槽模块中的每个的操作特性的数据输入到处理单元并且处理单元执行输出电解槽模块设置点的优化程序，优化程序包括针对总电解槽装置效率、电解槽装置的寿命、每个电解槽模块的寿命、操作安全性和维护模式中的一个或多个的优化。
4、所要求保护的系统允许以可以最佳地利用每个电解槽模块的特性和能力来获得预定的设置点这样的方式来控制电解槽装置的操作。与不考虑任何这种特性的已知的刚性控制方案相比，电解槽装置的总操作可以在不同的技术方面得到改进，这取决于优化程序的优化目标和/或优化程序的约束。
5、装置寿命和电解槽模块的寿命可以各自指总寿命或剩余寿命。
6、针对总电解槽装置效率、总装置寿命、每个电解槽模块的寿命和/或维护模式“执行”优化意味着优化程序的目标是获得最佳的总电解槽装置效率、总装置寿命、每个电解槽模块的寿命、操作安全性和/或维护模式。还可以针对这些潜在目标中的一个进行优化，并使用考虑到一个或多个其他潜在目标的约束。作为示例，优化程序可以包括在约束提供的边界内对总装置效率的优化，约束确保电解槽模块的劣化(从而其寿命)保持在预定的可接受范围内或高于/低于可接受值。附加地或备选地，约束可以用于适应维护模式。作为备选方案，优化程序可以包括针对维护模式的优化，即提供允许电解槽模块能够安全和/或有效地操作直到预定的时间而无需维护的电解槽模块设置点。另外，在这种情况下，可选地，其他潜在的优化目标可能没有被优化，但可以通过约束来考虑。备选地或附加地，针对两个或更多个目标的优化也是可以的。
7、作为又一示例，针对一个或多个电解槽模块，约束可以包括限定分别的电解槽模块的操作范围的约束。这允许定制分别的电解槽模块的操作，以适应除电解槽模块的(多个)电解槽堆以外的组件(例如电解槽模块的整流器和/或滤波器)的操作参数，例如效率。
8、在本公开中，术语劣化通常地涉及电解槽模块的特性的变化，该变化在一个或多个方面是有害的。例如，操作效率和/或安全性可能会降低，和/或允许安全操作和/或有效操作的操作点范围可能会减小。
9、电解槽模块设置点被确定为使得它们的总和等于电解槽装置的规定的总装置设置点，这可能意味着该装置设置点是优化程序的约束之一。
10、确定电解槽模块设置点所包括的部分或全部步骤可以由处理单元执行。备选地或附加地，控制电解槽模块的操作的步骤可以部分地或完全地通过处理单元被执行。
11、处理单元可以包括控制设备，也被称为协调控制器，该控制设备将电解槽模块设置点分配给电解槽模块，以便控制其在相应的电解槽模块设置点处的操作。备选地，系统可以包括在处理单元外部并且被配置为与处理单元通信的控制设备。
12、每个电解槽模块可以被配置为与控制设备进行通信。特别是，每个电解槽模块可以被配置为接收来自控制设备的控制命令并且根据控制命令操作，特别是在由控制设备分配给它们的设置点处操作。
13、每个电解槽模块可以包括一个或多个电解槽堆，每个电解槽堆可以各自包括多个分解水并且产生氢的电解槽，并且还可以包括整流器以在给定设置点或另一个合适的电力电子设备处将交流电(ac)转换为直流电(dc)。每个电解槽模块还可以包括将交流电转换为输入到整流器的变本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电解槽装置(1)，包括多个电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)和用于控制所述电解槽装置(1)的操作的系统(3)，所述系统包括处理单元(4)，并且被配置为：
2.根据权利要求1所述的电解槽装置(1)，其中确定还包括：基于代表所述多个电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)中的每个电解槽模块的操作特性的所述数据来创建和/或更新总电解槽装置模型，并且基于所述电解槽装置模型来执行所述优化程序。
3.根据权利要求1或2所述的电解槽装置(1)，其中代表所述多个电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)中的每个电解槽模块的操作特性的所述数据包括：代表所述电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)的效率特性、特别是效率曲线的数据，和/或代表所述电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)的劣化特性，特别是劣化曲线的数据。
4.根据权利要求3所述的电解槽装置(1)，其中所述优化程序考虑、特别是利用所述电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)的所述效率曲线之间的差和/或所述电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)的劣化曲线之间的差，特别是所述效率
5.根据前述权利要求中任一项所述的电解槽装置(1)，其中所述优化程序包括：通过设置代表预定维护计划的约束针对维护模式的优化，特别地，其中所述约束包括所述电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)的一个或多个预测特性、特别是预测操作特性，保持在一定范围内至少直到预定时间为止，特别地代表所述电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)中的每个电解槽模块的所述操作安全性的特性的预测值保持在预定范围内直到预定时间为止，和/或所述电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)中的每个电解槽模块的预测效率保持在预定效率阈值之上至少直到预定时间为止。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电解槽装置(1)，其中所述系统(3)被配置为根据操作模式确定所述电解槽模块设置点，特别是在多个操作模式之中自动地和/或响应于用户输入而选择的操作模式，其中所述操作模式是能够被称为效率模式的最大总电解槽装置效率、能够被称为延长寿命模式的所述电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)中的每个电解槽模块的最小劣化、以及也能够被称为维护遵从模式的对维护计划遵守、或者所述操作模式中的至少两个操作模式的组合中的一种。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电解槽装置(1)，其中所述系统(3)包括：被配置为使用控制命令来控制所述多个电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)的所述操作的控制设备(5)，
8.根据前述权利要求中任一项所述的电解槽装置(1)，其中所述系统(3)被配置为在所述电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)操作期间，不连续地、特别是响应于用户输入不连续地、或在预定时间自动地、或连续地执行所述电解槽模块设置点的确定。
9.一种用于控制电解槽装置(1)系统(3)的用途，所述电解槽装置(1)包括多个电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)，所述电解槽装置(1)特别是根据前述权利要求中任一项所述的电解槽装置，所述系统(3)包括处理单元(4)并且被配置为：
10.一种计算机可读介质，包括指令，所述指令当由计算机执行时致使所述计算机：
11.一种计算机程序产品，包括指令，当所述程序由计算机执行时，所述指令致使所述计算机：
12.一种用于控制电解槽装置(1)的操作的方法，所述电解槽装置(1)包括多个电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)，
13.根据权利要求12所述的方法，
14.根据权利要求12或13中任一项所述的方法，其中所述优化程序包括通过设置代表预定维护计划的约束的针对维护模式的优化，特别地，其中所述约束包括所述电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)的一个或多个预测特性、特别是预测操作特性，保持在一定范围内至少直到预定时间为止，特别地，代表所述电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)中的每个电解槽模块的所述操作安全性的特性的预测值保持在预定范围内直到预定时间为止，和/或所述电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)中的每个电解槽模块的预测效率保持在预定效率阈值之上至少直到预定时间为止。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中所述多个电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)中的每个电解槽模块的所述设...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种电解槽装置(1)，包括多个电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)和用于控制所述电解槽装置(1)的操作的系统(3)，所述系统包括处理单元(4)，并且被配置为：
2.根据权利要求1所述的电解槽装置(1)，其中确定还包括：基于代表所述多个电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)中的每个电解槽模块的操作特性的所述数据来创建和/或更新总电解槽装置模型，并且基于所述电解槽装置模型来执行所述优化程序。
3.根据权利要求1或2所述的电解槽装置(1)，其中代表所述多个电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)中的每个电解槽模块的操作特性的所述数据包括：代表所述电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)的效率特性、特别是效率曲线的数据，和/或代表所述电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)的劣化特性，特别是劣化曲线的数据。
4.根据权利要求3所述的电解槽装置(1)，其中所述优化程序考虑、特别是利用所述电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)的所述效率曲线之间的差和/或所述电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)的劣化曲线之间的差，特别是所述效率曲线的一个或多个不同的最大效率、所述效率曲线的不同形状、所述效率曲线的不同时间依赖性，以及所述电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)的不同操作范围，以及可选地在所述电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)的所述操作范围内的对应效率。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电解槽装置(1)，其中所述优化程序包括：通过设置代表预定维护计划的约束针对维护模式的优化，特别地，其中所述约束包括所述电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)的一个或多个预测特性、特别是预测操作特性，保持在一定范围内至少直到预定时间为止，特别地代表所述电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)中的每个电解槽模块的所述操作安全性的特性的预测值保持在预定范围内直到预定时间为止，和/或所述电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)中的每个电解槽模块的预测效率保持在预定效率阈值之上至少直到预定时间为止。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电解槽装置(1)，其中所述系统(3)被配置为根据操作模式确定所述电解槽模块设置点，特别是在多个操作模式之中自动地和/或响应于用户输入而选择的操作模式，其中所述操作模式是能够被称为效率模式的最大总电解槽装置效率、能够被称为延长寿命模式的所述电解槽模块(2a，2b，2c，2d，2e)中的每个电解槽模块的最小劣化、以及也能够被称为维护遵从模式的对...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔治·古特穆斯，鲁迪格·弗兰克，马蒂亚斯·毕斯考平，菲力克斯·伦德斯，克莱门斯·格林德勒，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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