CN112725832A - 一种水电解制氢控制方法、系统及控制器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种水电解制氢控制方法、系统及控制器，该方案根据电解槽产生氢气的浓度控制电解槽的工作状态，当氢气浓度超出目标浓度范围时，控制至少一个功率开关的通断状态，以调整电解槽内参与制氢的电解小室的数量，相当于调整电解槽所需的功率，进而改变电解槽产生的氢气浓度，最终使电解槽的制氢浓度稳定在目标浓度范围内。利用该方案根据电解槽的制氢浓度动态调整电解槽的工作状态，充分利用可再生能源发电系统在弱发电区域产生的电能，提高氢气产量和氢气纯度。

Description

一种水电解制氢控制方法、系统及控制器

技术领域

本发明属于水电解技术领域，尤其涉及一种水电解制氢控制方法、系统及控制器。

背景技术

近年来，随着太阳能、风能等可再生能源发电技术迅猛发展及度电成本迅速下降，利用可再生能源电力进行水电解制氢得到广泛应用。

但是，当水电解制氢槽的输入功率低于预设阈值时，产生的氢气纯度下降，由于氢气中氧气浓度过高，进入纯化系统后会因为发热量较高导致纯化系统无法正常运行，可见，水电解制氢槽无法工作在功率低于预设阈值的状态下，而这与某些场景产生的功率较低的可再生能源电力无法利用，例如，光伏早晚或阴雨天的发电量较低，或者，弱风天气下风力发电量较低，这将导致弱发电区的电能利用率低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水电解制氢控制方法、系统及控制器，以解决无法充分利用可再生能源发电系统在弱发电区产生的电能，其公开的技术方案如下：

第一方面，本申请提供了一种水电解制氢控制方法，用于控制电解槽的工作状态，所述电解槽包括多个依次串联的电解小室，以及，并联于所述电解小室的正极和负极之间的功率开关，且每个所述功率开关与至少一个所述电解小室并联，所述方法包括：

获取所述电解槽产生氢气的氢气浓度；

当所述氢气浓度超出目标浓度范围时，控制至少一个所述功率开关的通断状态，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。

可选地，所述当所述氢气浓度超出目标浓度范围时，控制至少一个所述功率开关的通断状态，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内，包括：

当所述氢气浓度小于所述目标浓度范围的下限值时，逐个控制至少一个所述功率开关闭合，以使与所述功率开关并联的电解小室停机，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内；

当所述氢气浓度大于所述目标浓度范围的上限值时，逐个控制至少一个所述功率开关断开，以使与所述功率开关并联的电解小室工作，到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。

可选地，当所述氢气浓度小于所述目标范围的下限值时，控制至少一个所述功率开关闭合，包括：

当所述氢气浓度小于所述目标浓度范围的下限值时，控制一个所述功率开关闭合；

检测所述电解槽产生氢气的氢气浓度是否小于所述目标浓度范围的下限值，如果是，则控制下一个相邻的功率开关闭合，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。

可选地，当所述氢气浓度大于所述目标浓度范围的上限值时，逐个控制至少一个所述功率开关断开，包括：

当所述氢气浓度大于所述目标浓度范围的上限值，控制一个功率开关断开；

检测所述电解槽产生氢气的氢气浓度是否大于所述目标浓度范围，如果是，控制下一个相邻的功率开关闭合，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。

可选地，所述获取所述电解槽产生氢气的氢气浓度，包括：

获取所述电解槽产生的氢气中的氧气浓度；

根据所述氢气中的氧气浓度计算得到所述氢气浓度。

第二方面，本申请还提供了一种水电解制氢系统，包括：电解槽和控制器；

所述电解槽包括多个依次串联的电解小室，以及，并联于所述电解小室的正极和负极之间的功率开关，其中，每个所述功率开关与至少一个所述电解小室并联；

所述控制器，用于获取所述电解槽产生氢气的氢气浓度，当所述氢气浓度超出目标浓度范围时，逐个控制至少一个所述功率开关的通断状态，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。

可选地，所述控制器用于当所述氢气浓度超出所述目标浓度范围时，逐个控制至少一个所述功率开关的通断状态时，具体用于：

当所述氢气浓度小于所述目标浓度范围的下限值时，逐个控制至少一个所述功率开关闭合，以使与所述功率开关并联的电解小室停机，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内；

当所述氢气浓度大于所述目标浓度范围的上限值时，逐个控制至少一个所述功率开关断开，以使与所述功率开关并联的电解小室工作，到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。

可选地，还包括：

功率控制单元，用于接收所述控制器发送的功率开关控制指令，并根据所述功率开关控制指令控制相应功率开关的通断状态。

可选地，所述功率开关为断路器、负荷开关、接触器和功率半导体器件中的任意一种。

可选地，一个所述电解小室的正极和负极之间并联一个功率开关；

或者，至少两个相邻的电解小室串联后的正极和负极之间连接一个功率开关。

可选地，还包括氢中氧浓度计，用于测量所述电解槽产生的氢气中的氧气浓度；

所述控制器还用于，根据所述氢气中的氧气浓度计算得到氢气浓度。

第三方面，本申请还提供了一种控制器，包括存储器和处理器；

所述存储器内存储有程序指令；

所述处理器用于调用所述存储器内的程序指令以执行权利要求1-5任一项所述的水电解制氢控制方法。

本发明提供的水电解制氢控制方法，用于控制电解槽的工作状态，其中，该电解槽包括多个依次串联的电解小室，以及并联于电解小室的正、负极之间的功率开关，每个功率开关与至少一个电解小室并联。该方案根据电解槽产生的氢气浓度控制电解槽的工作状态，其中，检测电解槽产生的氢气的浓度，当氢气浓度超出目标浓度范围时，控制至少一个功率开关的通断状态，以调整电解槽内参与制氢的电解小室的数量，相当于调整电解槽所需的功率，进而改变电解槽产生的氢气浓度，最终使电解槽的制氢浓度稳定在目标浓度范围内。利用该方案根据电解槽的制氢浓度动态调整电解槽的工作状态，充分利用可再生能源发电系统在弱发电区域产生的电能，提高氢气产量和氢气纯度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种水电解制氢系统的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种水电解制氢控制方法的流程图；

图3是本申请实施例提供的另一种水电解制氢控制方法的流程图；

图4是本申请实施例提供的一种水电解制氢控制方法示例的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，示出了本申请实施例提供的一种水电解制氢系统的结构示意图，该系统主要包括：电解槽110、控制器120、供电电源130。

在一种应用场景中，利用可再生能源发电系统输出的电能为电解槽供电，此种情况下，供电电源130包括可再生能源发电系统131和功率变换装置132。

可再生能源发电系统131能够将可再生能源转换为电能。例如，可再生能源系统可以为光伏发电系统和风力发电系统。

功率变换装置132用于将可再生能源发电系统131输出的电能转换为电解槽110能够使用的电能信号。

在光伏发电的应用场景中，功率变换装置132为DC/DC变换器。在风力发电的应用场景中，功率变换装置132为AC/DC变换器。而且，DC/DC变换器与AC/DC变换器可以是隔离或非隔离拓扑，此外，也可以是升压、降压等拓扑。

电解槽110的正极、负极分别连接功率变换装置132的正输出端、负输出端。

电解槽110利用供电电源提供的电能进行水电解制氢，制得的氢气通过纯化系统140对氢气进行提纯，然后存贮至储氢罐150中。

本实施例中，电解槽110包括多个依次串联的电解小室，每个电解小室包括正极和负极，其中，第一个电解小室的负极为整个电解槽110的负极，最后一个电解小室的正极为整个电解槽110的正极。

而且，并联于电解小室的正极和负极之间的功率开关，其中，每个功率开关与至少一个电解小室并联。

在一种可能的实现方式中，每个电解小室i并联一个功率开关Si，其中，i为正整数且小于n，n为电解槽包含的电解小室的数量，且n≥2。

如果功率开关Si断开，与Si并联的第i个电解小室能够正常工作；Si闭合后，第i个电解小室被Si短路，该电解小室停止工作。

在另一种可能的实现方式中，每两个电解小室并联一个功率开关，通过控制该功率开关的通断状态能够同时控制这两个电解小室的工作状态，即功率开关Si断开，与Si并联的两个电解小室都正常工作；Si闭合，与Si并联的两个电解小室都停止工作。

在又一种可能的实现方式中，三个或更多个电解小室并联一个功率开关，通过控制一个功率开关的通断状态能够同时控制多个电解小室的工作状态。

在本申请的一个实施例中，功率开关可以采用断路器、负荷开关或接触器等开关器件，也可以采用IGCT、IGBT、MOS等功率半导体器件。

控制器120主要用于根据电解槽产生氢气的氢气浓度，控制功率开关的通断状态，进而控制电解小室的工作状态。

在本申请的一个实施例中，电解槽产生的氢气浓度可以采用氢中氧浓度计检测得到的氢中氧浓度参数表示，其中，氢中氧浓度越高表明氢气浓度越低，氢中氧浓度越低表明氢气浓度越高。

此外，氢中氧浓度计能够将氢中氧浓度参数转换为相应的电信号，并提供给控制器

具体实施时，可以获取电解槽产生氢气的氢气浓度，当氢气浓度超出目标浓度范围时，控制至少一个功率开关的通断状态，直到电解槽产生的氢气浓度在目标浓度范围内。

在一种应用场景中，若氢气浓度小于目标浓度范围的下限值，表明可再生能源发电系统131的输出功率低于预设阈值(如，电解槽额定功率的0.3倍)，此种情况下，关闭部分电解小室来降低电解槽的负荷，因为电解槽的负荷降低，氢气浓度会随之升高，最终提高电解槽产生的氢气浓度。

在另一种应用场景中，若氢气浓度大于目标浓度范围的上限值，表明可再生能源发电系统131的输出功率大于电解槽所需的功率，即，电解槽处于过载运行状态，此种情况下，启动部分处于关闭状态的电解小室来增加电解槽所需的功率，因为电解槽的负荷增加，氢气浓度会随之下降，最终使电解槽产生的氢气浓度达到目标浓度范围。

此外，本方案中功率开关并联在电解小室两极之间，当功率开关闭合时与其并联的电解小室被功率开关短路不参与电解工作。功率开关断开时与其并联的电解小室正常参与电解工作。可见，功率开关的通断状态只控制与该功率开关并联的电解小室的工作状态不会影响其他电解小室的工作状态，如果功率开关误动作，产生的电流波动较小。

在一种可能的实现方式中，如图1所示，该系统还包括功率控制单元160，该功率控制单元160接收控制器120发送的功率开关控制指令，并根据该功率开关控制指令控制相应功率开关的通断状态。

本实施例提供的水电解制氢控制方法，根据电解槽产生的氢气浓度控制电解槽的工作状态。其中，电解槽包括多个依次串联的电解小室，以及并联于电解小室的正、负极之间的功率开关，每个功率开关与至少一个电解小室并联。检测电解槽产生的氢气的浓度，当氢气浓度超出目标浓度范围时，控制至少一个功率开关的通断状态，以调整电解槽内参与制氢的电解小室的数量，相当于调整电解槽所需的功率，进而改变电解槽产生的氢气浓度，最终使电解槽的制氢浓度稳定在目标浓度范围内。利用该方案根据电解槽的制氢浓度动态调整电解槽的工作状态，充分利用可再生能源发电系统在弱发电区域产生的电能，提高氢气产量和氢气纯度。

下面将结合附图介绍控制器控制电解槽内各个电解小室的工作状态的过程：

请参见图2，示出了本申请实施例提供的一种水电解制氢控制方法的流程图，该方法用于控制图1所示的电解槽的工作状态，如图2所示，控制方法包括以下步骤：

S110，获取电解槽产生氢气的氢气浓度。

通常情况下，当电解槽工作在输入功率低于预设值(例如，0.3倍的额定功率)的情况下，会导致产生的氢气纯度下降，即氢气中氧气浓度过高，这种气体进入纯化系统后会因为发热量较高导致纯化系统无法正常运行的问题。因此，可以将电解槽产生的氢气浓度作为电解槽工作状态的调整依据。

在本申请的一个实施例中，可以采用氢中氧浓度计检测到的氢中氧浓度参数作为氢气浓度。其中，氢中氧浓度越高表明氢气浓度越低，氢中氧浓度越低表明氢气浓度越高。

S120，当氢气浓度超出目标浓度范围时，控制至少一个所述功率开关的通断状态，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。

目标浓度范围是正常的氢气浓度范围，例如，利用目标氢中氧浓度范围[N_nom1，N_nom2]表示目标浓度范围，其中，目标氢中氧浓度范围可以根据目标氢中氧浓度值±允许误差得到。

当检测到氢气浓度小于目标浓度范围下限值时(即，检测到氢中氧浓度大于N_nom2时)，表明供电电源的输出功率下降，因为电解槽的负荷降低，氢气浓度会随之升高(即，氢中氧浓度会下降)，所以此种情况下，关闭部分电解小室来降低电解槽的负荷，最终提高氢气浓度。

当检测到氢气浓度大于目标浓度范围上限值时(即，氢中氧浓度小于N_nom1)，表明电解槽处于过载状态，因为电解槽的负荷升高，氢气浓度会随之下降，所以此种情况下，启动处于关闭状态的电解小室来提升电解槽的负荷，最终使氢气达到目标浓度范围。

本实施例提供的水电解制氢控制方法，通过电解槽产生的氢气浓度控制电解槽的工作状态。其中，当氢气浓度超出目标浓度范围时，控制至少一个功率开关的通断状态，以调整电解槽内参与制氢的电解小室的数量，相当于调整电解槽所需的功率，进而改变电解槽产生的氢气浓度，最终使电解槽的制氢浓度稳定在目标浓度范围内。利用该方案根据电解槽的制氢浓度动态调整电解槽的工作状态，充分利用可再生能源发电系统在弱发电区域产生的电能，提高氢气产量和氢气纯度。

请参见图3，示出了本申请实施例提供的另一种水电解制氢控制方法的流程图，用于控制图1所示的水电解制氢系统。如图3所示，该方法主要包括以下步骤：

S210，获取电解槽产生氢气的氢气浓度。

S220，判断氢气浓度是否超出目标浓度范围；如果小于目标浓度范围的下限值，则执行S230，如果大于目标浓度范围的上限值，则执行S240。如果氢气浓度在目标浓度范围内，则结束当前流程，间隔一段时间后，重新检测电解槽产生氢气的氢气浓度。

将获得的氢气浓度分别与目标浓度范围的上限值、下限值进行比较，得到相应的比较结果，并根据比较结果执行相应的步骤。

S230，逐个控制至少一个所述功率开关闭合，以使与所述功率开关并联的电解小室停机，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。

当控制功率开关闭合后，与该功率开关并联的电解小室被短路，即该电解小室的正极和负极没有电能输入，因此，该电解小室停机。电解小室停机后，电解槽的负荷下降，电解槽产生的氢气浓度随之上升，最终能够使氢气浓度重新达到目标浓度范围，通过减少氢气产量来提高氢气浓度。

S240，逐个控制至少一个所述功率开关断开，以使与所述功率开关并联的电解小室工作，到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。

当控制功率开关断开后，与该功率开关并联的电解小室的正极和负极有电能输入，因此，该电解小室能够正常工作，随着参与制氢的电解小室数量增多，电解槽的负荷增加，电解槽产生的氢气浓度随之下降最终达到目标浓度范围。

在本申请的一个应用场景中，每个电解小室两端并联一个功率开关，这样，控制一个功率开关的断开只能控制一个电解小室投入工作。即，每次控制一个电解小室开机，此时I_limit增大。

在本申请的一个应用场景中，可以在每个电解小室两端并联一个功率开关，这样，控制一个功率开关的通断状态就能控制一个电解小室的工作状态。以减小调整电解小室引起的电流波动。此外，如果功率开关误动作，逐个控制功率开关的控制方式，能够减小由于开关误动作带来的电流波动。

在本申请的另一个应用场景中，一个功率开关同时并联在多个串联电解小室的两端，即控制该功率开关同时控制这多个串联电解小室的工作状态，此种方式能够快速调整电解槽的工作状态。

具体实施时，可以综合考虑电解小室的额定功率及系统调整时间这两个因素，设计功率开关与电解小室之间的并联关系。

本实施例提供的水电解制氢控制方法，当检测到氢气浓度超出目标浓度范围的下限值后，逐个控制功率开关闭合，直到氢气浓度达到目标浓度范围；当检测到氢气浓度超出目标浓度范围的上限值后，逐个控制功率开关断开，直到氢气浓度达到目标浓度范围。而且，逐个控制功率开关的控制方式能够减小因调解电解小室工作状态带来的电流波动。

请参见图4，示出了本申请实施例提供的一种水电解制氢控制方法示例的流程图，该方法用于控制图1所示的电解槽的工作状态。

其中，功率开关等于0表示该功率开关处于断开状态(例如S2＝0，说明此时S2开关为断开状态)，功率开关等于1表示该功率开关处于闭合状态(例如S2＝1，说明此时S2开关为闭合状态)；N_nom＝[N_nom1，N_nom2]是目标氢中氧浓度范围，N_rel是实际采样获得的氢中氧浓度。

此外，根据图1所示的电解槽可知，功率开关S2并联在电解小室2两端，因此，

假设当前电解槽工作处于稳定状态(即N_rel∈N_nom，电解槽产生的氢气浓度达到了预定的需求)，此时，电解槽的功率开关状态(S2＝0，······，Sk-1＝0，Sk＝1，Sk+1＝1，······，Sn＝1)，对应小室1～小室k-1处于工作状态，小室k～小室n处于停机状态。

S310，获取电解槽产生氢气的氢中氧浓度N_rel。

S320，判断N_rel与N_nom的关系；如果N_rel＞N_nom2，执行S330；如果N_rel＜N_nom1，执行S340。

S330，控制功率开关k-1闭合，间隔一段时间后继续检测电解槽产生的氢气浓度并进行下一次判断过程。

如果可再生能源发电系统输出功率突然下降，水电解制氢槽处于低功率运行状态，实际产生的氢气浓度降低(即氢中氧浓度升高N_rel＞N_nom2)，此种情况下，经过控制单元与功率控制单元，控制功率开关k-1闭合，此时，功率开关状态会更新为S2＝0，······，Sk-2＝0，Sk-1＝1，Sk＝1，······，Sn＝1，对应小室1～小室k-2处于工作状态，小室k-1～小室n处于停机状态。小室k-1从工作状态切换至停机状态，因此电解槽负荷减小，氢气浓度会随之上升(即氢中氧浓度N_rel下降)。之后，间隔一段时间后，继续检测电解槽的氢气浓度，其中，此处的间隔时间可以根据电解槽的响应时间确定，例如，60s。

S340，控制功率开关k断开，间隔一段时间后继续检测电解槽产生的氢气浓度并进行下一次判断过程。

如果可再生发电系统输出功率突然上升，水电解制氢槽处于过载运行状态，实际产生的氢气浓度升高(即氢中氧浓度降低N_rel＜N_nom1，经过控制单元与功率控制单元，电解槽功率开关状态会更新为S2＝0，······，Sk＝0，Sk+1＝1，Sk+2＝1，······，Sn＝1，对应小室1～小室k处于工作状态，小室k+1～小室n处于停机状态。因为小室k由停机状态切换为工作状态，所以电解槽负荷增加，氢气浓度会随之下降(即氢中氧浓度上升)。

重复执行上述的S310～S340，直到检测到电解槽产生的氢气浓度达到目标浓度范围为止。

本实施例提供的水电解制氢控制方法，根据检测到的电解槽当前产生的氢气浓度调整电解槽内的电解小室的工作状态，从而使氢气浓度得到目标浓度范围内，而且，逐个控制功率开关的控制方式能够减小因调解电解小室工作状态带来的电流波动。

另一方面，本申请还提供了一种控制器，该控制器包括存储器和处理器，其中，存储器内存储有程序指令，处理器用于调用存储器内的程序指令执行上述任一种水电解制氢控制方法实施例。

在本申请的其它实施例中，上述控制器可以集成在电解槽内即控制器作为电解槽的控制模块与电解槽本体一起构成一个完成的电解槽。

对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例记载的技术特征可以相互替代或组合，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请各实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

本申请各实施例中的装置及终端中的模块和子模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或子模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个子模块或模块可以结合或者可以集成到另一个模块，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的模块或子模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块或子模块的部件可以是或者也可以不是物理模块或子模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块或子模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块或子模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块或子模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块或子模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块或子模块集成在一个模块中。上述集成的模块或子模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块或子模块的形式实现。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种水电解制氢控制方法，其特征在于，用于控制电解槽的工作状态，所述电解槽包括多个依次串联的电解小室，以及，并联于所述电解小室的正极和负极之间的功率开关，且每个所述功率开关与至少一个所述电解小室并联，所述方法包括：

获取所述电解槽产生氢气的氢气浓度；

当所述氢气浓度超出目标浓度范围时，控制至少一个所述功率开关的通断状态，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述氢气浓度超出目标浓度范围时，控制至少一个所述功率开关的通断状态，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内，包括：

当所述氢气浓度小于所述目标浓度范围的下限值时，逐个控制至少一个所述功率开关闭合，以使与所述功率开关并联的电解小室停机，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内；

当所述氢气浓度大于所述目标浓度范围的上限值时，逐个控制至少一个所述功率开关断开，以使与所述功率开关并联的电解小室工作，到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述氢气浓度小于所述目标范围的下限值时，控制至少一个所述功率开关闭合，包括：

当所述氢气浓度小于所述目标浓度范围的下限值时，控制一个所述功率开关闭合；

检测所述电解槽产生氢气的氢气浓度是否小于所述目标浓度范围的下限值，如果是，则控制下一个相邻的功率开关闭合，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述氢气浓度大于所述目标浓度范围的上限值时，逐个控制至少一个所述功率开关断开，包括：

当所述氢气浓度大于所述目标浓度范围的上限值，控制一个功率开关断开；

检测所述电解槽产生氢气的氢气浓度是否大于所述目标浓度范围，如果是，控制下一个相邻的功率开关闭合，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述获取所述电解槽产生氢气的氢气浓度，包括：

获取所述电解槽产生的氢气中的氧气浓度；

根据所述氢气中的氧气浓度计算得到所述氢气浓度。

6.一种水电解制氢系统，其特征在于，包括：电解槽和控制器；

所述电解槽包括多个依次串联的电解小室，以及，并联于所述电解小室的正极和负极之间的功率开关，其中，每个所述功率开关与至少一个所述电解小室并联；

所述控制器，用于获取所述电解槽产生氢气的氢气浓度，当所述氢气浓度超出目标浓度范围时，逐个控制至少一个所述功率开关的通断状态，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制器用于当所述氢气浓度超出所述目标浓度范围时，逐个控制至少一个所述功率开关的通断状态时，具体用于：

当所述氢气浓度小于所述目标浓度范围的下限值时，逐个控制至少一个所述功率开关闭合，以使与所述功率开关并联的电解小室停机，直到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内；

当所述氢气浓度大于所述目标浓度范围的上限值时，逐个控制至少一个所述功率开关断开，以使与所述功率开关并联的电解小室工作，到所述电解槽产生氢气的氢气浓度在所述目标浓度范围内。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：

功率控制单元，用于接收所述控制器发送的功率开关控制指令，并根据所述功率开关控制指令控制相应功率开关的通断状态。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述功率开关为断路器、负荷开关、接触器和功率半导体器件中的任意一种。

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，一个所述电解小室的正极和负极之间并联一个功率开关；

或者，至少两个相邻的电解小室串联后的正极和负极之间连接一个功率开关。

11.根据权利要求6-10任一项所述的系统，其特征在于，还包括氢中氧浓度计，用于测量所述电解槽产生的氢气中的氧气浓度；

所述控制器还用于，根据所述氢气中的氧气浓度计算得到氢气浓度。

12.一种控制器，其特征在于，包括存储器和处理器；

所述存储器内存储有程序指令；

所述处理器用于调用所述存储器内的程序指令以执行权利要求1-5任一项所述的水电解制氢控制方法。

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