CN114752950A - 一种波动型功率输入的电解水制氢方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种波动型功率输入的电解水制氢装置，包括电解模块、储能模块、补能模块以及功率调节模块；所述功率调节模块将波动型输入功率分配为电解功率和储能功率；所述电解模块与所述功率调节模块连接，以利用分配的电解功率进行电解水制氢和氧；储能模块与所述功率调节模块连接，以将分配的储能功率转化为备用电能，所述备用电能输入所述电解模块，以提高电解水制氢的总功率；补能模块包括电加热单元和蒸汽加热单元；所述补能模块与电解模块连接，以将电加热单元或蒸汽加热单元转换的热能或电加热单元和蒸汽加热单元同时转换的热能输入所述电解模块，以提高电解水制氢的冷启动速率；本发明解决了现有技术中输入功率过低造成的设备损伤问题。
Description
技术领域
本发明涉及电解水制氢技术领域，具体是一种波动型功率输入的电解水制氢方法及装置。
背景技术
新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等；而氢气在石油、化工、医药、航天、冶金等各领域中都应用的十分广泛，尤其是作为能源互联转化的重要媒介，推动传统化石能源清洁高效利用和支撑可再生能源大规模发展，实现大规模深度脱碳。氢能源作为一种清洁能源，具有能量密度高、利用过程无污染、可长时间存储的特点，随着氢能源的普及，市场对于氢能源的需求变得越来越高；在使用新能源发电制氢时，尤其时风能、太阳能由于具有间歇性和波动型，会导致制氢系统对新能源的适应性较差：新能源的间歇性和波动型会导致系统的频繁启停，不仅影响氢、氧浓度的变化，而且启动速率会下降，进而影响氢气的产量、质量和生产安全，且制氢设备在工作的过程中如果输入的功率过低可能还会导致设备长期在低功率下运转导致的设备损伤，影响设备的整体使用寿命。
发明内容
本发明目的是提供一种波动型功率输入的电解水制氢方法及装置，以解决现有技术中初始输入功率过低以及设备运转过程输入功率过低造成的设备损伤问题，提高设备的耐用程度。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种波动型功率输入的电解水制氢装置，包括电解模块、储能模块、补能模块以及功率调节模块；
所述功率调节模块将波动型输入功率分配为电解功率和储能功率；
所述电解模块与所述功率调节模块连接，以利用分配的电解功率进行电解水制氢和氧；
所述储能模块与所述功率调节模块连接，以将分配的储能功率转化为备用电能，所述备用电能输入所述电解模块，以提高电解水制氢的总功率；
所述补能模块包括电加热单元和蒸汽加热单元；
所述补能模块与电解模块连接，以将电加热单元或蒸汽加热单元转换的热能或电加热单元和蒸汽加热单元同时转换的热能输入所述电解模块，以提高电解水制氢的冷启动速率。
进一步的，所述储能模块与还与所述电加热单元连接，以将备用电能为热能，所述热能输入所述电解模块，以提高电解水制氢的冷启动速率。
进一步的，当波动型输入功率等于电解功率时，利用功率调节开关将波动型输入功率直接分配为电解功率；为第一优先级执行；
当波动型输入功率大于电解功率时，利用功率调节开关将波动型输入功率分配为电解功率和储能功率，分配的储能功率为第二优先级执行；
当波动型输入功率小于电解功率时，利用功率调节开关将波动型输入功率直接分配为电解功率，并同时启动储能模块并入到输入功率以将输入功率等于电解功率，为第三优先级执行；第一优先级为不间断执行，第二优先级、第三优先级为间断性执行。
进一步的，所述补能模块还包括补功单元，所述补功单元与电解模块连接，当波动型输入功率小于电解功率时，利用功率调节开关将波动型输入功率直接分配为电解功率，并同时启动补功单元并入到输入功率以将输入功率等于电解功率，为第四优先级执行，第四优先级为间断性执行，当电解水制氢装置的初始输入功率效率电解功率时改为最优先级执行。
一种波动型功率输入的电解水制氢装置的波动型功率输入的电解水制氢方法，包括以下步骤：
S1：通过功率调节模块将波动型输入功率分配为电解功率和储能功率；
S2：在电解水制氢装置初启动时，功率调节模块将波动型输入功率分配为电解功率和储能功率，若波动型输入功率小于电解功率，补能单元启动，将补能单元中的补功单元输出的功率并入到输入功率以将输入功率等于电解功率，且补能单元的电加热单元或蒸汽加热单元转换的热能或电加热单元和蒸汽加热单元同时转换的热能输入所述电解模块，以提高电解水制氢的冷启动速率；
S3：在电解水制氢装置启动且平稳运行后，功率调节模块将波动型输入功率分配为电解功率和储能功率，电解功率用以为电解水制氢提供电能；储能功率转化为备用电能，备用电能输入所述电解模块，以提高电解水制氢的总功率；
S4：在电解水制氢装置启动且平稳运行，且储能单元中备用电能不足时，且波动型输入功率小于电解功率，补能单元启动，将补能单元中的补功单元输出的功率并入到输入功率以将输入功率等于电解功率，且补能单元的电加热单元或蒸汽加热单元转换的热能或电加热单元和蒸汽加热单元同时转换的热能输入所述电解模块，以提高电解水制氢的冷启动速率。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
本发明在电解水制氢装置初启动时，功率调节模块将波动型输入功率分配为电解功率和储能功率，若波动型输入功率小于电解功率，补能单元启动，将补能单元中的补功单元输出的功率并入到输入功率以将输入功率等于电解功率，防止输入的功率过低导致设备启动不完全导致的设备损伤，以延长设备的使用寿命，且补能单元的电加热单元或蒸汽加热单元转换的热能或电加热单元和蒸汽加热单元同时转换的热能输入所述电解模块，可以提高电解水制氢的冷启动速率。
在电解水制氢装置启动且平稳运行后，功率调节模块将波动型输入功率分配为电解功率和储能功率，电解功率用以为电解水制氢提供电能；储能功率转化为备用电能，备用电能输入所述电解模块，可以提高电解水制氢的总功率。
在电解水制氢装置启动且平稳运行，且储能单元中备用电能不足时，且波动型输入功率小于电解功率，补能单元启动，将补能单元中的补功单元输出的功率并入到输入功率以将输入功率等于电解功率，防止输入的功率过低导致设备启动不完全导致的设备损伤，以延长设备的使用寿命，且补能单元的电加热单元或蒸汽加热单元转换的热能或电加热单元和蒸汽加热单元同时转换的热能输入所述电解模块，可以提高电解水制氢的冷启动速率。
因此本发明可以解决现有技术中初始输入功率过低以及设备运转过程输入功率过低造成的设备损伤问题，提高设备的耐用程度。
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，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的模块工作流程图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，
一种波动型功率输入的电解水制氢装置，包括电解模块、储能模块、补能模块以及功率调节模块；
所述功率调节模块将波动型输入功率分配为电解功率和储能功率；
所述电解模块与所述功率调节模块连接，以利用分配的电解功率进行电解水制氢和氧；
所述储能模块与所述功率调节模块连接，以将分配的储能功率转化为备用电能，所述备用电能输入所述电解模块，以提高电解水制氢的总功率；
所述补能模块包括电加热单元和蒸汽加热单元；
所述补能模块与电解模块连接，以将电加热单元或蒸汽加热单元转换的热能或电加热单元和蒸汽加热单元同时转换的热能输入所述电解模块，以提高电解水制氢的冷启动速率。
本实施例中，所述储能模块与还与所述电加热单元连接，以将备用电能为热能，所述热能输入所述电解模块，以提高电解水制氢的冷启动速率。
本实施例中，当波动型输入功率等于电解功率时，利用功率调节开关将波动型输入功率直接分配为电解功率；为第一优先级执行；
当波动型输入功率大于电解功率时，利用功率调节开关将波动型输入功率分配为电解功率和储能功率，分配的储能功率为第二优先级执行；
当波动型输入功率小于电解功率时，利用功率调节开关将波动型输入功率直接分配为电解功率，并同时启动储能模块并入到输入功率以将输入功率等于电解功率，为第三优先级执行；第一优先级为不间断执行，第二优先级、第三优先级为间断性执行。
本实施例中，所述补能模块还包括补功单元，所述补功单元与电解模块连接，当波动型输入功率小于电解功率时，利用功率调节开关将波动型输入功率直接分配为电解功率，并同时启动补功单元并入到输入功率以将输入功率等于电解功率，为第四优先级执行，第四优先级为间断性执行，当电解水制氢装置的初始输入功率效率电解功率时改为最优先级执行。
一种波动型功率输入的电解水制氢装置的波动型功率输入的电解水制氢方法，包括以下步骤：
S1：通过功率调节模块将波动型输入功率分配为电解功率和储能功率；
S2：在电解水制氢装置初启动时，功率调节模块将波动型输入功率分配为电解功率和储能功率，若波动型输入功率小于电解功率，补能单元启动，将补能单元中的补功单元输出的功率并入到输入功率以将输入功率等于电解功率，且补能单元的电加热单元或蒸汽加热单元转换的热能或电加热单元和蒸汽加热单元同时转换的热能输入所述电解模块，以提高电解水制氢的冷启动速率；
S3：在电解水制氢装置启动且平稳运行后，功率调节模块将波动型输入功率分配为电解功率和储能功率，电解功率用以为电解水制氢提供电能；储能功率转化为备用电能，备用电能输入所述电解模块，以提高电解水制氢的总功率；
S4：在电解水制氢装置启动且平稳运行，且储能单元中备用电能不足时，且波动型输入功率小于电解功率，补能单元启动，将补能单元中的补功单元输出的功率并入到输入功率以将输入功率等于电解功率，且补能单元的电加热单元或蒸汽加热单元转换的热能或电加热单元和蒸汽加热单元同时转换的热能输入所述电解模块，以提高电解水制氢的冷启动速率。
本实施例中，所述电解模块的外部设置有升温单元，电加热单元或蒸汽加热单元转换的热能或电加热单元和蒸汽加热单元同时转换的热能输入所述电解模块外部的升温单元上，以提高电解水制氢的冷启动速率。
本实施例中，所述补能模块为火力发电设备。
本发明可以解决现有技术中初始输入功率过低以及设备运转过程输入功率过低造成的设备损伤问题，提高设备的耐用程度。
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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种波动型功率输入的电解水制氢装置，其特征在于：包括电解模块、储能模块、补能模块以及功率调节模块；
所述功率调节模块将波动型输入功率分配为电解功率和储能功率；
所述电解模块与所述功率调节模块连接，以利用分配的电解功率进行电解水制氢和氧；
所述储能模块与所述功率调节模块连接，以将分配的储能功率转化为备用电能，所述备用电能输入所述电解模块，以提高电解水制氢的总功率；
所述补能模块包括电加热单元和蒸汽加热单元；
所述补能模块与电解模块连接，以将电加热单元或蒸汽加热单元转换的热能或电加热单元和蒸汽加热单元同时转换的热能输入所述电解模块，以提高电解水制氢的冷启动速率。
2.根据权利要求1所述的波动型功率输入的电解水制氢装置，其特征在于：所述储能模块与还与所述电加热单元连接，以将备用电能为热能，所述热能输入所述电解模块，以提高电解水制氢的冷启动速率。
3.根据权利要求2所述的波动型功率输入的电解水制氢装置，其特征在于：当波动型输入功率等于电解功率时，利用功率调节开关将波动型输入功率直接分配为电解功率；为第一优先级执行；
当波动型输入功率大于电解功率时，利用功率调节开关将波动型输入功率分配为电解功率和储能功率，分配的储能功率为第二优先级执行；
当波动型输入功率小于电解功率时，利用功率调节开关将波动型输入功率直接分配为电解功率，并同时启动储能模块并入到输入功率以将输入功率等于电解功率，为第三优先级执行；第一优先级为不间断执行，第二优先级、第三优先级为间断性执行。
4.根据权利要求3所述的波动型功率输入的电解水制氢装置，其特征在于：所述补能模块还包括补功单元，所述补功单元与电解模块连接，当波动型输入功率小于电解功率时，利用功率调节开关将波动型输入功率直接分配为电解功率，并同时启动补功单元并入到输入功率以将输入功率等于电解功率，为第四优先级执行，第四优先级为间断性执行，当电解水制氢装置的初始输入功率效率电解功率时改为最优先级执行。
5.基于1-4任一项所述的一种波动型功率输入的电解水制氢装置的波动型功率输入的电解水制氢方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：通过功率调节模块将波动型输入功率分配为电解功率和储能功率；
S2：在电解水制氢装置初启动时，功率调节模块将波动型输入功率分配为电解功率和储能功率，若波动型输入功率小于电解功率，补能单元启动，将补能单元中的补功单元输出的功率并入到输入功率以将输入功率等于电解功率，且补能单元的电加热单元或蒸汽加热单元转换的热能或电加热单元和蒸汽加热单元同时转换的热能输入所述电解模块，以提高电解水制氢的冷启动速率；
S3：在电解水制氢装置启动且平稳运行后，功率调节模块将波动型输入功率分配为电解功率和储能功率，电解功率用以为电解水制氢提供电能；储能功率转化为备用电能，备用电能输入所述电解模块，以提高电解水制氢的总功率；
S4：在电解水制氢装置启动且平稳运行，且储能单元中备用电能不足时，且波动型输入功率小于电解功率，补能单元启动，将补能单元中的补功单元输出的功率并入到输入功率以将输入功率等于电解功率，且补能单元的电加热单元或蒸汽加热单元转换的热能或电加热单元和蒸汽加热单元同时转换的热能输入所述电解模块，以提高电解水制氢的冷启动速率。
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