CN115161707A - 一种水电解制氢氧系统电解液流量控制方法及系统 - Google Patents

一种水电解制氢氧系统电解液流量控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种水电解制氢氧系统电解液流量控制方法及系统，该方法包括获取通过数据采集装置采集的电解槽的总电流、电解液流量、电解槽压力、电解槽出口温度，并结合电解槽的小室数量，确定工作状态下的气体体积流量；结合设定的气液比，确定电解液体积流量设定值；在当前迭代周期内，基于电解液体积流量设定值与电解液流量的比较结果，对电解液的流量进行调节；在当前迭代周期的后续迭代周期开始后，基于重新采集的实际采集电解槽总电流、实际采集电解槽压力、实际采集电解槽出口温度、结合气液比，确定新的电解液体积流量设定值，基于新的电解液体积流量设定值与实际采集电解液流量的比较结果，对电解液的流量进行调节。

Description

一种水电解制氢氧系统电解液流量控制方法及系统
技术领域
本发明涉及碱性水电解设备控制技术领域，特别是一种水电解制氢氧系统电解液流量控制方法及系统。
背景技术
水电解制氢氧系统电解液流量控制对于系统平稳运行，提升气体品质，降低能耗，减缓设备腐蚀具有重要意义。现有水电解制氢氧系统电解液流量控制为人为设定，且基本为定值。
现有技术中电解液流量控制未能考虑电解槽功率波动带来的影响，导致系统内气液比变化较大，系统中的气液分离环节不稳定，导致产品气纯度不稳定，系统稳定性较差，无法适应功率波动的电源，比如可再生能源电力，也无法自适应电网调峰等。
发明内容
有鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明实施例提供一种能够实现电解液流量的自动控制，根据电解槽电流载荷，即气体产量的变化、温度的变化而实时调整电解液流量，实现产品气体品质稳定，能耗降低，提高电解槽运行的安全性和稳定性的水电解制氢氧系统电解液流量控制方法及系统。
本发明实施例提供一种水电解制氢氧系统电解液流量控制方法，包括：
获取通过数据采集装置采集的电解槽的总电流、电解液流量、电解槽压力、电解槽出口温度，并结合电解槽的小室数量，确定工作状态下的气体体积流量；
结合设定的气液比，确定电解液体积流量设定值；
在当前迭代周期内，基于所述电解液体积流量设定值与电解液流量的比较结果，对电解液的流量进行调节；
在所述当前迭代周期的后续迭代周期中的每个迭代周期开始后，在所述每个迭代周期内均基于通过所述数据采集装置重新采集的实际采集电解槽总电流、实际采集电解槽压力、实际采集电解槽出口温度、并结合所述气液比，确定新的电解液体积流量设定值，并基于所述新的电解液体积流量设定值与实际采集电解液流量的比较结果，对电解液的流量进行调节。
在本发明的一些实施例中，若所述电解槽为串联电解槽，则在所述串联电解槽中，
Icell＝I，T2＝T0+T槽后，P2＝P0+P1，
其中，Icell为电解槽的小室电流，I为电解槽的总电流，T2为电解槽出口的绝对温度，单位开尔文K，T0为0摄氏度对应的绝对温度，单位开尔文K，T槽后为电解槽出口温度，单位摄氏度℃，P2为绝对压力，P0为大气压绝对压力，P1为系统压力表压；η0为产气电流效率。
计算气体产量公式如下：
Figure BDA0003719196490000021
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure BDA0003719196490000022
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比。
在本发明的一些实施例中，所述在所述当前迭代周期的后续迭代周期中的每个迭代周期开始后，在所述每个迭代周期内均基于实际采集电解槽总电流、实际采集电解槽压力、实际采集电解槽出口温度、并结合所述气液比，确定新的电解液体积流量设定值，具体为：
Icell＝I实测，η0＝0.99，T2＝T0+T实测，P2＝P0+P实测，
其中，I实测为实际采集电解槽总电流，T2为电解槽出口的绝对温度，
T0为绝对零度的温度，T实测为电解槽出口温度，P2为绝对压力，
P0为大气压，P实测为系统压力；
计算气体产量公式如下：
Figure BDA0003719196490000031
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure BDA0003719196490000032
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比。
在本发明的一些实施例中，若所述电解槽为并联电解槽，则在所述并联电解槽中，
Icell＝I÷2，η0＝0.99，T2＝T0+T槽后，P2＝P0+P1，
其中，Icell为电解槽的小室电流，T2为电解槽出口的绝对温度，单位开尔文K，T0为0摄氏度对应的绝对温度，单位开尔文K，T槽后为电解槽出口温度，单位摄氏度℃，P2为绝对压力，P0为大气压绝对压力，P1为系统压力表压；η0为产气电流效率。
计算气体产量公式如下：
Figure BDA0003719196490000033
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure BDA0003719196490000034
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比。
在本发明的一些实施例中，所述在所述当前迭代周期的后续迭代周期中的每个迭代周期开始后，在所述每个迭代周期内均基于实际采集电解槽总电流、实际采集电解槽压力、实际采集电解槽出口温度、并结合所述气液比，确定新的电解液体积流量设定值，具体为：
Icell＝I实测÷2，η0＝0.99，T2＝T0+T实测，P2＝P0+P实测，
其中，I实测为实际采集电解槽总电流，T2为电解槽出口的绝对温度，单位开尔文K，
T0为0摄氏度对应的绝对温度，单位开尔文K，T实测为电解槽出口温度，单位摄氏度℃，P2为绝对压力，
P0为大气压绝对压力，P实测为系统压力表压；η0为产气电流效率。
计算气体产量公式如下：
Figure BDA0003719196490000041
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure BDA0003719196490000042
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比。
本发明实施例还提供了一种水电解制氢氧系统电解液流量控制系统，包括：
数据采集装置，其用于采集的电解槽的总电流、电解液流量、电解槽压力、电解槽出口温度；
控制单元，其用于获取所述电解槽的总电流、所述电解液流量、所述电解槽压力和所述电解槽出口温度，结合电解槽的小室数量，确定工作状态下的气体体积流量；结合设定的气液比，确定电解液体积流量设定值；在当前迭代周期内，基于所述电解液体积流量设定值与电解液流量的比较结果，对电解液的流量进行调节；在所述当前迭代周期的后续迭代周期中的每个迭代周期开始后，在所述每个迭代周期内均基于通过所述数据采集装置重新采集的实际采集电解槽总电流、实际采集电解槽压力、实际采集电解槽出口温度、并结合所述气液比，确定新的电解液体积流量设定值，并基于所述新的电解液体积流量设定值与实际采集电解液流量的比较结果，对电解液的流量进行调节。
在本发明的一些实施例中，若所述电解槽为串联电解槽，则在所述串联电解槽中，
Icell＝I，η0＝0.99，T2＝T0+T槽后，P2＝P0+P1，
其中，Icell为电解槽的小室电流，I为电解槽的总电流，T2为电解槽出口的绝对温度，单位开尔文K，T0为0摄氏度对应的绝对温度，单位开尔文K，T槽后为电解槽出口温度，单位摄氏度℃，P2为绝对压力，P0为大气压绝对压力，P1为系统压力表压；η0为产气电流效率。
计算气体产量公式如下：
Figure BDA0003719196490000051
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure BDA0003719196490000052
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比。
在本发明的一些实施例中，所述在所述当前迭代周期的后续迭代周期中的每个迭代周期开始后，在所述每个迭代周期内均基于实际采集电解槽总电流、实际采集电解槽压力、实际采集电解槽出口温度、并结合所述气液比，确定新的电解液体积流量设定值，具体为：
Icell＝I实测，η0＝0.99，T2＝T0+T实测，P2＝P0+P实测，
其中，I实测为实际采集电解槽总电流，T2为电解槽出口的绝对温度，单位开尔文K，
T0为0摄氏度对应的绝对温度，单位开尔文K，T实测为电解槽出口温度，单位摄氏度℃，P2为绝对压力，
P0为大气压绝对压力，P实测为系统压力表压；η0为产气电流效率。
计算气体产量公式如下：
Figure BDA0003719196490000061
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure BDA0003719196490000062
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比。
在本发明的一些实施例中，若所述电解槽为并联电解槽，则在所述并联电解槽中，
Icell＝I÷2，η0＝0.99，T2＝T0+T槽后，P2＝P0+P1，
其中，Icell为电解槽的小室电流，T2为电解槽出口的绝对温度，单位开尔文K，T0为0摄氏度对应的绝对温度，单位开尔文K，T槽后为电解槽出口温度，单位摄氏度℃，P2为绝对压力，P0为大气压绝对压力，P1为系统压力表压；η0为产气电流效率。
计算气体产量公式如下：
Figure BDA0003719196490000063
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure BDA0003719196490000071
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比。
在本发明的一些实施例中，所述在所述当前迭代周期的后续迭代周期中的每个迭代周期开始后，在所述每个迭代周期内均基于实际采集电解槽总电流、实际采集电解槽压力、实际采集电解槽出口温度、并结合所述气液比，确定新的电解液体积流量设定值，具体为：
Icell＝I实测÷2，η0＝0.99，T2＝T0+T实测，P2＝P0+P实测，
其中，I实测为实际采集电解槽总电流，T2为电解槽出口的绝对温度，单位开尔文K，
T0为0摄氏度对应的绝对温度，单位开尔文K，T实测为电解槽出口温度，单位摄氏度℃，P2为绝对压力，
P0为大气压绝对压力，P实测为系统压力表压；η0为产气电流效率。
计算气体产量公式如下：
Figure BDA0003719196490000072
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure BDA0003719196490000073
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比。
与现有技术相比，本发明实施例提供的水电解制氢氧系统电解液流量控制方法及系统的有益效果在于：其能够实现电解液流量的自动控制，根据系统压力、电流、气体产量的变化而实时调整电解液流量，实现产品气体品质稳定，提高电解槽运行的安全性和稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例的水电解制氢氧系统电解液流量控制方法应用于串联电解槽的控制示意图；
图2为本发明实施例的水电解制氢氧系统电解液流量控制方法应用于并联电解槽的控制示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
此处参考附图描述本申请的各种方案以及特征。
通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本申请的这些和其它特性将会变得显而易见。
还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本申请进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本申请的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。
当结合附图时，鉴于以下详细说明，本申请的上述和其它方面、特征和优势将变得更为显而易见。
此后参照附图描述本申请的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本申请的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以根据用户的历史的操作，判明真实的意图，避免不必要或多余的细节使得本申请模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本申请。
本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其它实施例中”，其均可指代根据本申请的相同或不同实施例中的一个或多个。
本发明实施例提供一种水电解制氢氧系统电解液流量控制方法，其可应用于一具有数据采集装置、控制单元以及相应执行部件的电解设备，具体地，数据采集装置可以是包括有电解槽总电流、温度、压力、电解液流量等采集装置，实现电解液流量自动监测并将监测数据传输给控制单元，控制单元执行电解液流量控制逻辑并控制相应的执行系统的动作，执行系统可以为电解液流量控制器等。上述的控制方法具体以物料衡算为基础的恒定气液比法，其控制逻辑为：用户对电解槽气液比给出设定值，控制单元自动监测电解槽总电流，温度，压力，电解液流量，根据电流法计算出标准状态下气体流量，根据克拉伯龙方程换算为系统当前状态下的气体体积流量，根据气液比计算出对应的电解液流量，赋予电解液流量设定值，控制单元通过比较实测电解液流量与电解液流量设定值的高低来控制执行系统的动作，从而调节电解液的流量，实现电解液流量的稳定控制，如图1和图2所示，所述控制方法具体包括：
获取通过数据采集装置采集的电解槽的总电流、电解液流量、电解槽压力、电解槽出口温度，并结合电解槽的小室数量，确定工作状态下的气体体积流量；
结合设定的气液比，确定电解液体积流量设定值；
在当前迭代周期内，基于所述电解液体积流量设定值与电解液流量的比较结果，对电解液的流量进行调节；
在所述当前迭代周期的后续迭代周期中的每个迭代周期开始后，在所述每个迭代周期内均基于通过所述数据采集装置重新采集的实际采集电解槽总电流、实际采集电解槽压力、实际采集电解槽出口温度、并结合所述气液比，确定新的电解液体积流量设定值，并基于所述新的电解液体积流量设定值与实际采集电解液流量的比较结果，对电解液的流量进行调节。
在本发明的一些实施例中，若所述电解槽为串联电解槽，作为示例，取小室数量m＝56，设定的气液比β＝0.5，采集到电解槽的总电流I＝410A，电解液流量V液＝0.74m3/h，系统压力P1＝3.2MPa，电解槽出口温度T槽后＝85℃，则在所述串联电解槽中，
Icell＝I＝410A，η0＝0.99，T2＝T0+T槽后＝273+85＝358(K)，
P2＝P0+P1＝0.1+3.2＝3.3(MPa)，
其中，Icell为电解槽的小室电流，I为电解槽的总电流，T2为电解槽出口的绝对温度，T0为0摄氏度对应的绝对温度(0摄氏度用绝对温度表示时的温度为273.15K)，T槽后为电解槽出口温度(此处用摄氏度表示电解槽出口温度，如为95℃)，P2为绝对压力，P0为大气压绝对压力，P1为系统压力表压；η0为产气电流效率,该实施例中取0.99。
计算气体产量公式如下：
Figure BDA0003719196490000101
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
需要说明书的是，η0是电流法拉第效率，国标推荐0.99，在本实施例中选取为0.99，在实际使用的过程中也可依据实际情况选取为1或0.98等，如在0-1的范围内进行选取合适的取值，在此不做明确限定。
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure BDA0003719196490000102
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β
＝0.3779÷0.5＝0.756(m3/h)，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比；
将该值V液设＝0.756与实际流量V液＝0.74作比较，系统通过PID运算，调节相应的阀门开度(此处应增加开度)或者使用可以调节流量的电解液循环泵，调节电解液流量逐步向V液设收敛。
进一步地，在本实施例中，所述在所述当前迭代周期的后续迭代周期中的每个迭代周期开始后，在所述每个迭代周期内均基于实际采集电解槽总电流、实际采集电解槽压力、实际采集电解槽出口温度、并结合所述气液比，确定新的电解液体积流量设定值，结合示例进行说明，具体为：
在下一个周期时，实际采集到电解槽的总电流I实测＝205A，电解液流量V液＝0.74m3/h，实际采集系统压力P实测＝2.5MPa，实际采集电解槽出口温度T实测＝85℃，则在该串联电解槽中，
Icell＝I实测＝205A，η0＝0.99，T2＝T0+T实测＝273+85＝358(K)，
P2＝P0+P实测＝0.1+2.5＝2.6(MPa)，
其中，I实测为实际采集电解槽总电流，T2为电解槽出口的绝对温度，单位开尔文K，
T0为0摄氏度对应的绝对温度(0摄氏度用绝对温度表示时的温度为273.15K)，T实测为实际采集电解槽出口温度(此处用摄氏度表示电解槽出口温度，如85℃)，P2为绝对压力，
P0为标准大气压绝对压力，P实测为实际采集系统压力表压；η0为产气电流效率,该实施例中取0.99。
计算气体产量公式如下：
Figure BDA0003719196490000111
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure BDA0003719196490000112
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β＝0.24÷0.5＝0.48(m3/h)，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比。
在本发明的一些实施例中，若所述电解槽为并联电解槽，作为示例，取小室数量m＝360，设定的气液比β＝1，采集到电解槽的总电流I＝13500A，电解液流量V液＝80m3/h，系统压力P1＝1.6MPa，电解槽出口温度T槽后＝95℃，则在所述并联电解槽中，
Icell＝I÷2＝13500÷2＝6750A，η0＝0.99，T2＝T0+T槽后＝273+95＝368(K)，
P2＝P0+P1＝0.1+1.6＝1.7(MPa)，
其中，Icell为电解槽的小室电流，T2为电解槽出口的绝对温度，单位开尔文K，T0为0摄氏度对应的绝对温度(0摄氏度用绝对温度表示时的温度为273.15K)，T槽后为电解槽出口温度，单位摄氏度℃，P2为绝对压力，P0为大气压绝对压力，P1为系统压力表压；η0为产气电流效率,该实施例中取0.99。
计算气体产量公式如下：
Figure BDA0003719196490000121
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure BDA0003719196490000122
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β＝79.8÷1＝79.8(m3/h)，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比；
将该值V液设＝79.8与实际流量V液＝80作比较，系统通过PID运算，调节相应的阀门开度(此处应减小开度)或者使用可以调节流量的电解液循环泵，调节电解液流量逐步向V液设收敛。
进一步地，在本实施例中，所述在所述当前迭代周期的后续迭代周期中的每个迭代周期开始后，在所述每个迭代周期内均基于实际采集电解槽总电流、实际采集电解槽压力、实际采集电解槽出口温度、并结合所述气液比，确定新的电解液体积流量设定值，结合示例进行说明，具体为：
在下一个周期时，实际采集电解槽的总电流I实测＝16200A，电解液流量V液＝80m3/h，实际采集系统压力P实测＝1.6MPa，实际采集电解槽出口温度T实测＝97℃，则，在该并联电解槽中，
Icell＝I实测÷2＝16200÷2＝8100A，η0＝0.99，T2＝T0+T实测＝273+97＝370(K)，P2＝P0+P实测＝0.1+1.6＝1.7(MPa)，
其中，I实测为实际采集电解槽总电流，T2为电解槽出口的绝对温度，单位开尔文K，
T0为0摄氏度对应的绝对温度(0摄氏度用绝对温度表示时的温度为273.15K)，T实测为实际采集电解槽出口温度，P2为绝对压力，P0为大气压绝对压力，P实测为实际采集系统压力表压；
计算气体产量公式如下：
Figure BDA0003719196490000131
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure BDA0003719196490000132
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β＝96.3÷1＝96.3(m3/h)，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比；
将该值V液设＝96.3与实际流量V液＝80作比较，系统通过PID运算，得出相应的阀门开度(此处应增加开度)或者使用可以调节流量的电解液循环泵，调节电解液流量逐步向V液设收敛。
通过上述技术方案可知，本发明上述实施例提供的水电解制氢氧系统电解液流量控制方法能够实现电解液流量的自动控制，根据系统压力、电流、气体产量的变化而实时调整电解液流量，实现产品气体品质稳定，提高电解槽运行的安全性和稳定性。
本发明实施例还提供了一种水电解制氢氧系统电解液流量控制系统，包括：
数据采集装置，其用于采集的电解槽的总电流、电解液流量、电解槽压力、电解槽出口温度；
控制单元，其用于获取所述电解槽的总电流、所述电解液流量、所述电解槽压力和所述电解槽出口温度，结合电解槽的小室数量，确定工作状态下的气体体积流量；结合设定的气液比，确定电解液体积流量设定值；在当前迭代周期内，基于所述电解液体积流量设定值与电解液流量的比较结果，对电解液的流量进行调节；在所述当前迭代周期的后续迭代周期中的每个迭代周期开始后，在所述每个迭代周期内均基于通过所述数据采集装置重新采集的实际采集电解槽总电流、实际采集电解槽压力、实际采集电解槽出口温度、并结合所述气液比，确定新的电解液体积流量设定值，并基于所述新的电解液体积流量设定值与实际采集电解液流量的比较结果，对电解液的流量进行调节。
在本发明的一些实施例中，若所述电解槽为串联电解槽，则在所述串联电解槽中，
Icell＝I，η0＝0.99，T2＝T0+T槽后，P2＝P0+P1，
其中，Icell为电解槽的小室电流，I为电解槽的总电流，T2为电解槽出口的绝对温度，单位开尔文K，T0为0摄氏度对应的绝对温度(0摄氏度用绝对温度表示时的温度为273.15K)，T槽后为电解槽出口温度，单位摄氏度℃，P2为绝对压力，P0为大气压绝对压力，P1为系统压力表压；η0为产气电流效率,该实施例中取0.99。
计算气体产量公式如下：
Figure BDA0003719196490000141
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure BDA0003719196490000151
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比。
在本发明的一些实施例中，所述在所述当前迭代周期的后续迭代周期中的每个迭代周期开始后，在所述每个迭代周期内均基于实际采集电解槽总电流、实际采集电解槽压力、实际采集电解槽出口温度、并结合所述气液比，确定新的电解液体积流量设定值，具体为：
Icell＝I实测，η0＝0.99，T2＝T0+T实测，P2＝P0+P实测，
其中，I实测为实际采集电解槽总电流，T2为电解槽出口的绝对温度，单位开尔文K，
T0为，T实测为电解槽出口温度，单位摄氏度℃，P2为绝对压力，
P0为大气压绝对压力，P实测为系统压力表压；
计算气体产量公式如下：
Figure BDA0003719196490000152
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure BDA0003719196490000153
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比。
在本发明的一些实施例中，若所述电解槽为并联电解槽，则在所述并联电解槽中，
Icell＝I÷2，η0＝0.99，T2＝T0+T槽后，P2＝P0+P1，
其中，Icell为电解槽的小室电流，T2为电解槽出口的绝对温度，单位开尔文K，T0为0摄氏度对应的绝对温度(0摄氏度用绝对温度表示时的温度为273.15K)，T槽后为电解槽出口温度，单位摄氏度℃，P2为绝对压力，P0为大气压绝对压力，P1为系统压力表压；
计算气体产量公式如下：
Figure BDA0003719196490000161
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure BDA0003719196490000162
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比。
在本发明的一些实施例中，所述在所述当前迭代周期的后续迭代周期中的每个迭代周期开始后，在所述每个迭代周期内均基于实际采集电解槽总电流、实际采集电解槽压力、实际采集电解槽出口温度、并结合所述气液比，确定新的电解液体积流量设定值，具体为：
Icell＝I实测÷2，η0＝0.99，T2＝T0+T实测，P2＝P0+P实测，
其中，I实测为实际采集电解槽总电流，T2为电解槽出口的绝对温度，单位开尔文K，
T0为0摄氏度对应的绝对温度(0摄氏度用绝对温度表示时的温度为273.15K)，T实测为电解槽出口温度，单位摄氏度℃，P2为绝对压力，
P0为大气压绝对压力，P实测为系统压力表压；
计算气体产量公式如下：
Figure BDA0003719196490000163
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure BDA0003719196490000171
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种水电解制氢氧系统电解液流量控制方法，其特征在于，包括：
获取通过数据采集装置采集的电解槽的总电流、电解液流量、电解槽压力、电解槽出口温度，并结合电解槽的小室数量，确定工作状态下的气体体积流量；
结合设定的气液比，确定电解液体积流量设定值；
在当前迭代周期内，基于所述电解液体积流量设定值与电解液流量的比较结果，对电解液的流量进行调节；
在所述当前迭代周期的后续迭代周期中的每个迭代周期开始后，在所述每个迭代周期内均基于通过所述数据采集装置重新采集的实际采集电解槽总电流、实际采集电解槽压力、实际采集电解槽出口温度、并结合所述气液比，确定新的电解液体积流量设定值，并基于所述新的电解液体积流量设定值与实际采集电解液流量的比较结果，对电解液的流量进行调节。
2.根据权利要求1所述的水电解制氢氧系统电解液流量控制方法，其特征在于，
若所述电解槽为串联电解槽，则在所述串联电解槽中，
Icell＝I，T2＝T0+T槽后，P2＝P0+P1，
其中，Icell为电解槽的小室电流，I为电解槽的总电流，T2为电解槽出口的绝对温度，单位开尔文K，T0为0摄氏度对应的绝对温度，单位开尔文K，T槽后为电解槽出口温度，单位摄氏度℃，P2为绝对压力，P0为大气压绝对压力，P1为系统压力表压，η0为产气电流效率；
计算气体产量公式如下：
Figure FDA0003719196480000011
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure FDA0003719196480000012
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比。
3.根据权利要求2所述的水电解制氢氧系统电解液流量控制方法，其特征在于，所述在所述当前迭代周期的后续迭代周期中的每个迭代周期开始后，在所述每个迭代周期内均基于实际采集电解槽总电流、实际采集电解槽压力、实际采集电解槽出口温度、并结合所述气液比，确定新的电解液体积流量设定值，具体为：
Icell＝I实测，T2＝T0+T实测，P2＝P0+P实测，
其中，I实测为实际采集电解槽总电流，T2为电解槽出口的绝对温度，单位开尔文K，
T0为0摄氏度对应的绝对温度，单位开尔文K，T实测为电解槽出口温度，单位摄氏度℃，P2为绝对压力，
P0为大气压绝对压力，P实测为系统压力表压，η0为产气电流效率；
计算气体产量公式如下：
Figure FDA0003719196480000021
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure FDA0003719196480000022
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比。
4.根据权利要求1所述的水电解制氢氧系统电解液流量控制方法，其特征在于，
若所述电解槽为并联电解槽，则在所述并联电解槽中，
Icell＝I÷2，T2＝T0+T槽后，P2＝P0+P1，
其中，Icell为电解槽的小室电流，T2为电解槽出口的绝对温度，单位开尔文K，T0为0摄氏度对应的绝对温度，单位开尔文K，T槽后为电解槽出口温度，单位摄氏度℃，P2为绝对压力，P0为大气压绝对压力，P1为系统压力表压，η0为产气电流效率；
计算气体产量公式如下：
Figure FDA0003719196480000031
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure FDA0003719196480000032
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比。
5.根据权利要求4所述的水电解制氢氧系统电解液流量控制方法，其特征在于，所述在所述当前迭代周期的后续迭代周期中的每个迭代周期开始后，在所述每个迭代周期内均基于实际采集电解槽总电流、实际采集电解槽压力、实际采集电解槽出口温度、并结合所述气液比，确定新的电解液体积流量设定值，具体为：
Icell＝I实测÷2，T2＝T0+T实测，P2＝P0+P实测，
其中，I实测为实际采集电解槽总电流，T2为电解槽出口的绝对温度，单位开尔文K，
T0为0摄氏度对应的绝对温度，单位开尔文K，T实测为电解槽出口温度，单位摄氏度℃，P2为绝对压力，
P0为大气压绝对压力，P实测为系统压力表压，η0为产气电流效率；
计算气体产量公式如下：
Figure FDA0003719196480000033
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure FDA0003719196480000041
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比。
6.一种水电解制氢氧系统电解液流量控制系统，其特征在于，包括：
数据采集装置，其用于采集的电解槽的总电流、电解液流量、电解槽压力、电解槽出口温度；
控制单元，其用于获取所述电解槽的总电流、所述电解液流量、所述电解槽压力和所述电解槽出口温度，结合电解槽的小室数量，确定工作状态下的气体体积流量；结合设定的气液比，确定电解液体积流量设定值；在当前迭代周期内，基于所述电解液体积流量设定值与电解液流量的比较结果，对电解液的流量进行调节；在所述当前迭代周期的后续迭代周期中的每个迭代周期开始后，在所述每个迭代周期内均基于通过所述数据采集装置重新采集的实际采集电解槽总电流、实际采集电解槽压力、实际采集电解槽出口温度、并结合所述气液比，确定新的电解液体积流量设定值，并基于所述新的电解液体积流量设定值与实际采集电解液流量的比较结果，对电解液的流量进行调节。
7.根据权利要求6所述的水电解制氢氧系统电解液流量控制系统，其特征在于，
若所述电解槽为串联电解槽，则在所述串联电解槽中，
Icell＝I，T2＝T0+T槽后，P2＝P0+P1，
其中，Icell为电解槽的小室电流，I为电解槽的总电流，T2为电解槽出口的绝对温度，单位开尔文K，T0为0摄氏度对应的绝对温度，单位开尔文K，T槽后为电解槽出口温度，单位摄氏度℃，P2为绝对压力，P0为大气压绝对压力，P1为系统压力表压，η0为产气电流效率；
计算气体产量公式如下：
Figure FDA0003719196480000042
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure FDA0003719196480000051
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比。
8.根据权利要求7所述的水电解制氢氧系统电解液流量控制系统，其特征在于，所述在所述当前迭代周期的后续迭代周期中的每个迭代周期开始后，在所述每个迭代周期内均基于实际采集电解槽总电流、实际采集电解槽压力、实际采集电解槽出口温度、并结合所述气液比，确定新的电解液体积流量设定值，具体为：
Icell＝I实测，T2＝T0+T实测，P2＝P0+P实测，
其中，I实测为实际采集电解槽总电流，T2为电解槽出口的绝对温度，单位开尔文K，
T0为0摄氏度对应的绝对温度，单位开尔文K，T实测为电解槽出口温度，单位摄氏度℃，P2为绝对压力，
P0为大气压绝对压力，P实测为系统压力表压，η0为产气电流效率；
计算气体产量公式如下：
Figure FDA0003719196480000052
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure FDA0003719196480000053
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比。
9.根据权利要求6所述的水电解制氢氧系统电解液流量控制系统，其特征在于，
若所述电解槽为并联电解槽，则在所述并联电解槽中，
Icell＝I÷2，T2＝T0+T槽后，P2＝P0+P1，
其中，Icell为电解槽的小室电流，T2为电解槽出口的绝对温度，单位开尔文K，T0为0摄氏度对应的绝对温度，单位开尔文K，T槽后为电解槽出口温度，单位摄氏度℃，P2为绝对压力，P0为大气压绝对压力，P1为系统压力表压，η0为产气电流效率；
计算气体产量公式如下：
Figure FDA0003719196480000061
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure FDA0003719196480000062
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比。
10.根据权利要求9所述的水电解制氢氧系统电解液流量控制方法，其特征在于，所述在所述当前迭代周期的后续迭代周期中的每个迭代周期开始后，在所述每个迭代周期内均基于实际采集电解槽总电流、实际采集电解槽压力、实际采集电解槽出口温度、并结合所述气液比，确定新的电解液体积流量设定值，具体为：
Icell＝I实测÷2，T2＝T0+T实测，P2＝P0+P实测，
其中，I实测为实际采集电解槽总电流，T2为电解槽出口的绝对温度，单位开尔文K，
T0为0摄氏度对应的绝对温度，单位开尔文K，T实测为电解槽出口温度，单位摄氏度℃，P2为绝对压力，
P0为大气压绝对压力，P实测为系统压力表压，η0为产气电流效率；计算气体产量公式如下：
Figure FDA0003719196480000071
其中，V0为标准状态的气体产量，m为电解槽的小室数量；
依据克拉伯龙方程PV＝nRT，计算工作状态下气体体积流量公式为：
Figure FDA0003719196480000072
其中，V2为工作状态下气体体积流量；
电解液体积流量设定值的计算公式为：
V液设＝V2÷β，
其中，V液设为电解液体积流量设定值，β为设定的气液比。
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