CN117597845A - 用于在电解设备内分配电能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在用于产生氧气和氢气的电解设备(1)内分配电能的方法。电解设备(1)包括系统控制装置(2)和至少两个管理器件(3)。每个管理器件(3)包括至少一个管理控制装置(4)并且包括相应至少两个电解装置(5)。分配方法包括方法步骤和方法流程，通过这些方法步骤和方法流程可以特别有利地控制电解过程。因此在电解设备(1)的单个部件的高效率和延长的使用寿命的同时，可实现电解过程的特别灵活的设计方案。电解过程的灵活设计方案主要在电解设备(1)的扩展的应用范围中表现出来。因此例如用于供电网络的调节服务或需求控制的运行方式在所要求的氢气产量方面可以通过利用电解设备(1)的分配方法来实现。

Description

用于在电解设备内分配电能的方法

技术领域

本发明涉及一种如权利要求中所说明的用于在用于产生氧气和氢气的电解设备内分配电能的方法。该方法被设置用于在电解设备的单个部件的高效率和延长的使用寿命的同时，灵活地设计用于产生氧气和氢气的电解的过程。

背景技术

在EP2350352B1中示出一种用于将电能分配到多个电解器模块的方法。然而，通过该方法，电解设备的可用性仅有限地令人满意。

发明内容

本发明的任务是，克服现有技术的缺点并且提供一种方法，借助该方法该电解设备的使用在其应用范围方面得到扩展并且在电解过程的设计方案方面得到改善。

该任务通过根据权利要求的方法来解决。

根据本发明规定一种用于在用于产生氧气和氢气的电解设备内分配电能的方法。电解设备包括系统控制装置、至少两个管理器件，其中，所述至少两个管理器件包括相应至少一个管理控制装置和相应至少两个电解装置。在此意义上，管理器件应理解为电解设备的功能性部分区域。分配方法包括以下方法步骤：

-经由所述系统控制装置的通信接口，检测由供电部能获得和能使用的电能的供应容量；

-通过所述系统控制装置为所述至少两个管理器件之中的每个管理器件求取相应的额定运行范围；

-将按规定的额定运行范围传送给所述至少两个管理器件之中的相应的管理器件；

-通过相应的管理器件的相应的管理控制装置求取用于每个电解装置的一个相应的额定工作状态或多个额定工作状态；

-将按规定的额定工作状态预设给相应的电解装置；

根据本发明的方法的特征还在于，所述至少两个管理器件的相应的管理控制装置借助相应的状态检测装置求取每个电解装置的运行特征值。由所求取的运行特征值推断出电解装置内的电解过程。因此例如能够实现确定电解装置的当前的工作状态。

此外，所述至少两个管理器件的相应管理控制装置在运行特征值的辅助下求取管理器件的能提供的处理容量并将能提供的处理容量传送给系统控制装置。因此，能提供的处理容量是接收用于执行整个管理器件的电解的电功率的可能的能力。

系统控制装置在所述至少两个管理器件的能提供的处理容量和由供电部能获得和能使用的供应容量之间实施调准。如果示例性地所述能提供的处理容量等于能获得和能使用的供应容量，则电解设备的可能的运行方式是，根据能提供的处理容量将完全的能获得和能使用的供应容量用于电解过程。

基于各所述容量的这种调准和当前可能的和/或历史的之前的额定运行范围，所述系统控制装置为所述至少两个管理器件之中的每个管理器件求取经适配的额定运行范围并且将该经适配的额定运行范围预设给所述至少两个管理器件。于是所述至少两个管理器件之中的每个管理器件按照量被分配对应于相应额定运行范围的由供电部能获得和能使用的电能。

每个管理控制装置基于相应适配的额定运行范围分别求取用于电解装置的经适配的额定工作状态并且将这些额定工作状态预设给与相应的管理器件耦联的电解装置。然后由管理控制装置向每个电解装置按照量地分配与相应额定工作状态对应的电能。

根据本发明的方法带来令人惊讶的优点，即，所述至少两个管理器件中的每个管理器件以彼此独立的方式运行并且所有电解装置以彼此独立的方式运行，其中，同时在尽可能好的效率范围中执行电解过程，而与能获得和能使用的供应容量无关。例如如果能获得和能使用的供应容量小于能提供的处理容量，则通过在各所述容量之间的调准提供如下可能性，即，所述至少两个供应器件中的第一供应器件在充分利用所有分配给其的电解装置的情况下运行，而各所述供应器件中的第二供应器件在利用分配给其的电解装置的一部分的情况下运行。

同样，通过所公开的分配方法产生了有利的效果，即，基于相应状态检测装置的检测值，在尽可能有利的使用寿命方面运行多个单个的电解装置。这通过求取处理容量实现。因此例如电解装置可以在定义的时间段内承受超负荷或欠负荷，尽管在随后的工作状态中会对电解装置的部件定时进行修复或保护。因此在电解设备的持续运行期间，也可以将电解装置转换到维护状态中，而不会损坏电解设备的继续高性能的运行。这种可能性同样适用于整个供应器件，因为通过所公开的方法可以实现供应装置相互间完全独立的运行以及电解装置相互间完全独立的运行。

所呈现的分配方法的另外的优点是，电解装置不必在可实现的电功率方面基于确定的性能能力。通过供应装置的状态检测装置，借助运行特征值可求取电解装置的可能的工作状态。这进一步带来的优点是，将考虑在电解装置的可实现的电功率方面的性能能力的降低。这种降低例如可能由于电解装置内的活性部件的由过程引起的消耗或由于老化等而出现。因此，由于排除了不希望的超负荷，因此随后通过本发明的分配方法提高了电解设备的安全性。

此外可以适宜的是，由能量产生器、由能量产生设备、由能量产生组织和/或由能量供应服务商、尤其是由可再生能量源来提供供电部。例如通过生物燃气、太阳能、水力或风能的电力产生可再生的能量在白天和季节性过程中经受强烈的波动。通过使用这样的源，根据本发明的分配方法的优点甚至更多，因为通过在能提供的处理容量和能获得和能使用的供应容量之间的调准，对能获得和能使用的供应容量的波动做出反应。同时，通过应用分配方法，电解设备在任何情况下都以对于相应运行点最佳的效率运行。因此实现对可再生能量源的尽可能高的利用程度。

此外，可以规定，用于所述至少两个管理器件的相应的额定运行范围包括至少一个运行方式加上电功率的可实现的消耗。在此有利的是，可以预设用于供应器件的准备运行。主要鉴于可能的减小的供应容量，因此，尽管可实现的电功率吸收等于零，但是供应器件可以保持准备或被置于准备中。因此电解设备的部件(该部件通过完全停机由于其化学特性而倾向于退化或构造损害)通过准备运行是能保护的。

此外可以规定，所述系统控制装置通过能提供的处理容量与能使用的供应容量之间的调准被设置成用于，求取至少一个运行方式，尤其是冲洗运行、空转运行、维护运行、应急运行、起动运行、关断运行和/或电解运行。在此有利的是，扩展电解设备的应用范围。因此例如可以以预见性的方式预设冲洗运行，以用于利用随后的空转运行准备电解装置。从空转运行可以直接实现起动运行和具有相应的能获得和能使用的供应容量的运行，也就是实现电解运行。因此决定性地减少电解设备对供应容量的变化的反应时间。随后，由此能够以高性能的方式来实现用于对供电网络进行调节服务的运行。同时，通过预设运行方式的可行方案，可以以保护使用寿命的方式运行电解装置的部件，尤其是当例如使用具有离子交换膜的电解装置时。

也有利的是一种实施方案，根据该实施方案可以规定，用于电解装置的相应的额定工作状态包括电功率的至少一个消耗，该电功率通过电解过程使用。在此有利的是，电解装置在没有任何控制或调节装置的情况下运行。相应额定工作状态由供应器件预设给电解装置并且已经包含电功率，所述电功率由电解装置通过电解的过程实现。尤其是，通过额定工作状态向电解装置施加电压，由此氢气的目标产量是可调节的。

此外可以规定，运行特征值被定义为由测量参量构成的参数组，该参数组至少包括电功率吸收、电解质或电池单体温度、电解质的体积流量、所产生的氢气的压力、电解质的压力和/或纯度。在此有利的是，可以识别和观察电解装置的准确的技术状态。例如因此可以以最佳的方式根据需要来确定和规划维护间隔，因为对此的必要性可以通过运行特征值来确定。同时，提高了电解设备的安全性，因为可能的功能故障的出现通过在考虑运行特征值的情况下的状态监控的可能性被提早识别到或者甚至可提前得出。此外有利的是，由此提高了电解装置的在工作状态变化方面的动态性并且因此整个电解设备可以以高性能的方式对供应容量的变化做出反应。应注意的是，所使用的术语电解质也包括醇或超纯水。

随后，可以通过运行特征值建立数字孪生，这具有广泛的积极结果。例如因此能够将该设备的数字画像用于预测未来的运行状态并且用于识别运行中的异常或者识别电解装置的活性材料的由过程引起的退化。因此电解设备的可用性也被扩展，因为可以在各电解装置之间执行比较。

根据一种改进方案，管理器件的每个状态检测装置可以至少分别包括一组等同的用于每个电解装置的传感器，其中，所述状态检测装置预设每个传感器的活动状态。在此有利的是，传感器可以根据其需求被激活或被置于静止状态中。因此可以与能获得和能使用的供应容量相协调地实现电解设备的节能的控制和调节运行。

此外可以规定，由每个管理控制装置通过在所述设备的运行期间监控运行特征值求取用于每个电解装置的状态特征，所述状态特征至少包括相应的电解装置的效率、工作状态、预期的剩余使用寿命、起动行为和/或功率裕度。在此有利的是，在所述管理控制装置内通过所述状态特征能够实现对各个电解装置的评价。因此在供应器件内的电能分配以理想的方式关于电解装置能实现。此外，通过所求取的状态特征，结构上不同的电解装置在相应一个供应器件中的可使用性可以以改进的方式实现，这随后有利于电解装置的可比性和可探测性(Auslotbarkeit)。因此与所求取的运行特征值配合作用，也可以在性能和安全性方面更好地评价工作状态。例如对于时间控制的过程、例如电解质再生、维护、替换、冲洗、气泡分离诱导或加热和冷却的时间间隔可以更好地被估计。

此外有利的是，每个管理器件的处理容量通过由电解装置可实现的工作状态和相应的管理控制装置的电解装置的元信息来求取。在这种情况下，可实现的工作状态可理解为，多个单个的不直接关联的工作状态是可能的，由这些工作状态求取每个管理器件的处理容量。由此得到的有利效果是，已经可以在电解装置的最佳工作状态方面执行由处理容量与能获得和能使用的供应容量的调准。因此对此扩展地在调准中以直接的方式已经考虑到特别的工作状态，例如冲洗运行或维护运行，这总体上有利于分配方法的效能，因为节省了调准的控制回路。此外，将电解装置的元信息传送到系统控制装置，以便例如能够提前识别电解装置的故障行为。

此外，可以有利的是，借助于相应的阻力功能来适配用于每个电解装置的按规定的额定工作状态，所述阻力功能形成针对相应电解装置的不利工作状态，尤其是在相应电解装置的安全性、效率和/或使用寿命方面不利的工作状态的加权应对措施。由此得出如下优点，即，在电解装置的控制部内引入方法流程中的冗余回路，以便提高电解设备的安全性。同时，与供应控制装置调准的阻力功能提高了分配方法的效能，使得对每个电解装置以改进的方式适配额定工作状态。

此外，分配方法的有利扩展方案可以是，通过相应的阻力功能可触发电解装置的阻断状态，该阻断状态阻止电能的分配和/或影响供应电解质。因此有利地可能的是，将单个电解装置从电解过程中分离出来。同时这具有的优点是，在其余的电解设备中，分配方法和由此运行不被该措施影响地继续进行。因此提高了电解设备的安全性，同时保持高可用性。

此外还可以有利的是，借助相应的加权功能来适配用于每个管理器件的按规定的额定运行范围。在此，加权功能被实现为针对相应管理器件的不利的运行状态的加权应对措施，其中，指的是尤其是在相应的管理器件的安全性、效率和/或使用寿命方面不利的运行状态。这具有的优点是，在相应管理控制器件内的每个管理器件包含控制和/或调节回路，以用于保护和/或用于优化其自身运行。因此随后产生了有利的效果，即，在电解设备的每个分级层面中可以使用电解设备的部件的相应的控制和/或调节回路，这导致相应控制装置的所需计算容量的减小。由于所需的计算容量减小，整个分配方法是实时的，这在电解设备的预测的和反应迅速的利用方面随之带来广泛的积极结果。

根据有利的改进方案可以规定，所述电解设备为了供应所述至少两个管理器件包括至少一个水准备部、水储箱、供水单元、用于氢气的压力保持和/或气体准备单元、热交换器单元和/或变流单元，其中，它们与所述系统控制装置耦联。因此得出的优点是，可组合的供应结构以集中的方式布置在电解设备内。因此实现了这样的可能性，即，管理器件能够以独立的方式运行。这主要通过在所公开的分配方法中的系统控制装置和供应控制装置的配合作用而得到。控制装置分别接管对本身封闭的控制和调节范围并且能够彼此不受影响地运行。这反映在电解设备的结构设计方案中。

此外可以适宜的是，所述至少两个管理器件之中的每个管理器件为了供应所述相应至少两个电解装置至少包括电解质储存箱、电解质准备装置、电解质泵装置、热传递单元和/或配流单元，其中，它们与所述管理控制装置耦联。在任何情况下，相应的管理器件都包括配属给其的管理控制装置，所述管理控制装置被设置用于控制和/或调节相应的管理器件。通过这种可能的设计方案得出封闭的电解质供应和用于每个电解装置的电解过程的本身封闭的调节和/或控制。由此有利于根据本发明的分配方法，使得供应控制装置的独立性也在结构上的设计方案中得以看到。因此工作状态特别在安全技术措施方面可以在整个范围上通过供应控制装置来实施。同时因此能够有效地设计每个供电器件内的电解过程，因为电解质流能够以更精确的协调适配于每个供应器件内的电解装置的要求。此外由此得到的优点是，供应器件能够在结构上彼此不同地设计，其中，同时，尤其在结构上不同地在供应器件的处理容量方面使用所公开的分配方法。

此外可以有利的是，借助系统控制装置的通信接口能够建立与至少一个另外的电解设备、基于因特网的接口和/或数据库服务器的双向通信连接。在此有利的是，系统控制装置借助通信接口可以以理想的方式执行在能获得和能使用的供应容量和能使用的处理容量之间的调准。因此例如可以通过备选的数据源在可能的将来的供应容量方面进行预测的或预见性的调准。此外，分配方法的优点在于这样增强电解设备，即例如多个电解设备的虚拟的联合以理想的方式并且在充分利用整个设备池的尽可能理想的利用的情况下通过在各参与者之间的双向的通信可能性来实现。在对由参与者构成的设备池进行预测性控制的意义上，单个电解设备也可以为管理控制装置预设不是效率最佳的额定运行范围，如果从中产生在时间方面较晚的利用的话。例如对此还指出可利用电解设备的分配方法用于调节服务。因此，尤其通过关于氢气的产量的按需运行，电解设备的分配方法的应用范围被扩展到车队车辆、氢气存储器加充或在工业应用中的直接消耗器的供应。

根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述系统控制装置被设置用于基于历史的和/或当前的处理容量和/或基于外部数据来执行设备分析，所述外部数据由所述通信接口接收。在此有利的是，设备分析在电解设备的估计或预测的运行方面在趋势分析的意义上是可用的。这样可以进行高性能的运行，因为在较长的持续时间上并且也在电解设备的理想的运行经济的利用方面提高利用率并且因此提高电解设备的经济性，尤其是相对于没有集成的设备分析的设备而言。

附图说明

为了更好地理解本发明，借助以下附图对本发明进行更详细阐释。

分别以强烈简化的示意图示出：

图1示出用于应用分配方法的电解设备的结构设计方案的示意图；

图2示出第一设计方案中的方法步骤和方法流程的示意图。

具体实施方式

首先要确定的是，在不同描述的实施方式中相同的部件设有相同的附图标记或相同的构件名称，其中，在整个说明书中包含的公开内容可以按意义转用到具有相同附图标记或相同构件名称的相同部件上。在说明书中所选择的位置说明，例如上、下、侧等也涉及直接描述的以及所示的附图，并且这些位置说明在位置改变时按意义转用到新的位置上。

此外，要确定的是，在对本公开的描述中，附图标记列表中的术语带有和/或不带特定索引地使用。只要不需要关于术语的特定设计形式对术语进行精确的区分，就不使用索引。相反，例如根据相应说明将电解装置5a与电解装置5b区分，其中，两者还是电解装置5。

在图1中呈现电解设备1的可能的和必要时本身独立的设计形式的示意图，所公开的分配方法可以应用到该电解设备1上。该电解设备1被设置成，借助电能通过电解的电化学过程在电解质的辅助下产生氧气和氢气，其中，该设备的首要目的是生产氢气以供进一步使用、存储或馈入对应的基础设施中。所呈现的电解设备1可以以独立的方式运行，或者同样地在由多个电解设备1组成的联合内作为部分自主的设备运行。电解设备1在任何情况下用于产生氢气的目的，其中，通过电解过程同样积累的氧气不必被设置用于特定的另外的应用。尤其是，电解设备1可以用于将来自可再生能源的电能转换成所谓的“绿色”氢气。在此需要确定的是，如在专业术语中常见的所使用的术语电解质由于可读性原因不仅包括被认为是电解质的介质，而且包括醇或超纯水。

所呈现的电解设备1的设计方案可以包括水准备部19、水储箱20、供水单元21、用于氢气的压力保持和/或气体准备单元22、热交换器单元23和/或变流单元24。所提到的部件可以配属给电解设备1，办法是，这些部件可以与系统控制装置2通信地并且在控制和/或调节技术上连接。此外，电解设备1的设计方案可以包括所述至少两个管理器件3。如所呈现的，管理器件3可以被设置成供应至少两个电解装置5。相应的管理器件3可以为此包括电解质储存箱25、电解质准备装置26、电解质泵装置27、热传递单元28和/或配流单元29，其中，它们都能够与管理器件3的相应的管理控制装置4通信地并且在控制和/或调节技术上连接。在任何情况下，相应一个管理控制装置4被配属给管理器件3。

因此，作为用于管理器件3的在分级方面上级的转换系统，电解设备1可以提供用于运行每个管理器件3的所有必要的器件。同样地，每个管理器件3可以提供用于运行每个电解装置5的所有必要的器件。因此可以为每个管理器件3构建封闭的电解质循环，这带来了上面已经描述的广泛的优点。由此能够实现，通过管理控制装置4能够以独立于电解设备1的方式运行每个管理器件3。从系统的角度可以确定三个分级的层面，其中，能够通过电解设备1呈现最上面的层面，通过管理器件3呈现中间的层面，并且通过电解装置5呈现最下面的层面。在此要注意的是，电解设备1以及还有每个管理器件3关于相应分级方面下级的设备部分区域的供应而言更确切地说可设计为相应的转换系统。

通过电解设备1的这种可能的结构设计形式，与所公开的分配方法配合作用，如在说明书引言中所描述的那样，产生大量有利的效果。为了更详细地理解，下面更详细阐述方法步骤和方法流程的可能的设计方案。

在图2中示出设备的可能的且必要时本身独立的实施方式的方法步骤和方法流程的示意图，其中，对于相同的部件又使用与前面图1中相同的附图标记或构件名称。为了避免不必要的重复，参见或者说参考前述图1的描述以及前述的说明书引言。如图2中所示，可能的设计方案可以是，在两个分级层面中执行关于系统控制装置2和管理控制装置4的分配方法。为了促成更好理解地分配方法，首先从系统控制装置2出发来描述该方法并且随后从电解装置5出发来解释该方法。

从能获得的和能使用的供应容量7出发(其示例性地由供电企业提供)，可求取用于管理器件3a、3b的运行范围9a、9b并且相应按规定地传送到管理控制装置4a、4b。根据相应的额定运行范围9，将用于通过配属给相应的管理器件3的电解装置5执行电解过程的电能分配给该管理器件。下面进一步描述根据图2的用于管理器件3a的分配方法，尽管分配方法可以以相同的方式和时间上并行地或也时间上错开地用于每个另外的管理器件3。因此可以基于所传送的额定运行范围9a求取用于配属给管理器件3a的电解装置5a、5b的工作状态10a、10b，并且可以将相应按规定的额定工作状态10分配给相应的电解装置5。额定工作状态例如可以以所施加的电压形式预设给电解装置5a。

根据图2中的方法步骤和方法流程的可能的设计方案，可以由管理控制装置4通过状态检测装置11求取相应的电解装置5的运行特征值12。通过在时间上监控这些运行特征值12，可以随后求取相应的电解装置5的状态特征16。基于运行特征值12和状态特征16，可以求取可由管理控制装置4实现的工作状态17。这些可实现的工作状态17可以通过相应的电解装置5的有利状态来表征，尤其是例如通过在相应的电解装置5的效率或使用寿命方面的有利状态来表征。例如也可以通过可实现的工作状态17来表征空转状态、冲洗状态或其他状态。在任何情况下，可实现的工作状态17包含电解装置5的多个可实现的状态，由此随后可以产生一组可实现的工作状态17，这些工作状态可以总体上可描绘为综合特征曲线。附加地，电解装置5的可实现的工作状态17可以包含相应的电解装置5的元信息。所述元信息通常可以是当前和/或历史运行特征值12的和/或状态特征16的提要。

根据可实现的工作状态17，可以借助于用于影响电解装置5的相应额定工作状态10的阻力功能18来建立控制和/或调节回路。阻力功能18可以以改变额定工作状态10的方式影响电解装置5的相应的额定工作状态10。由此产生已经详细描述的有利的效果，即，相应的电解装置5可以在非有利的、有害的或不期望的工作状态方面受到保护。同时，相应的管理控制装置4可以将可实现的工作状态17与阻力功能18调准，由此在任何情况下都产生当前可实现的工作状态17。

电解装置5a、5b的可实现的工作状态17a、17b可以在管理控制装置2内形成管理器件3a的处理容量13a。根据该处理容量13的组成，该处理容量此外可以包括当前的、可能的或者还有历史的单元状态。作为在管理控制装置4内的附加的控制和/或调节回路，可以通过相应的加权功能30设置对由系统控制装置2预设的额定运行范围9a的影响。通过该相应的加权功能30可以使用在每个管理器件3内的另外的控制和/或调节回路，以便高性能地协调相应的管理器件3。然而，在任何情况下，管理器件3的处理容量13都可以被传送到系统控制装置2。

然后系统控制装置2可以基于相应的管理器件3的所传送的处理容量13来执行在能获得和能使用的供应容量7与处理容量13之间的调准14。作为附加信息，提供相应电解装置5的前面已经提到的元信息以便调准14系统控制装置2。此外，可以执行设备分析31。设备分析31可以基于所收集的信息、尤其是也在较长的时间段上的信息以及可以通过通信接口8检测的备选数据。因此电解设备可以以多种方式运行。除了已经描述的运行模式之外，由此可以实现之前预测的和/或基于使用行为的趋势分析或供应容量的趋势分析的运行模式。总之，最后可以通过所述调准14来适配所述运行范围9。在此要提及的是，不应为方法步骤和/或方法流程预设时间上定义的顺序。

更确切地说，多个单个的方法步骤和/或方法流程可以同时进行。

因此可以想到，可以实现电解设备1的多种可能的运行方式。例如要再次指出用于供电网络的调节服务的运行的可行方案。可以想到，电解设备1的整个范围、例如管理器件3a可以置于准备模式中。如果通过通信接口8并且通过对应的能获得和能使用的供应容量7最后由系统控制装置2接收用于利用定义的电能的预设，则处于准备模式中的管理器件3a可以直接通过传送新的额定运行范围9a通过分配给管理器件3a的电解装置5a、5b开始运行电解过程。对于该实施例要注意的是，在系统控制装置2的分配方法中和在系统控制装置与管理控制装置4的通信中，不跳过分级层面。回到在图1中的电解设备1的结构设计方案的示意图，同样的原理适用。因此对于电解设备1的每个管理器件3确保的是，每个管理器件3自身以独立的方式由相应的管理控制装置4控制。如已经强调的那样，这种分级的结构化可以在各个控制装置的计算能力方面随之带来广泛的优点。由于对于每个单独的控制装置减小了方法中的复杂性，因此能够以高性能的方式实现实时控制。

这些实施例示出可能的实施变型方案，其中，在此要注意，本发明不限于本发明的特别示出的实施变型方案，而是更多地各个实施变型方案彼此间的不同组合也是可能的并且该变型可能性基于通过本发明的技术手段的教导而处于本领域技术人员的能力之内。

保护范围由权利要求书确定。然而，应参考说明书和附图来解释权利要求。来自所示出的和所描述的不同的实施例的单个特征或特征组合本身能够构成独立的发明解决方案。可以从说明书中找到独立的创造性解决方案所基于的任务。

在本说明书中的所有关于值范围的说明应理解为，所述值范围同时包括其中的任意的和所有的部分范围，例如说明1至10应理解为，一通包括从下限1和上限10出发的全部部分范围，也就是说，以1或更大的下限开始并且以10或更小的上限结束的全部部分范围，例如1至1.7或3.2至8.1或5.5至10。

为了条理最后要指出，为了更好地理解构造，一些元件部分地不按比例和/或放大和/或缩小地示出。

附图标记列表

1 电解设备

2 系统控制装置

3 管理器件

4 管理控制装置

5 电解装置

6 供电部

7 供应容量

8 通信接口

9 额定运行范围

10 额定工作状态

11 状态检测装置

12 运行特征值

13 处理容量

14 调准

15 额定工作状态

16 状态特征

17 可实现的工作状态

18 阻力功能

19 水准备部

20 水储箱

21 供水单元

22 气体准备单元

23 热交换器单元

24 变流单元

25 电解质储存箱

26 电解质准备装置

27 电解质泵装置

28 热传递单元

29 配流单元

30 加权功能

31 设备分析

Claims (16)

1.一种用于在用于产生氧气和氢气的电解设备(1)内分配电能的方法，所述电解设备(1)包括系统控制装置(2)、至少两个管理器件(3)，其中，所述至少两个管理器件(3)包括相应至少一个管理控制装置(4)并且包括相应至少两个电解装置(5)，其中，分配方法包括以下方法步骤：

-经由所述系统控制装置(2)的通信接口(8)检测由供电部(6)能获得和能使用的电能的供应容量(7)，

-通过所述系统控制装置(2)为所述至少两个管理器件(3)之中的每个管理器件求取相应的额定运行范围(9)，

-将按规定的额定运行范围(9)传送到所述至少两个管理器件(3)之中的相应的管理器件上，

-通过相应的管理器件(3)的相应的管理控制装置(4)求取用于每个电解装置(5)的一个相应的额定工作状态(10)或者多个额定工作状态(15)，

-将按规定的额定工作状态(10)预设给相应的电解装置(5)，

其特征在于，

-所述至少两个管理器件(3)的相应的管理控制装置(4)借助于相应的状态检测装置(11)求取每个电解装置(5)的运行特征值(12)，

-所述至少两个管理器件(3)的相应的管理控制装置(4)求取所述管理器件(3)的能提供的处理容量(13)并且将该处理容量传送给所述系统控制装置(2)，

-所述系统控制装置(2)实施在所述至少两个管理器件(3)的能提供的处理容量(13)与由所述供电部能获得和能使用的供应容量(7)之间的调准(14)，

-所述系统控制装置(2)基于各所述容量的该调准(14)为所述至少两个管理器件(3)之中的每个管理器件分别求取适配的额定运行范围(9)并且对所述至少两个管理器件(3)进行预设，

-所述至少两个管理器件(3)之中的每个管理器件按照量被分配有与相应的额定运行范围(9)对应的由所述供电部(6)能获得和能使用的电能，

-每个管理控制装置(4)基于相应的适配的额定运行范围(9)分别求取适配的额定工作状态(10)并且对与相应的管理器件(3)耦联的电解装置(5)进行预设，并且

-与相应的额定工作状态(10)对应地为所述电解装置(5)之中的每个电解装置按照量分配电能。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述供电部(6)由能量产生器、由能量产生设备、由能量产生组织和/或由能量供应服务商、尤其是由可再生的能量源来提供。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，用于所述至少两个管理器件(3)的相应的额定运行范围(9)包括至少一个运行方式加上电功率的可实现的消耗。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过能提供的处理容量(13)与能使用的供应容量(7)之间的调准(14)，所述系统控制装置(2)被设置成，求取至少一个运行方式，尤其是冲洗运行、空转运行、维护运行、应急运行、起动运行、关断运行和/或电解运行。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，用于电解装置(5)的相应的额定工作状态(10)包括电功率的至少一个消耗，所述电功率通过电解的过程被使用。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述运行特征值(12)被定义为由测量参量构成的参数组，所述参数组至少包括电功率吸收、电解质或电池单体温度、电解质的体积流量、所产生的氢气的压力和/或纯度、电解质的压力和/或电池单体电压。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，管理器件(3)的每个状态检测装置(11)至少分别包括一组等同的用于每个电解装置(5)的传感器，其中，所述状态检测装置(11)预设每个传感器的活动状态。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，由每个管理控制装置(4)通过在所述设备的运行期间监控运行特征值(12)来求取用于每个电解装置(5)的状态特征(16)，所述状态特征(16)至少包括相应的电解装置(5)的效率、工作状态、预期的剩余使用寿命、起动行为和/或功率裕度。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，每个管理器件(3)的处理容量(13)通过由所述电解装置(5)能实现的工作状态(17)和通过相应的管理控制装置(4)的电解装置(5)的元信息求取。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于相应的阻力功能(18)为每个电解装置(5)适配按规定的额定工作状态(10)，所述阻力功能(18)形成针对相应的电解装置(5)的不利工作状态、尤其是针对关于相应的电解装置(5)的安全性、效率和/或使用寿命的不利工作状态的加权应对措施。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，通过相应的阻力功能(18)能够触发所述电解装置(5)的阻断状态，所述阻断状态阻止电能的分配和/或影响供应电解质。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助相应的加权功能(30)为每个管理器件(3)适配按规定的额定运行范围(9)，所述加权功能(30)形成针对相应管理器件(3)的不利运行状态、尤其是针对关于相应管理器件(3)的安全性、效率和/或使用寿命的不利运行状态的加权应对措施。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述电解设备(1)为了供应所述至少两个管理器件(3)包括至少一个水准备部(19)、水储箱(20)、供水单元(21)、用于氢气的压力保持和/或气体准备单元(22)、热交换器单元(23)和/或变流单元(24)，其中，它们与所述系统控制装置(2)耦联。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少两个管理器件(3)之中的每个管理器件为了供应相应至少两个电解装置(5)包括至少一个电解质储存箱(25)、电解质准备装置(26)、电解质泵装置(27)、热传递单元(28)和/或配流单元(29)，其中，它们与所述管理控制装置(4)耦联。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于所述系统控制装置(2)的通信接口(8)能够建立与至少一个另外的电解设备(1)、基于因特网的接口和/或数据库服务器的双向通信连接。

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述系统控制装置(2)被设置用于，基于历史的和/或当前的处理容量(13)和/或基于外部数据来执行设备分析(31)，所述外部数据由所述通信接口(8)接收。