[发明专利]电解水制氢装置、电解水制氢装置的控制方法、电子设备

说明书

本发明公开了一种电解水制氢装置、电解水制氢装置的控制方法、电子设备。其中，该电解水制氢装置，包括：热交换器，与碱性电解制氢装置的碱性电解槽连接，以及与PEM电解制氢装置的PEM电解槽连接，用于在检测碱性电解槽和PEM电解槽中的任意一个电解槽开启时，采用热交换方式为另一个电解槽提供启动热量；以及在碱性电解槽和PEM电解槽中的均开启时，进行储热以在电解水制氢装置处于低温或启动时提供热量；控制单元，分别与直流母线、碱性电解制氢装置、PEM电解制氢装置和热交换器连接，用于监测到直流母线的输入功率变化时，采用碱性电解装置接入或切出碱性电解槽以及采用PEM电解装置接入或切出PEM电解槽，以调整与电解水制氢装置适配的制氢供电功率。

技术领域

本发明涉及电解水制氢技术领域，具体而言，涉及一种电解水制氢装置、电解水制氢装置的控制方法、电子设备。

背景技术

在当前环境污染以及化石能源逐渐枯竭的形势下，氢(气)能作为一种清洁的二次能源，近年来受到广泛关注。水电解制氢直接利用电能将水分解获取氢气，是一种污染小、纯度高的氢气制取方式，特别是采用“可再生能源发电+水电解制氢”的方式，具有零污染、零碳排放的优势，是当前解决风电、光伏等新能源消纳瓶颈、实现新能源转型的焦点。

由于电解水制氢效率较低，现有的新能源电解水制氢系统，仍多采用增加储能装置、网电接入等方式平抑风、光等新能源的波动性、间歇性，以维持制氢功率稳定，这样也将带来整个系统成本的提高。而现有的电解水制氢装置对于新能源波动功率的直接接入，响应能力不足，甚至导致电解槽无法正常工作，受到功率波动影响，电解水装置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。目前，现有技术中的电解水制氢装置难以实时调整至与波动的新能源发电功率相适配，并且，仍缺少适应新能源发电下宽功率波动输入的电解水制氢装置及其优化配置方法。

目前，电解水制氢技术已较为成熟，例如，碱性电解水制氢，质子交换膜(PEM)电解制氢和高温固体氧化物制氢。其中，碱性电解水制氢技术最为成熟，成本最低，一般碱性电解槽的电解功率区间为额定功率的20％-150％(部分碱性电解槽最高功率可达到额定功率的200％)，当输入功率低于额定功率的20％时，会影响氢气的产量、质量和生产安全。虽然PEM电解水制氢装置工作范围广，但是成本也较高；高温固体氧化物制氢技术要求高温高压的工作条件，应用范围小，目前处于试验阶段。此外，与PEM电解槽相比，碱性电解槽的使用寿命更长，每年的维护成本更低。

发明内容

本发明实施例提供了一种电解水制氢装置、电解水制氢装置的控制方法、电子设备，以至少解决有技术中波动输入功率下，制氢装置全功率范围消纳功的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电解水制氢装置，包括直流母线、碱性电解制氢装置、质子交换膜PEM电解制氢装置、热交换器以及控制单元，其中：上述热交换器，与上述碱性电解制氢装置的碱性电解槽连接，以及与上述PEM电解制氢装置的PEM电解槽连接，用于在检测上述碱性电解槽和上述PEM电解槽中的任意一个电解槽开启时，采用热交换方式为另一个电解槽提供启动热量；以及在上述碱性电解槽和上述PEM电解槽中的均开启时，进行储热以在上述电解水制氢装置处于低温或启动时提供热量；上述控制单元，分别与上述直流母线、上述碱性电解制氢装置、上述PEM电解制氢装置和上述热交换器连接，用于监测到上述直流母线的输入功率变化时，采用上述碱性电解装置接入或切出碱性电解槽以及采用上述PEM电解装置接入或切出PEM电解槽，以调整与上述输入功率适配的制氢供电功率。

可选的，上述碱性电解制氢装置包括：第一直流-直流变流器、碱性电解槽、第一电解液循环泵、第一氢气分离器、第一氧气分离器，其中：

上述第一直流-直流变流器，分别与上述直流母线连接和上述碱性电解槽连接，上述第一氢气分离器与上述碱性电解槽连接，上述第一氧气分离器与上述碱性电解槽连接；上述第一电解液循环泵分别与上述碱性电解槽与上述热交换器连接。