多槽并联电解制氢的控制方法及系统与流程

本发明涉及电解制氢技术领域，具体涉及多槽并联电解制氢的控制方法及系统。

背景技术：

以传统化石能源为主的能源消费模式导致全球能源资源约束和生态环境不断恶化，应对资源环境挑战已成为全球共同面临的重大课题。随着碳减排进程的加快，可再生能源高效、清洁发电技术得到了高度重视。然而，风电、光伏等可再生能源的随机性和波动性使得电网稳定性和安全性面临巨大的挑战。大规模可再生能源制氢技术可有效提升可再生能源发电系统的能源利用效率，为解决可再生能源高比例并网问题提供了新的途径，被列为国家能源技术革命创新行动计划的重要任务之一。

电解制氢技术主要有碱性电解水、质子交换膜电解水和固体氧化物电解水技术。其中，碱性电解技术最为成熟，生产成本较低，但碱性电解槽也难以快速启停与调节，因而难以与具有快速波动特性的可再生能源配合；固体氧化物电解技术采用水蒸气电解，在高温环境下工作，能效最高，但尚处于实验室研究阶段；质子交换膜电解(pem)制氢技术具有占地面积小、清洁无污染、可调范围宽、响应速度快特点，可以灵活控制，方便负载调节，是未来电解制氢技术的发展趋势与研究热点。

在现有技术中，目前基于可再生能源电力的电解水系统的研究多集中于上层功率分配控制系统及逻辑的创新与优化，从而提升电解制氢系统对波动性电源的适应性。然而，为扩大系统的规模同时运行多个电解槽时，不仅会涉及电解槽之间的输入功率分配问题，还会有制氢系统内部其他设备之间的协同调控与保护问题，现有的研究中缺乏大型电解制氢系统内部设备的协同控制与故障保护方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种多槽并联电解制氢的控制方法、系统及存储介质，用以克服现有技术中的缺点。

第一方面，本发明提供一种多槽并联电解制氢的控制方法，包括如下步骤：获取发电总功率以及并联的多个电解槽的运行状态参数，所述发电总功率用以分配至多个电解槽；根据所述运行状态参数以及发电总功率确定电解槽的开启个数以及与待开启电解槽相应的目标功率，所述目标功率小于或等于所述发电总功率；根据所述每个电解槽的目标功率以及运行状态参数计算每个待开启电解槽的目标水流量；汇总待开启电解槽的目标水流量得到目标总水流量；根据所述目标总水流量调节传输至多个电解槽的总水流量；获取一电解槽进水口的实际水流量；以及根据电解槽的目标水流量对电解槽进水口的实际水流量值进行相应的调整。

在一实施例中，所述的方法还包括：获取水循环装置出口的水流的实际温度，所述水循环装置用以输出一预设温度的目标总水流量至所述多个电解槽；判断所述水流的实时温度是否等于所述预设温度；当所述水流实时温度与所述预设温度不相等时，则通过调节冷却装置的流量使水流的实际温度等于所述预设温度；所述冷却装置用以对所述水循环装置进行冷却。

在一实施例中，所述运行状态参数包括：电解槽的运行时间、温度、电流以及所述电流对应的电压。

在一实施例中，在所述根据每个电解槽的目标功率以及运行状态参数计算每个待开启电解槽的目标水流量的步骤中，具体包括：获取电解槽的运行电流密度im与实际电压u1；计算电解槽放热量：qh＝(u1-u2)×im×a×n；其中，a为单电池面积cm2，n为单电池片数，u2为热中性电压；计算电解槽的目标水流量：

其中，δt为电解槽两端进出口温差；为水的比热容。

在一实施例中，在所述根据电解槽的目标水流量对电解槽进水口的实际水流量值进行相应的调整的步骤中，具体包括如下步骤：获取电解槽进水口的实际水流量；判断电解槽的目标水流量与电解槽进水口的实际水流量的大小；当电解槽的目标水流量大于电解槽进水口的实际水流量时，则调小电解槽进水口调节阀的开度；当电解槽的目标水流量小于电解槽进水口的实际水流量时，则调大电解槽进水口调节阀的开度。

在一实施例中，所述的方法还包括：根据所述运行状态参数与相应的阈值切换所述电解槽的工作状态；所述工作状态包括：第一预警状态以及第二预警状态；当处在第一预警状态下时，则通过调小电解槽的输入功率实现降载；当处第二预警状态下，则切断电解槽的输入功率，待冷却至一温度后，关闭电解槽的进水口阀门以及出口处的气路阀门。

第二方面，本发明提供一种多槽并联电解制氢的控制方法，包括如下步骤：获取发电总功率以及多个并联电解槽的运行状态参数，所述运行状态参数包括电解槽的运行时间、温度、电流以及所述电流对应的电压；根据所述运行状态参数以及所述发电总功率确定电解槽的开启数量n；打开待开启电解槽的入水口处的开关；以及调节传送至n个电解槽的总水流量，所述总水量为n个电解槽的最大水流量。

第三方面，本发明提供一种多槽并联电解制氢的控制系统，包括：第一获取模块，用以获取发电总功率以及并联的多个电解槽的运行状态参数，所述发电总功率用以分配至多个电解槽；第一分配模块，用以根据所述每个电解槽的运行状态参数确定电解槽的开启个数以及与待开启电解槽相应能承受的目标功率，所述目标功率小于所述发电总功率；计算模块，用以根据所述目标功率以及运行状态参数计算每个待开启电解槽的目标水流量；汇总模块，用以汇总待开启电解槽的目标水流量得到目标总水流量；第一调节模块，用以根据所述目标总水流量调节多个电解槽的总水流量；第二获取模块，用以获取一电解槽进水口的实际水流量；以及第一调整模块，用以根据电解槽的目标水流量对电解槽进水口的实际水流量值进行相应的调整。

第四方面，本发明提供一种多槽并联电解制氢的控制系统，包括：第三获取模块，用以获取发电总功率以及多个并联电解槽的运行状态参数，所述运行状态参数包括电解槽的运行时间、温度、电流以及所述电流对应的电压；第二分配模块，用以根据所述运行状态参数以及所述发电总功率确定电解槽的开启数量n；开启模块，用以打开待开启电解槽的入水口处的开关；以及第二调节模块，用以调节传送至n个电解槽的总水流量，所述总水量为n个电解槽的最大水流量。

第五方面，本发明提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行前文所述的多槽并联电解制氢的控制方法。

第六方面，本发明提供一种多槽并联电解制氢系统，包括：能源发电装置，用以输出一发电总功率；整流装置，所述整流装置连接所述能源发电装置，用以将所述发电总功率进行分配，并由所述整流装置的多个输出端输出发电子功率；电解制氢装置，包括多个并联的多个电解槽，每个电解槽分别连接所述整流装置的输出端并接收的所述发电子功率，在每个电解槽的进水口处设置流量传感器以及相应的流量调节阀，每个电解槽的出口处的设置温度传感器、电磁阀和出口氢气管路处的气动阀；水循环装置，分别连接所述电解槽子模块的进水口，用以输出一预设温度的目标总水流量至所述多个电解槽；以及存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求前文所述的多槽并联电解制氢的控制方法。

第七方面，本发明一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行前文所述的多槽并联电解制氢的控制方法。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供了一种多槽并联电解制氢的控制方法、系统及存储介质。当多个电解槽并联使用时，本发明提供的控制方法可依据发电总功率与电解槽的运行状态参数的变化更新电解槽的实时目标功率，同时对电解槽的进口以及出口的实时监测，进而保证了电解制氢系统内的精准调控与稳定运行。

本发明通过对电解槽出水口温度、电解槽运行电流、电解槽单片电压设置保护措施；当上述运行状态参数超过设定范围时，判断以电解槽发生故障，并通过控制电解槽出口阀门和入口阀门，将其快速切出，可以对电解槽进行保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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方式，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示根据本发明实施例提供的多槽并联电解制氢系统的示意图；

图2是根据本发明实施例提供的多槽并联电解制氢的控制方法流程图；

图3是根据本发明实施例提供的多槽并联电解制氢系统的示意图；

图4是根据本发明实施例提供的多槽并联电解制氢的控制方法流程图；

图5是根据本发明实施例提供的多槽并联电解制氢的控制方法流程图；

图6是根据本发明实施例提供的多槽并联电解制氢的控制系统的结构框图；

图7是根据本发明实施例提供的多槽并联电解制氢的控制系统的结构框图；

图8是本发明实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。

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。

实施例1

如图1所示，本发明实施例1提供一种适用于多槽并联电解制氢系统，包括能源发电装置、整流装置、电解制氢装置、水循环装置以及水冷装置。

所述能源发电装置用以输出一发电总功率，所述能源发电装置包括多个可再生能源发电机(风力或光伏发电机)，所述能源发电装置与所示整流装置的交流侧连接，所述整流装置的直流侧与直流母线连接。

所述整流装置包含整流变换器(包括ac/dc以及dc/dc)和功率分配控制器；所述整流装置分别与能源发电装置及电解制氢装置相连，用于将可发电总功率分配进行分配，并由所述整流装置的多个输出端输出的发电子功率。

所述电解制氢装置包括并联的多个电解槽、氢气单元以及氧气单元。每个电解槽子单元分别连接所述整流装置的输出端并接收所述发电子功率。每个电解槽与整流变换器dc/dc相连接，在每个电解槽的进水口处设置流量传感器(对应与图1中的f101、f102、f103、f104)，进水口管路上的流量调节阀(对应与图1中的v101、v102、v103、v104)，出口处的温度传感器(对应图1中的温度传感器t101、t102、t103、t104)，出口处的电磁阀(对应于图1中的v105、v106、v107、v108)和出口氢气管路处的气动阀(对应于图1中的v201、v202、v203、v204)。所述氢气子模块包含氢气侧多级气液分离器、脱氧脱水纯化装置与至少一个氢气储罐；所述氧气子模块包含氧气侧多级气液分离器与至少一个氧气储罐。

所述水循环装置分别连接所述电解槽子模块的进水口，用以输出一预设温度的目标总水流量至所述多个电解槽(图中的电解槽)。所述水循环装置包含换热器、水泵1以及水箱1，水箱1的出水口连接水泵1的进水口，水泵1的出水口连接换热器的进水口，换热器的出水口分别连接电解槽的进水口；所述水泵1为变频泵；所述水泵1出口处设置一个水流量传感器(对应于图1中的f)，所述换热器热流股出口处需包含一个温度传感器(对应图1中的t)。

所述水冷装置包括一水泵2和水箱2；水箱2的出水口连接水泵2的进水口，水泵2的出水口连接换热器的进水口。所述水冷装置通过调节水泵2的速度，进而可以控制换热器出口处总水流量的温度。氢气侧多级气液分离器与含氧气侧多级气液分离器分离出的水会再次的进入到水箱1，进而可以实现部分水的再次利用，可以节约水循环成本。

所述多槽并联电解制氢系统还包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行的一种多槽并联电解制氢的控制方法。

如图2所示，所述多槽并联电解制氢的控制方法具体包括如下步骤s1～s8。

s1、获取发电总功率以及并联的多个电解槽的运行状态参数，所述发电总功率用以分配至多个电解槽。所述运行状态参数包括：电解槽的运行时间、温度、电流以及所述电流对应的电压。

s2、根据所述运行状态参数以及发电总功率确定电解槽的开启个数以及与待开启电解槽相应能承受的目标功率，所述目标功率小于或等于所述发电总功率。其中，当发电总功率大于预设启动阈值时，启动任一电解槽以进行电解制氢；当当前启动的电解槽的输入功率达到第一预设功率时，使所述当前启动的电解槽的输入功率保持在所述第一预设功率，并将剩余的发电输出功率分配给下一电解槽以启动所述下一电解槽进行电解制氢。

s3、根据所述每个电解槽的目标功率以及运行状态参数计算每个待开启电解槽的目标水流量。步骤s3具体包括如下步骤：s301、获取电解槽的运行电流密度im与实际电压u1；s302、计算电解槽放热量：qh＝(u1-u2)×im×a×n；其中，a为单电池面积cm2，n为单电池片数，u2为热中性电压；

s303、计算电解槽的目标水流量：

其中，δt为电解槽两端进出口温差；为水的比热容。

s4、汇总待开启电解槽的目标水流量得到目标总水流量。

s5、根据所述目标总水流量调节多个电解槽的总水流量。具体地，根据将目标总水流量对应设置出水泵1的pwm信号占空比，将pwm信号给到水泵1，改变水泵1转速，进而可以控制目标总水流量；之后还需将每个电解槽的入口调节阀的调至相应的开度，用以满足电解槽的目标水流量。本发明通过采用管理阀门与水泵变频控制，可对各个电解槽的进水量进行实时调节，一方面可降低氧气侧的渗水量，另一方面可降低水泵的能耗与超纯水的消耗。

s6、获取一电解槽进水口的实际水流量。

s7、根据电解槽的目标水流量对电解槽进水口的实际水流量值进行相应的调整。步骤s7具体包括如下步骤：s701、获取电解槽进水口的实际水流量；s702、判断电解槽的目标水流量与电解槽进水口的实际水流量的大小；当电解槽的目标水流量大于电解槽进水口的实际水流量时，则调小电解槽进水口调节阀的开度；当电解槽的目标水流量小于电解槽进水口的实际水流量时，则调大电解槽进水口调节阀的开度。

s8、获取水循环装置出口的水流的实际温度。

s9、判断所述水流的实际温度是否等于所述预设温度；当所述水流实时温度与所述预设温度不相等时，则通过调节水冷装置的冷却水流量使水循环装置出口水流的实际温度等于所述预设温度；所述冷却装置用以对所述水循环装置进行冷却。具体地，当水泵2为定频泵时，依据水循环装置的换热器热流股出口处温度传感器t的实测值调节换热器旁路上的调节阀(对应于图1中的v109)开度，使得换热器热流股出口处温度始终保持在t0(如60℃)；可选地，当水泵2为变频泵时，依据换热器热流股出口处温度传感器(对应图1中的t)的实测值水泵2的转速，使得换热器热流股出口处温度始终保持在t0。

s10、分别调节氢气单元侧的气液分离器与脱氧脱水纯化装置、氧气单元侧的气液分离器，保持电解制氢装置的稳定运行。

本发明实施例提供的控制方法可依据发电总功率与电解槽的运行状态参数的变化更新制氢系统的实时目标功率，同时对电解槽的进口以及出口的实时监测，进而保证了电解制氢系统内的精准调控与稳定运行。

本发明实施例提供适用于多槽并联电解制氢系统，当多个电解槽并联使用时，在各电解槽水路加设调节阀(或电磁阀)，同时系统中的循环水泵采取变频率调节控制。在多电解槽制氢系统运行过程中，对个电解槽出水口温度、电解槽运行电流、电解槽单片电压设置保护措施；当上述某个参数超过上线设定值或低于下限设定值时，判断单个电解槽发生故障，并通过控制电解槽出口阀门和入口阀门，将其快速切出，对电解槽进行保护。

实施例2

如图3所示，本发明实施例2提供一种适用于多槽并联电解制氢系统，与实施1不同之处在于，各电解槽入口进水口处的可调节开度的流量调节阀更换为仅控制开关的电磁阀(对应于图2中的v101、v102、v103、v104)，水泵1仍为变频泵，但仅设置n个可调档位，1～n挡分别为开启n个电解槽所需最大水量(如单个电解槽所需最大水流量为11.4l/min，则4个电解槽并联则可设置为1～4挡，其分别对应水流量为11.4l/min、22.8l/min、34.2l/min、45.6l/min)。

如图4所示，实施例2提供的多槽并联电解制氢的控制方法具体包括如下步骤：s101～s105。

s101、获取发电总功率以及多个并联电解槽的运行状态参数，所述运行状态参数包括电解槽的运行时间、温度、电流以及所述电流对应的电压。

s102、根据所述运行状态参数以及所述发电总功率确定电解槽的开启数量n。

s104、打开待开启电解槽的入水口开关。

s105、调节传送至n个电解槽的总水流量，所述总水量为n个电解槽的最大水流量。依据确定的电解槽开启个数，调节水泵1转速至相应档位，即n个电解槽开启个数对应第n个档位。，其中，如下介绍两种方法稳定总水流量的输出温度，当水泵2为定频泵时，先根据水泵1的n档水流量，将换热器旁路上的调节阀(对应于图2中的v109)设置为对应的n个开度；当水泵1档位水流量改变时，先根据水泵1的档位对调节阀v109的开度进行初步的档位调节，再依据换热器热流股出口处温度传感器t的实测值进一步调节换热器旁路上的调节阀(对应于图2中的v109)开度，最终使得换热器热流股出口处温度始终保持在t0(如60℃)。可选地，当水泵2为变频泵时，可依据水泵1的n档水流量，将水泵2设置为对应水泵1的n档水流量；当水泵1档位水流量改变时，先依据水泵1档位对水泵2档位进行初步的档位调节，再依据换热器热流股出口处温度传感器(对应图1中的t)的实测值进一步调节水泵2的转速，使得换热器热流股出口处温度始终保持在t0。

本发明实例中2的分档调节控制方法相比于实施例1的实时跟随响应的控制方法，更便于控制系统的编程与实现，成本较低。

实施例3

如图5所示，本发明提供一种多槽并联电解制氢的控制方法，可适用于实施例1与2提供的多槽联合电解制氢系统的故障保护方法，该方法用于对上述可适用于可在能源电力的规模化电解制氢系统进行故障防护，该方法包含如下步骤s801～s802。

s801、获取各电解槽的运行状态参数。

s802、根据所述运行状态参数与相应的阈值切换所述电解槽的工作状态；所述工作状态包括：第一预警状态以及第二预警状态；当处在第一预警状态下时，则通过调小电解槽的输入功率实现降载；当处第二预警状态下，则切断电解槽的输入功率，待冷却至一温度后，关闭电解槽的进水口阀门以及出口处的气路阀门。

具体地，当对各电解槽出口水温进行监测(对应图1中的温度传感器t101、t102、t103、t104)，当某电解槽出口温度(t101、t102、t103、t104)超过t1(如68℃，对应第一预警状态的临界)时，对该电解槽降载；当某电解槽出口温度(t101、t102、10t3、t104)超过t2(如70℃，对应第二预警状态的临界)时，该电解槽整流柜电源自动切断，待该电解槽温度降至t3(如40℃)时，关闭该电解槽循环水入口阀门与出口处的气路阀门(如电解槽1对应关闭v101、v105和v201)。当对各电解槽电流进行监控，当高于i1如(176a)/低于i1(如24a)时，处于第一预警状态，对该电解槽降载；当高于i2(如192a)/低于i2(如8a)时，处于第二预警状态，切断该电解槽电源，待该电解槽温度降至t3(如40℃)时，关闭该电解槽循环水入口阀门与气路阀门(如电解槽1对应关闭v101、v105和v201)。当对各电解槽单片电压值进行监控，某槽单池电压高于v1(如1.9v)/低于v1(如1.5v)时，处于第一预警状态，对该电解槽降载；某槽单池电压高于v2(如2.0v)/低于v2(如1.4v)时，处于第二预警状态，切断该电解槽电源，待该电解槽温度降至t3(如40℃)时，关闭该电解槽循环水入口阀门与气路阀门(如电解槽1对应关闭v101、v105和v201)。

本发明实施例3中，在多电解槽制氢系统运行过程中，对个电解槽出水口温度、电解槽运行电流、电解槽单片电压设置保护措施；当运行状态参数超过设定范围时，判断以电解槽发生故障，并通过控制电解槽出口阀门和入口阀门，将其快速切出，对电解槽进行保护。

如图6所示，本发明提供一种多槽并联电解制氢的控制系统，包括：第一获取模块11、第一分配模块12、计算模块13、汇总模块14、第一调节模块15、第二获取模块16以及调整模块17。

所述第一获取模块11用以获取发电总功率以及并联的多个电解槽的运行状态参数，所述发电总功率用以分配至多个电解槽。

所述第一分配模块12用以根据所述运行状态参数以及发电总功率确定电解槽的开启个数以及与待开启电解槽相应能承受的目标功率，所述目标功率小于或等于所述发电总功率。

所述计算模块13用以根据所述每个电解槽的目标功率以及运行状态参数计算每个待开启电解槽的目标水流量。

所述汇总模块14用以汇总待开启电解槽的目标水流量得到目标总水流量。

所述第一调节模块15用以根据所述目标总水流量调节多个电解槽的总水流量。

所述第二获取模块16用以获取一电解槽进水口的实际水流量。

所述调整模块17用以根据电解槽的目标水流量对电解槽进水口的实际水流量值进行相应的调整。

如图7所示，本发明提供一种多槽并联电解制氢的控制装置，包括：第三获取模块21、第二分配模块22、开启模块23以及第二调节模块24。

所述第三获取模块21用以获取发电总功率以及多个并联电解槽的运行状态参数，所述运行状态参数包括电解槽的运行时间、温度、电流以及所述电流对应的电压。

所述第二分配模块22用以根据所述运行状态参数以及所述发电总功率确定电解槽的开启数量n。

所述开启模块23用以打开待开启电解槽的入水口处的开关。

所述第二调节模块24用以调节传送至n个电解槽的总水流量，所述总水量为n个电解槽的最大水流量。

如图8所示，本发明实施例还提供一种电子设备，具有上述图5及图6所示的多槽并联电解制氢的控制系统。

请参阅图8，该电子设备可以包括：至少一个处理器51，例如cpu(centralprocessingunit，中央处理器)，至少一个通信接口53，存储器54，至少一个通信总线52。其中，通信总线52用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口53可以包括显示屏(display)、键盘(keyboard)，可选通信接口53还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器54可以是高速ram存储器(randomaccessmemory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器54可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器51的存储装置。其中处理器51可以结合图5～7所描述的装置，存储器54中存储应用程序，且处理器51调用存储器54中存储的程序代码，以用于执行本发明的多槽并联电解制氢的控制方法的步骤。

其中，通信总线52可以是外设部件互连标准(peripheralcomponentinterconnect，简称pci)总线或扩展工业标准结构(extendedindustrystandardarchitecture，简称eisa)总线等。通信总线52可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图8中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器54可以包括易失性存储器(英文：volatilememory)，例如随机存取存储器(英文：random-accessmemory，缩写：ram)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatilememory)，例如快闪存储器(英文：flashmemory)，硬盘(英文：harddiskdrive，缩写：hdd)或固态硬盘(英文：solid-statedrive，缩写：ssd)；存储器54还可以包括上述种类的存储器的组合。

其中，处理器51可以是中央处理器(英文：centralprocessingunit，缩写：cpu)，网络处理器(英文：networkprocessor，缩写：np)或者cpu和np的组合。

其中，处理器51还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specificintegratedcircuit，缩写：asic)，可编程逻辑器件(英文：programmablelogicdevice，缩写：pld)或其组合。上述pld可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complexprogrammablelogicdevice，缩写：cpld)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmablegatearray，缩写：fpga)，通用阵列逻辑(英文：genericarraylogic,缩写：gal)或其任意组合。

可选地，存储器54还用于存储程序指令。处理器51可以调用程序指令，实现如本申请图3至4实施例中所示的多槽并联电解制氢的控制方法。

本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的多槽并联电解制氢的控制方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)、随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)、快闪存储器(flashmemory)、硬盘(harddiskdrive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-statedrive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

技术特征：

1.一种多槽并联电解制氢的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取发电总功率以及并联的多个电解槽的运行状态参数，所述发电总功率用以分配至多个电解槽；

根据所述运行状态参数以及所述发电总功率确定所述电解槽的开启个数以及与待开启电解槽相应的目标功率，所述目标功率小于或等于所述发电总功率；

根据所述每个电解槽的目标功率以及运行状态参数计算每个待开启电解槽的目标水流量；

汇总所述待开启电解槽的目标水流量得到目标总水流量；

根据所述目标总水流量调节多个电解槽的总水流量；

获取所述电解槽进水口的实际水流量；以及

根据所述电解槽的目标水流量对所述电解槽进水口的实际水流量值进行相应的调整。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

获取水循环装置出口的水流的实际温度，所述水循环装置用以输出一预设温度的目标总水流量至所述多个电解槽；

判断所述水流的实际温度是否等于所述预设温度；当所述水流实时温度与所述预设温度不相等时，则通过调节水冷装置的冷却水流量使水循环装置出口水流的实际温度等于所述预设温度；所述冷却装置用以对所述水循环装置进行冷却。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述运行状态参数包括：电解槽的运行时间、温度、电流以及所述电流对应的电压。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在所述根据每个电解槽的目标功率以及运行状态参数计算每个待开启电解槽的目标水流量的步骤中，具体包括：

获取电解槽的运行电流密度im与实际电压u1；

计算电解槽放热量：qh＝(u1-u2)×im×a×n；其中，a为单电池面积cm2，n为单电池片数，u2为热中性电压；

计算电解槽的目标水流量：

其中，δt为电解槽两端进出口温差；为水的比热容。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在所述根据所述电解槽的目标水流量对所述电解槽进水口的实际水流量值进行相应的调整的步骤中，具体包括如下步骤：

获取所述电解槽进水口的实际水流量；

判断所述电解槽的目标水流量与所述电解槽进水口的实际水流量的大小；当所述电解槽的目标水流量大于所述电解槽进水口的实际水流量时，则调小所述电解槽进水口调节阀的开度；当所述电解槽的目标水流量小于所述电解槽进水口的实际水流量时，则调大所述电解槽进水口调节阀的开度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

根据所述运行状态参数与相应的阈值切换所述电解槽的工作状态；

所述工作状态包括：第一预警状态以及第二预警状态；当处在第一预警状态下时，则通过调小电解槽的输入功率实现降载；当处第二预警状态下，则切断电解槽的输入功率，待冷却至一温度后，关闭电解槽的进水口阀门以及出口处的气路阀门。

7.一种多槽并联电解制氢的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取发电总功率以及多个并联电解槽的运行状态参数，所述运行状态参数包括：电解槽的运行时间、温度、电流以及所述电流对应的电压。

根据所述运行状态参数以及所述发电总功率确定所述电解槽的开启数量n；

打开待开启电解槽的入水口处的开关；以及

调节传送至n个电解槽的总水流量，所述总水量为n个电解槽的最大水流量。

8.一种多槽并联电解制氢的控制系统，其特征在于，包括：

第一获取模块，用以获取发电总功率以及并联的多个电解槽的运行状态参数，所述发电总功率用以分配至多个电解槽；

第一分配模块，用以根据所述运行状态参数以及发电总功率确定电解槽的开启个数以及与待开启电解槽相应的目标功率，所述目标功率小于或等于所述发电总功率；

计算模块，用以根据所述每个电解槽的目标功率以及运行状态参数计算每个待开启电解槽的目标水流量；

汇总模块，用以汇总待开启电解槽的目标水流量得到目标总水流量；

第一调节模块，用以根据所述目标总水流量调节多个电解槽的总水流量；

第二获取模块，用以获取所述电解槽进水口的实际水流量；以及

调整模块，用以根据所述电解槽的目标水流量对所述电解槽进水口的实际水流量值进行相应的调整。

9.一种多槽并联电解制氢的控制系统，其特征在于，包括：

第三获取模块，用以获取发电总功率以及多个并联电解槽的运行状态参数；

第二分配模块，用以根据所述运行状态参数以及所述发电总功率确定电解槽的开启数量n；

开启模块，用以打开待开启电解槽的入水口处的开关；以及

第二调节模块，用以调节传送至n个电解槽的总水流量，所述总水量为n个电解槽的最大水流量。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1-7中任一项所述的多槽并联电解制氢的控制方法。

11.一种多槽并联电解制氢系统，其特征在于，包括：

能源发电装置，用以输出一发电总功率；

整流装置，所述整流装置连接所述能源发电装置，用以将所述发电总功率进行分配，并由所述整流装置的多个输出端输出发电子功率；

电解制氢装置，包括多个并联的多个电解槽，每个电解槽分别连接所述整流装置的输出端并接收的所述发电子功率，在每个电解槽的进水口处设置流量传感器以及相应的流量调节阀，每个电解槽的出口处的设置温度传感器、电磁阀和出口氢气管路处的气动阀；

水循环装置，分别连接所述电解槽子模块的进水口，用以输出一预设温度的目标总水流量至所述多个电解槽；以及

存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1-7中任一项所述的多槽并联电解制氢的控制方法。

12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1-7中任一项所述的多槽并联电解制氢的控制方法。

技术总结

本发明提供一种多槽并联电解制氢的控制方法、系统及存储介质。本发明提供的控制方法，当多个电解槽并联使用时，可依据发电总功率与电解槽的运行状态参数的变化更新电解槽的实时目标功率，同时对电解槽的进口以及出口进行实时监测，进而保证了电解制氢系统内的精准调控与稳定运行。本发明通过对电解槽出水口温度、电解槽运行电流、电解槽单片电压设置保护措施；当上述运行状态参数超过设定范围时，判断以电解槽发生故障，并通过控制电解槽出口阀门和入口阀门，将其快速切出，对电解槽进行保护。

技术研发人员：宋洁;赵雪莹;梁丹曦;彭笑东;朱玉婷;滕越;刘敏;应国德

受保护的技术使用者：全球能源互联网研究院有限公司;国家电网有限公司;国网安徽省电力有限公司;国网安徽省电力有限公司电力科学研究院;国网浙江省电力有限公司;国网浙江省电力有限公司台州供电公司

技术研发日：2021.05.24

技术公布日：2021.08.20