一种电解槽集群快速启动系统构型的控制方法及系统构型与流程

本技术涉及大规模可再生能源制氢，具体而言，涉及一种电解槽集群快速启动系统构型的控制方法及系统构型。

背景技术：

1、在大规模可再生能源制氢场景中，为了降低系统投资成本，一般采用多串一的系统构型，即多台电解槽对应一套气液分离系统，如，中石化库车项目采用了四串一的系统构型。电解槽正常工作温度一般为70-90℃，在电解槽冷启动过程中，在不依靠外加热源的场景下，一串一构型单台电解槽启动时间一般为1.5h左右，主要是由于气液分离器中大量的电解液需要加热。在多串一场景下，当可再生能源出力较低，不足以支撑多台电解槽同时启动而只启动一台电解槽时，由于多台电解槽电解液相互连通需要同时加热，则启动时间相比于一串一的构型时间更长。

2、目前，由于不采用电加热的方式时，电解槽冷启动时间长，大约为1.5h，并且多串一的方式中无法实现单台电解槽独立运行，独立运行时，单台电解槽产热较少，无法维持大量的电解液的温度。在采用电加热方式时，虽然可以缩短电解槽冷启动时间，但是会带来额外的能耗，降低电解槽的效率，而且在多串一的场景下可以实现单台电解槽独立运行，但是为了保证电解液的温度，也需要额外的加热，使所有电解液均维持在较高温度，消耗大量的加热能量用于电加热造成电能的浪费。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术的目的在于提供一种电解槽集群快速启动系统构型的控制方法及系统构型，能够通过加入第二氢氧气液分离器、三通阀、比例调节阀和第二电解液泵，并通过第一氢氧气液分离器、第二氢氧气液分离器、三通阀、比例调节阀、电加热器、第一电解液泵、第二电解液泵和多个电解槽之间的连接，并通过控制第一氢氧气液分离器、第二氢氧气液分离器、三通阀、比例调节阀、电加热器、第一电解液泵、第二电解液泵和多个电解槽的工作状态，使在电解槽集群需要冷启动至高负荷时，减少在启动过程中的能量损失，提升了电解槽集群的整体能效水平，加快了启动速度。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种电解槽集群快速启动系统构型的控制方法，所述电解槽集群快速启动系统构型包括第一氢氧气液分离器、第二氢氧气液分离器、三通阀、比例调节阀、电加热器、第一电解液泵、第二电解液泵和多个电解槽，多个电解槽包括一个目标电解槽和多个其他电解槽，其中，所述三通阀的第一连通端与多个电解槽中的目标电解槽的反应产物输出端连接，所述三通阀的第二连通端与第二氢氧气液分离器的输入端连接，所述三通阀的第三连通端与第一氢氧气液分离器的输入端连接，所述多个电解槽中的目标电解槽的电解液输入端与电加热器的输出端连接，所述电加热器的输入端与第二电解液泵的输出端连接，所述第二电解液泵的输入端与第二氢氧气液分离器的输出端连接，所述比例调节阀的一端与电加热器的输出端连接，所述比例调节阀的另一端分别于多个其他电解槽连接，所述第一氢氧气液分离器的输出端与第一电解液泵的输入端连接，所述第一电解液泵的输出端与所述比例调节阀的另一端连接，所述第一氢氧气液分离器的输入端还与多个其他电解槽连接，其中，所述方法包括：获取电解槽集群所需的负荷强度和电解槽集群的启动状态；在电解槽集群需要冷启动至高负荷时，启动第一氢氧气液分离器、第一电解液泵和多个电解槽，并控制三通阀的第一连通端与第二连通端之间导通，控制比例调节阀关闭，控制电加热器进行加热，启动第二电解液泵，启动第二氢氧气液分离器，以使目标电解液槽达到目标工作温度进行制氢工作；在目标电解液槽进行制氢工作后，打开所述比例调节阀，以使目标电解槽产生的热电解液进入多个其他电解槽；在多个其他电解槽均达到目标工作温度进行制氢工作后，控制三通阀的第一连通端与第三连通端之间导通，打开比例调节阀，关闭电加热器，关闭第二电解液泵。

3、可选地，所述方法还包括：在电解槽集群需要冷启动至低负荷时时，则启动目标电解槽，并控制三通阀的第一连通端与第二连通端之间导通，控制比例调节阀关闭，控制电加热器进行加热，启动第二电解液泵，启动第二氢氧气液分离器，以使目标电解液槽达到目标工作温度进行制氢工作。

4、可选地，所述方法还包括：在所述电解槽集群需要正常启动至低负荷时，启动目标电解槽，并控制三通阀的第一连通端与第二连通端之间导通，控制比例调节阀关闭，启动第二电解液泵，启动第二氢氧气液分离器，以使目标电解液槽达到目标工作温度进行制氢工作。

5、可选地，所述方法还包括：在目标电解液槽进行制氢工作后，打开所述比例调节阀，以使目标电解槽产生的热电解液进入多个其他电解槽，对多个其他电解槽进行预热。

6、可选地，所述方法还包括：在所述电解槽集群需要正常启动至高负荷时，启动第一氢氧气液分离器，控制三通阀的第一连通端和第三连通端之间连通，打开比例调节阀，启动第一电解液泵，关闭第二氢氧气液分离器，关闭电加热器、关闭第二电解液泵。

7、可选地，所述电解槽集群快速启动系统构型还包括散热装置，所述散热装置设置于第一电解液泵的输出端与多个电解槽之间，以电解槽集群进行和降温，使多个电解槽在目标工作温度进行制氢工作。

8、可选地，所述散热装置包括散热器和散热水泵，所述散热器的输入端与散热水泵的输出端连接，所述散热器的输出端与所述散热水泵的输入端连接。

9、可选地，所述第一氢氧气液分离器包括第一氢气气液分离器和第一氧气气液分离器，所述第二氢氧气液分离器包括第二氢气气液分离器和第二氧气气液分离器，所述三通阀包括第一三通阀和第二三通阀，其中，所述第一氢气气液分离器的输入端分别与第一三通阀的第三连通端和多个其他电解槽的反应产物输出端连接，所述第一三通阀的第二连通端与第二氢气气液分离器的输入端连接，所述第二氢气气液分离器的输出端与第二电解液泵的输入端连接，所述第一氧气气液分离器的输入端分别与第二三通阀的第三连通端和多个其他电解槽的反应产物输出端连接，所述第二三通阀的第二连通端与第二氧气气液分离器的输入端连接，所述第二氧气气液分离器的输出端与第二电解液泵的输入端连接。

10、可选地，所述第一氢氧气液分离器的氢氧气液分离能力大于第二氢氧气液分离器的氢氧气液分离能力，所述第一氢气气液分离器的氢气液分离能力与第一氧气气液分离器的氧气气液分离均大于所述第二氢气气液分离器的氢气液分离能力与第二氧气气液分离器的氧气液分离能力。

11、第二方面，本技术实施例还提供了一种电解槽集群快速启动系统构型，所述电解槽集群包括第一氢氧气液分离器、第二氢氧气液分离器、三通阀、比例调节阀、电加热器、第一电解液泵、第二电解液泵和多个电解槽，多个电解槽包括一个目标电解槽和多个其他电解槽，

12、其中，所述三通阀的第一连通端与多个电解槽中的目标电解槽的反应产物输出端连接，所述三通阀的第二连通端与第二氢氧气液分离器的输入端连接，所述三通阀的第三连通端与第一氢氧气液分离器的输入端连接，所述多个电解槽中的目标电解槽的电解液输入端与电加热器的输出端连接，所述电加热器的输入端与第二电解液泵的输出端连接，所述第二电解液泵的输入端与第二氢氧气液分离器的输出端连接，所述比例调节阀的一端与电加热器的输出端连接，所述比例调节阀的另一端分别于多个其他电解槽连接，所述第一氢氧气液分离器的输出端与第一电解液泵的输入端连接，所述第一电解液泵的输出端与所述比例调节阀的另一端连接，所述第一氢氧气液分离器的输入端还与多个其他电解槽连接。

13、本技术实施例提供的电解槽集群快速启动系统构型的控制方法及系统构型，能够通过加入第二氢氧气液分离器、三通阀、比例调节阀和第二电解液泵，并通过第一氢氧气液分离器、第二氢氧气液分离器、三通阀、比例调节阀、电加热器、第一电解液泵、第二电解液泵和多个电解槽之间的连接，并通过控制第一氢氧气液分离器、第二氢氧气液分离器、三通阀、比例调节阀、电加热器、第一电解液泵、第二电解液泵和多个电解槽的工作状态，使在电解槽集群需要冷启动至高负荷时，减少在启动过程中的能量损失，提升了电解槽集群的整体能效水平，加快了启动速度。

14、为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。