本發(fā)明涉及水電解制氫，具體涉及一種用于多個水電解制氫槽運行的全周期管理系統(tǒng)和管理方法。

背景技術：

1、目前的大型水電解制氫系統(tǒng)的研究多集中在水電解制氫系統(tǒng)的開發(fā)和優(yōu)化，以實現(xiàn)電力系統(tǒng)與水電解制氫系統(tǒng)的有效控制，并提升制氫能耗效率和寬功率波動適應性。其中，水電解制氫系統(tǒng)的能耗和出氫質量主要取決于水電解制氫系統(tǒng)的電解槽設備。但是，目前的研究缺乏關于水電解制氫系統(tǒng)在電解槽運行生命周期內整體系統(tǒng)的能效管控設計，缺乏多個水電解制氫槽的運行全周期管控方法。

2、因此，急需一種新型技術來實現(xiàn)對水電解制氫系統(tǒng)在電解槽運行生命周期內整體系統(tǒng)的能效管控，并實現(xiàn)對水電解制氫系統(tǒng)在電解槽運行生命周期內進行全周期管控。

技術實現(xiàn)思路

1、為彌補現(xiàn)有技術的不足，本申請?zhí)峁┮环N用于多個水電解制氫槽運行的全周期管理系統(tǒng)和管理方法。該管理系統(tǒng)和管理方法針對水電解制氫系統(tǒng)在電解槽運行生命周期內整體系統(tǒng)的能效管控進行設計，并可以針對水電解制氫槽在服役過程中能效水平逐漸降低的情況，提供一套能夠提高多個水電解制氫槽綜合利用能效的解決方案。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于多個水電解制氫槽運行的全周期管理系統(tǒng)。

3、全周期管理系統(tǒng)包括運行時間管理子系統(tǒng)、運行能效管理子系統(tǒng)、運行數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、運行順序管理子系統(tǒng)和運行預測告警子系統(tǒng)。

4、運行時間管理子系統(tǒng)用于記錄水電解制氫槽的運行時間并估算水電解制氫槽運行壽命。

5、運行能效管理子系統(tǒng)用于監(jiān)測水電解制氫槽的能耗并評估水電解制氫槽的電耗能力。

6、運行數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)用于獲取水電解制氫槽在運行過程中的功耗相關參數(shù)信息。

7、運行順序管理子系統(tǒng)用于控制水電解制氫槽的啟停。

8、運行預測告警子系統(tǒng)用于監(jiān)測水電解制氫槽的運行安全，并在發(fā)生緊急情況時，將警告信息發(fā)送至運行順序管理子系統(tǒng)。

9、運行時間管理子系統(tǒng)、運行能效管理子系統(tǒng)、運行數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)和運行預測告警子系統(tǒng)分別與運行順序管理子系統(tǒng)相連。

10、優(yōu)選地，運行時間管理子系統(tǒng)包括安裝時間管理模塊和運行時間管理模塊，安裝時間管理模塊用于記錄水電解制氫槽的裝機信息，運行時間管理模塊用于記錄水電解制氫槽的使用時長并估算水電解制氫槽運行壽命。

11、優(yōu)選地，運行能效管理子系統(tǒng)包括直流功耗管理模塊和能耗等級管理模塊，直流功耗管理模塊用于計算和記錄水電解制氫槽的耗電量，能耗等級管理模塊用于評價水電解制氫槽的功耗能力。

12、優(yōu)選地，運行數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)包括電力數(shù)據(jù)管理模塊和流體數(shù)據(jù)管理模塊，電力數(shù)據(jù)管理模塊用于獲取水電解制氫槽運行時的電壓信息和/或電流信息，流體數(shù)據(jù)管理模塊用于獲取電解槽運行時的溫度、電解液循環(huán)速率和/或電解液濃度信息。

13、優(yōu)選地，運行時間管理模塊進一步用于記錄水電解制氫槽在運行過程中發(fā)生故障告警的次數(shù)和時間間隔，并用于基于所記錄的信息評估水電解制氫槽的無故障運行時長。

14、優(yōu)選地，能耗等級管理模塊使用能耗等級作為評價指標，能耗等級由實際負載功耗與出廠額定功耗確定。

15、優(yōu)選地，能耗等級由實際負載功耗與出廠額定功耗的比值確定，能耗等級包括e1級、e2級、e3級和e4級。當實際負載功耗與出廠額定功耗的比值為0.98～1.02時，能耗等級為e1級。當實際負載功耗與出廠額定功耗的比值為1.02～1.06時，能耗等級為e2級。當實際負載功耗與出廠額定功耗的比值為1.06～1.10時，能耗等級為e3級。當實際負載功耗與出廠額定功耗的比值大于1.10時，能耗等級為e4級。

16、優(yōu)選地，運行順序管理子系統(tǒng)用于基于運行時間管理模塊和能耗等級管理模塊控制多個水電解制氫槽的啟動優(yōu)先級和/或啟動個數(shù)，并優(yōu)先啟動能耗等級低或無故障運行時間長的水電解制氫槽。

17、本發(fā)明還提供一種用于多個水電解制氫槽運行的全周期管理方法。

18、方法包括：

19、s101，安裝水電解制氫槽并記錄水電解制氫槽的裝機信息和裝機后的運行時間，進入s102。

20、s102，在水電解制氫槽運行過程中，通過運行數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)獲取水電解制氫槽的電壓信息和電流信息,進入s103。

21、s103，當水電解制氫槽以額定電流運行時，通過運行數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)判斷水電解制氫槽的電壓是否超過預設范圍，若電壓超過預設范圍，則進入s104，若電壓在預設范圍內，則進入s110。

22、s104，通過流體數(shù)據(jù)管理模塊獲取水電解制氫槽的溫度、電解液循環(huán)速率和/或電解液濃度信息并進入s105。

23、s105，判斷水電解制氫槽的溫度、電解液循環(huán)速率和/或電解液濃度超過預設范圍。當水電解制氫槽的溫度、電解液循環(huán)速率和/或電解液濃度超過預設范圍時，進入s106。當水電解制氫槽的溫度、電解液循環(huán)速率和/或電解液濃度在預設范圍內，進入s107。

24、s106，調節(jié)水電解制氫槽的溫度、電解液循環(huán)速率和/或電解液濃度至預設范圍內,并回到102。

25、s107，通過運行預測告警子系統(tǒng)將警告信息發(fā)送至運行順序管理子系統(tǒng)，并通過所述運行順序管理子系統(tǒng)在設定時間內對水電解制氫槽啟動連鎖停機，進入s108。

26、s108，對水電解制氫槽進行檢修，判斷水電解制氫槽是否需要大修或更換。若水電解制氫槽需要大修或更換，則進入s109。若水電解制氫槽不需要大修或更換，則回到s102。

27、s109，通過運行時間管理子系統(tǒng)將歷史數(shù)據(jù)存檔。

28、s110，通過水電解制氫槽功耗等級管理模塊計算評估水電解制氫槽的能耗等級,并回到s102。

29、優(yōu)選地，裝機信息包括水電解制氫槽的初始服役時間、型號和/或批次。

30、與現(xiàn)有技術相比，本申請的有益效果在于以下幾點：

31、首先，本發(fā)明通過設置運行時間管理子系統(tǒng)、運行能效管理子系統(tǒng)、運行數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)和運行預測告警子系統(tǒng)對水電解制氫槽的安裝情況和運行情況進行全方面的監(jiān)測和記錄，有助于用戶實時了解水電解制氫槽的使用情況和預期壽命，并合理制定水電解制氫槽的運維計劃。

32、其次，本發(fā)明通過設置運行順序管理子系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對多個水電解制氫槽啟停和運行的靈活設置，以實現(xiàn)多個水電解制氫槽的整體運行優(yōu)化控制。

技術特征：

1.一種用于多個水電解制氫槽運行的全周期管理系統(tǒng)，其特征在于，所述全周期管理系統(tǒng)包括運行時間管理子系統(tǒng)、運行能效管理子系統(tǒng)、運行數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、運行順序管理子系統(tǒng)和運行預測告警子系統(tǒng)；

2.根據(jù)權利要求1所述的用于多個水電解制氫槽運行的全周期管理系統(tǒng)，其特征在于，所述運行時間管理子系統(tǒng)包括安裝時間管理模塊和運行時間管理模塊，所述安裝時間管理模塊用于記錄水電解制氫槽的裝機信息，所述運行時間管理模塊用于記錄水電解制氫槽的使用時長并估算水電解制氫槽運行壽命。

3.根據(jù)權利要求1所述的用于多個水電解制氫槽運行的全周期管理系統(tǒng)，其特征在于，所述運行能效管理子系統(tǒng)包括直流功耗管理模塊和能耗等級管理模塊，所述直流功耗管理模塊用于計算和記錄水電解制氫槽的耗電量，所述能耗等級管理模塊用于評價水電解制氫槽的功耗能力。

4.根據(jù)權利要求1所述的用于多個水電解制氫槽運行的全周期管理系統(tǒng)，其特征在于，所述運行數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)包括電力數(shù)據(jù)管理模塊和流體數(shù)據(jù)管理模塊，所述電力數(shù)據(jù)管理模塊用于獲取水電解制氫槽運行時的電壓信息和/或電流信息，所述流體數(shù)據(jù)管理模塊用于獲取電解槽運行時的溫度、電解液循環(huán)速率和/或電解液濃度信息。

5.根據(jù)權利要求2所述的用于多個水電解制氫槽運行的全周期管理系統(tǒng)，其特征在于，所述運行時間管理模塊進一步用于記錄水電解制氫槽在運行過程中發(fā)生故障告警的次數(shù)和時間間隔，并用于基于所記錄的信息評估水電解制氫槽的無故障運行時長。

6.根據(jù)權利要求1所述的用于多個水電解制氫槽運行的全周期管理系統(tǒng)，其特征在于，所述能耗等級管理模塊使用能耗等級作為評價指標，所述能耗等級由實際負載功耗與出廠額定功耗確定。

7.根據(jù)權利要求1所述的用于多個水電解制氫槽運行的全周期管理系統(tǒng)，其特征在于，所述能耗等級由實際負載功耗與出廠額定功耗的比值確定，所述能耗等級包括e1級、e2級、e3級和e4級；當實際負載功耗與出廠額定功耗的比值為0.98～1.02時，能耗等級為e1級；當實際負載功耗與出廠額定功耗的比值為1.02～1.06時，能耗等級為e2級；當實際負載功耗與出廠額定功耗的比值為1.06～1.10時，能耗等級為e3級；當實際負載功耗與出廠額定功耗的比值大于1.10時，能耗等級為e4級。

8.根據(jù)權利要求1所述的用于多個水電解制氫槽運行的全周期管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的運行順序管理子系統(tǒng)用于基于所述運行時間管理模塊和能耗等級管理模塊控制多個水電解制氫槽的啟動優(yōu)先級和/或啟動個數(shù)，并優(yōu)先啟動能耗等級低或無故障運行時間長的水電解制氫槽。

9.一種用于多個水電解制氫槽運行的全周期管理方法，其特征在于，所述管理方法包括：

10.根據(jù)權利要求9所述的用于多個水電解制氫槽運行的全周期管理方法，其特征在于，所述裝機信息包括水電解制氫槽的初始服役時間、型號和/或批次。

技術總結
本發(fā)明涉及水電解制氫技術領域，具體涉及一種用于多個水電解制氫槽運行的全周期管理系統(tǒng)和管理方法。全周期管理系統(tǒng)包括運行時間管理子系統(tǒng)、運行能效管理子系統(tǒng)、運行數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、運行順序管理子系統(tǒng)和運行預測告警子系統(tǒng)。全周期管理方法用于管理多個水電解制氫槽。該管理系統(tǒng)和管理方法針對水電解制氫系統(tǒng)在電解槽運行生命周期內整體系統(tǒng)的能效管控進行設計，并可以針對水電解制氫槽在服役過程中能效水平逐漸降低的情況，提供一套能夠提高多個水電解制氫槽綜合利用能效的解決方案。

技術研發(fā)人員：譚軼童,羅堅,史春輝
受保護的技術使用者：上海毅鏷新能源科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15