Электролиз воды – относительно удобный метод получения водорода. Постоянный ток из выпрямительного шкафа пропускается через электролитическую ячейку, заполненную электролитом. Молекулы воды вступают в электрохимическую реакцию на электродах, разлагаясь на водород и кислород. Выпрямительный шкаф – ключевой элемент оборудования в процессе получения водорода электролизом воды, и его совместимость крайне важна. Полная выпрямительная система включает в себя выпрямительный шкаф с цифровым управлением, выпрямительный трансформатор (иногда устанавливаемый внутри шкафа) и датчики постоянного тока. Система обычно устанавливается в помещении, охлаждается чистой водой и имеет входное напряжение 10 кВ, 380 В и т. д.
Введение в тиристорное выпрямительное оборудование для электролиза водорода
I. Приложения
Данная серия выпрямительных шкафов применяется в основном в составе различных выпрямительных установок и автоматизированных систем управления электролизом цветных металлов, таких как алюминий, магний, марганец, цинк, медь, свинец, а также хлористых солей. Также может использоваться в качестве источника питания аналогичных нагрузок.
II. Основные характеристики корпуса
1. Тип электрического соединения: обычно выбирается на основе допустимых отклонений напряжения постоянного тока, тока и гармоник сети, с двумя основными категориями: двойная звезда и трехфазный мост, а также четыре различные комбинации, включая шестиимпульсное и двенадцатимпульсное соединения.
2. Для уменьшения количества параллельных компонентов используются мощные тиристоры, что упрощает конструкцию шкафа, снижает потери и облегчает обслуживание.
3. Компоненты и быстросплавные медные шины используют специально разработанные профили циркуляционного водяного контура для оптимального рассеивания тепла и продления срока службы компонентов.
4. Пресс-фитинг компонентов имеет типовую конструкцию для сбалансированного и фиксированного напряжения с двойной изоляцией.
5. Внутренние водопроводные трубы изготовлены из импортного армированного прозрачного мягкого пластика, устойчивого как к высоким, так и к низким температурам, и имеющего длительный срок службы.
6. Комплектующие для радиаторных смесителей проходят специальную обработку для защиты от коррозии.
7. Шкаф полностью обработан на станке с ЧПУ и покрыт порошковой краской для придания ему эстетически приятного внешнего вида.
8. Шкафы обычно доступны в открытом, полуоткрытом и полностью герметичном исполнении для установки вне помещений; способы ввода и вывода кабелей разрабатываются в соответствии с требованиями пользователя.
9. В этой серии выпрямительных шкафов используется цифровая промышленная система управления пуском, обеспечивающая бесперебойную работу оборудования.
Характеристики напряжения:
16 В 36 В 75 В 100 В 125 В 160 В 200 В 315 В
400 В 500 В 630 В 800 В 1000 В 1200 В 1400 В
Текущие характеристики:
300А 750А 1000А 2000А 3150А
5000А 6300А 8000А 10000А 16000А
20000А 25000А 31500А 40000А 50000А
63000А 80000А 100000А 120000А 160000А
Вот его основные особенности:
1. Чрезвычайно высокая эффективность и "производительность электро-водородного преобразования
Эффективность — это жизненно важный фактор: расходы на электроэнергию составляют 70–80% стоимости электролиза водорода. Таким образом, каждое повышение КПД выпрямительного шкафа на 0,1% приводит к значительной экономии эксплуатационных расходов. Требуемый КПД обычно составляет 98,5%, а в современных моделях он превышает 99%.
Низкий коэффициент пульсаций: Выходная мощность постоянного тока должна быть максимально чистой и иметь чрезвычайно низкий коэффициент пульсаций. Чрезмерные пульсации переменного тока снижают эффективность электролизера, усиливают побочные реакции и могут повлиять на срок службы электродов. Это предъявляет более высокие требования к технологиям выпрямления (таким как многофазное выпрямление и технология ШИМ).
2. Сверхширокий диапазон регулировки мощности и возможность быстрого реагирования
Адаптация к колебаниям возобновляемой энергии: это одно из самых существенных отличий от традиционных выпрямительных шкафов. Для работы с источниками энергии с переменным напряжением, такими как энергия ветра и солнца, выпрямительный шкаф должен обеспечивать стабильную и эффективную работу в чрезвычайно широком диапазоне мощности (например, от 10% до 120% от номинальной).
Быстрый динамический отклик: когда ветровые и солнечные ресурсы подвергаются внезапным изменениям, выпрямительному шкафу требуется скорость реакции от миллисекунды до секунды, чтобы быстро регулировать выходную мощность, адаптируясь к изменениям энергии и достигая состояния, когда нагрузка следует за источником, что обеспечивает стабильность сети и эффективную работу системы производства водорода.
3. Высокая степень интеллекта и совместного управления
Глубокая интеграция с электролизером: выпрямительный шкаф больше не является независимым источником питания, а является сердцем системы производства водорода. Он глубоко интегрирован с системой управления электролизером, системой очистки водорода и системой управления электростанцией на возобновляемых источниках энергии для достижения совместной оптимизации.
Несколько интеллектуальных режимов работы:
Режим постоянной мощности: используется, когда электроснабжение сети стабильно.
Режим автоматического отслеживания точек электропитания: напрямую получает команды на распределение возобновляемой энергии и автоматически регулирует мощность.
Режим управления энергопотреблением: взаимодействует с сетью и системой накопления энергии для участия в сглаживании пиков нагрузки и заполнении спадов или первичном регулировании частоты.
Цифровой двойник и предиктивное обслуживание: с помощью облачных платформ и аналитики больших данных осуществляется мониторинг и оценка состояния оборудования в режиме реального времени для проведения предиктивного обслуживания и сокращения незапланированных простоев.
4. Конструкция, обеспечивающая высочайший уровень безопасности и надежности
Требования взрывобезопасности в водородной среде: Хотя шкаф выпрямителя обычно устанавливается изолированно от электролизера, его конструкция должна учитывать требования взрывобезопасности всей установки по производству водорода. Выбор электрических компонентов и конструкция шкафа должны соответствовать строгим стандартам взрывобезопасности.
Несколько резервных систем защиты:
Блокировка по концентрации водорода: система может немедленно отключить электропитание выпрямительного шкафа при обнаружении утечки водорода.
Взаимосвязан с температурой, давлением и уровнем электролизера: обеспечивает постоянную работу выпрямительного шкафа в безопасных условиях эксплуатации электролизера.
Более быстрая изоляция неисправностей: предотвращает обратный выброс водорода или повреждение электролизера из-за сбоя электропитания.
Бесперебойная работа 24/7: Производство водорода — непрерывный процесс, поэтому к выпрямительному шкафу предъявляются исключительно высокие требования по надежности. Ключевым показателем является среднее время наработки на отказ (Среднее время безотказной работы).
5. Мощная поддержка сети
Высококачественное электропитание: передовая технология выпрямления эффективно подавляет гармоники, обеспечивая высокий коэффициент мощности и снижая загрязнение сети. В некоторых конструкциях она даже может компенсировать реактивную мощность, обеспечивая поддержку электросети.
6. Модульность и масштабируемость
"Строительный блок" Расширение: Проекты водородной энергетики обычно строятся поэтапно. Система выпрямителя имеет модульную конструкцию, что позволяет легко расширять её путём добавления силовых модулей, подобно строительным блокам, для удовлетворения будущих потребностей в мощности и снижения первоначальных инвестиционных затрат.
Резервирование N+X: в крупномасштабных проектах по производству водорода несколько силовых модулей подключаются параллельно, а резервные модули (X) настраиваются для обеспечения возможности горячей замены в режиме реального времени и резервирования системы, что гарантирует доступность всей установки по производству водорода.
Резюме: Основное позиционирование шкафа выпрямителя для электролиза водорода
По сравнению с традиционными выпрямительными шкафами, выпрямительный шкаф для производства водорода методом электролиза превратился из простого источника питания постоянного тока в систему преобразования и управления энергией, объединяющую в себе передовые технологии силовой электроники, цифровое интеллектуальное управление и функции управления энергопотреблением.
Его основная ценность заключается в:
Снижение затрат: снижение энергопотребления на единицу производства водорода за счет исключительной эффективности.
Повышение эффективности: максимизация поглощения колеблющейся зеленой электроэнергии за счет широкого диапазона и быстрого реагирования, повышение общей эксплуатационной эффективности системы производства водорода.
Обеспечение безопасности: обеспечение безопасного и надежного источника питания для всей системы производства водорода.
Содействие интеграции: выступая в качестве моста, соединяющего возобновляемые источники энергии и конечное использование химических веществ, он является ключевым элементом оборудования для создания новой энергетической системы.
