Vodná elektrolýza je relatívne pohodlná metóda výroby vodíka. Jednosmerný prúd z usmerňovacej skrine prechádza cez elektrolytický článok naplnený elektrolytom. Molekuly vody podliehajú elektrochemickej reakcii na elektródach, pričom sa rozkladajú na vodík a kyslík. Usmerňovacia skrinka je kľúčovým zariadením v procese výroby vodíka elektrolýzou vody a jej kompatibilita je mimoriadne dôležitá. Kompletný usmerňovací systém zahŕňa digitálne riadenú usmerňovaciu skrinku, usmerňovací transformátor (niekedy inštalovaný vo vnútri skrinky) a jednosmerné senzory. Zvyčajne sa inštaluje v interiéri, chladí sa čistou vodou a má vstupné napätie 10 kV, 380 V atď.
Úvod do tyristorových usmerňovacích zariadení pre vodíkovú elektrolýzu
I. Žiadosti
Táto séria usmerňovacích skríň sa používa hlavne v rôznych typoch usmerňovacích zariadení a automatizovaných riadiacich systémoch na elektrolýzu neželezných kovov, ako je hliník, horčík, mangán, zinok, meď a olovo, ako aj chloridových solí. Môže sa použiť aj ako zdroj napájania pre podobné záťaže.
II. Hlavné vlastnosti skrinky
1. Typ elektrického pripojenia: Vo všeobecnosti sa vyberá na základe tolerancií jednosmerného napätia, prúdu a harmonických zložiek siete s dvoma hlavnými kategóriami: dvojitá hviezda a trojfázový mostík a štyri rôzne kombinácie vrátane šesťpulzných a dvanásťpulzných pripojení.
2. Vysokovýkonné tyristory sa používajú na zníženie počtu paralelných komponentov, zjednodušenie štruktúry skrinky, zníženie strát a uľahčenie údržby.
3. Súčiastky a rýchlo taviteľné medené prípojnice používajú špeciálne navrhnuté profily cirkulujúceho vodného okruhu pre optimálny odvod tepla a predĺženú životnosť súčiastok.
4. Lisovanie komponentov využíva typickú konštrukciu pre vyvážené a fixné napätie s dvojitou izoláciou.
5. Vnútorné vodovodné potrubia používajú dovážané vystužené priehľadné mäkké plastové rúrky, odolné voči vysokým aj nízkym teplotám a s dlhou životnosťou.
6. Komponentné batérie radiátorov prechádzajú špeciálnou úpravou na odolnosť voči korózii.
7. Skrinka je kompletne obrábaná na CNC a práškovo lakovaná pre esteticky príjemný vzhľad.
8. Skrinky sú vo všeobecnosti dostupné v otvorenom, polootvorenom a úplne utesnenom prevedení pre vnútorné použitie; spôsoby vstupu a výstupu káblov sú navrhnuté podľa požiadaviek používateľa.
9. Táto séria usmerňovacích skríň využíva digitálny priemyselný riadiaci systém spúšťania, ktorý umožňuje bezproblémovú prevádzku zariadenia.
Špecifikácie napätia:
16V 36V 75V 100V 125V 160V 200V 315V
400 V 500 V 630 V 800 V 1000 V 1200 V 1400 V
Aktuálne špecifikácie:
300 A 750 A 1000 A 2000 A 3150 A
5000 A 6300 A 8000 A 10000 A 16000 A
20 000 A 25 000 A 31 500 A 40 000 A 50 000 A
63000 A 80000 A 100000 A 120000 A 160000 A
Tu sú jeho hlavné vlastnosti:
1. Extrémne vysoká účinnosť a výkon pri premene elektrolytu na vodík
Účinnosť je záchranným lanom: Náklady na elektrinu tvoria 70 % – 80 % nákladov na elektrolýzu vodíka. Preto každé 0,1 % zvýšenie účinnosti konverzie usmerňovacej skrine znamená značné úspory prevádzkových nákladov. Požadovaná účinnosť je zvyčajne 98,5 %, pričom pokročilé modely dosahujú viac ako 99 %.
Nízky faktor zvlnenia: Výstupný jednosmerný prúd by mal byť čo najčistejší s extrémne nízkym faktorom zvlnenia. Nadmerné zvlnenie striedavého prúdu zníži účinnosť elektrolyzéra, zvýši vedľajšie reakcie a môže ovplyvniť životnosť elektródy. To kladie vyššie nároky na usmerňovacie technológie (ako je viacfázové usmerňovanie a PWM technológia).
2. Ultraširoký rozsah nastavenia výkonu a rýchla odozva
Prispôsobenie sa výkyvom obnoviteľnej energie: Toto je jeden z najvýznamnejších rozdielov oproti tradičným usmerňovacím skriniam. Aby usmerňovacia skriňa fungovala s kolísavými zdrojmi energie, ako je veterná a solárna energia, musí byť schopná stabilne a efektívne pracovať v extrémne širokom rozsahu výkonu (napr. 10 % – 120 % menovitého výkonu).
Rýchla dynamická odozva: Keď veterné a solárne zdroje zaznamenajú náhle zmeny, usmerňovacia skrinka potrebuje rýchlosť odozvy v milisekunde až sekunde, aby rýchlo upravila svoj výstupný výkon, prispôsobila sa zmenám energie a dosiahla "load follows source (záťaž sleduje zdroj), čím sa zabezpečí stabilita siete a efektívna prevádzka systému výroby vodíka.
3. Vysoký stupeň inteligencie a kolaboratívnej kontroly
Hlboká integrácia s elektrolyzérom: Usmerňovacia skrinka už nie je nezávislým zdrojom energie, ale srdcom systému výroby vodíka. Je hlboko integrovaná so systémom riadenia elektrolyzéra, systémom čistenia vodíka a riadiacim systémom elektrárne na obnoviteľné zdroje energie, aby sa dosiahla kolaboratívna optimalizácia.
Viaceré inteligentné prevádzkové režimy:
Režim konštantného výkonu: Používa sa, keď je napájanie zo siete stabilné.
Režim automatického sledovania napájacieho bodu: Priamo prijíma príkazy na dispečing obnoviteľnej energie a automaticky upravuje výkon.
Režim riadenia energie: Spolupracuje so sieťou a systémom skladovania energie na potlačení špičiek a vypĺňaní údolí alebo na regulácii primárnej frekvencie.
Digitálne dvojča a prediktívna údržba: Prostredníctvom cloudových platforiem a analýzy veľkých dát sa vykonáva monitorovanie a hodnotenie stavu zariadení v reálnom čase s cieľom dosiahnuť prediktívnu údržbu a znížiť neplánované prestoje.
4. Dizajn najvyššej úrovne bezpečnosti a spoľahlivosti
Požiadavky na ochranu pred výbuchom vo vodíkovom prostredí: Hoci sa skriňa usmerňovača zvyčajne inštaluje izolovane od elektrolyzéra, jej konštrukcia musí zohľadňovať požiadavky na ochranu pred výbuchom celej prevádzky na výrobu vodíka. Výber elektrických komponentov a konštrukcia skrinky musia spĺňať prísne normy na ochranu pred výbuchom.
Viaceré redundantné ochranné systémy:
Prepojené s koncentráciou vodíka: Systém dokáže okamžite prerušiť napájanie usmerňovacej skrinky po zistení úniku vodíka.
Prepojené s teplotou, tlakom a hladinou elektrolyzéra: Zaisťuje, že skrinka usmerňovača vždy pracuje v bezpečných prevádzkových podmienkach elektrolyzéra.
Rýchlejšia izolácia poruchy: Zabraňuje spätnému vzplanutiu vodíka alebo poškodeniu elektrolyzéra v dôsledku výpadku napájania.
Nepretržitá prevádzka 24 hodín denne, 7 dní v týždni: Výroba vodíka je nepretržitý proces, ktorý kladie extrémne vysoké požiadavky na spoľahlivosť usmerňovacej skrinky. Kľúčovým ukazovateľom je stredná doba medzi poruchami (MTBF).
5. Silná schopnosť podpory siete
Vysokokvalitný výkon: Pokročilá technológia usmerňovania účinne potláča harmonické kmity, čím dosahuje vysoký účinník a znižuje znečistenie siete. V niektorých prevedeniach môže mať dokonca určitú schopnosť kompenzácie jalového výkonu, čím poskytuje podporu elektrickej sieti.
6. Modularizácia a škálovateľnosť
"Stavebný blok" Rozšírenie: Projekty vodíkovej energie sa zvyčajne budujú vo fázach. Systém usmerňovačov má modulárny dizajn, ktorý umožňuje jednoduché rozširovanie pridaním výkonových modulov, podobne ako stavebných blokov, s cieľom splniť budúce zvýšenie kapacity a znížiť počiatočné investičné náklady.
Redundancia N+X: Vo veľkých projektoch výroby vodíka je viacero výkonových modulov zapojených paralelne, pričom záložné moduly (X) sú nakonfigurované na dosiahnutie údržby a redundancie systému s možnosťou výmeny za chodu, čím sa zabezpečí dostupnosť celého závodu na výrobu vodíka.
Zhrnutie: Základné umiestnenie skrinky usmerňovača na výrobu elektrolýzy vodíka
V porovnaní s tradičnými usmerňovacími skriňami sa usmerňovacia skriňa na elektrolýzu vodíka vyvinula z jednoduchého d"djednosmerného napájaniad" na d"d systém premeny a riadenia energied" integrujúci pokročilú technológiu výkonovej elektroniky, digitálne inteligentné riadenie a funkcie riadenia energie.
Jeho základná hodnota spočíva v:
Zníženie nákladov: Zníženie spotreby energie na výrobu vodíka prostredníctvom extrémnej účinnosti.
Zvýšenie efektívnosti: Maximalizácia absorpcie kolísavej zelenej elektriny prostredníctvom širokého dosahu a rýchlych reakčných schopností, čím sa zlepšuje celková prevádzková efektívnosť systému výroby vodíka.
Zaistenie bezpečnosti: Poskytnutie bezpečného a spoľahlivého energetického jadra pre celý systém výroby vodíka.
Podpora integrácie: Slúži ako most spájajúci obnoviteľnú energiu a konečné chemické aplikácie a je kľúčovým zariadením pre budovanie nového energetického systému.
