Elektrolýza vody je relativně pohodlná metoda pro výrobu vodíku. Stejnosměrný proud z usměrňovací skříně prochází elektrolytickým článkem naplněným elektrolytem. Molekuly vody podléhají na elektrodách elektrochemické reakci, která se rozkládá na vodík a kyslík. Usměrňovací skříň je klíčovým zařízením v procesu výroby vodíku elektrolýzou vody a její kompatibilita je nesmírně důležitá. Kompletní usměrňovací systém zahrnuje digitálně řízenou usměrňovací skříň, usměrňovací transformátor (někdy instalovaný uvnitř skříně) a stejnosměrné senzory. Obvykle je instalován uvnitř, chlazen čistou vodou a má vstupní napětí 10 kV, 380 V atd.
Úvod do tyristorového usměrňovacího zařízení pro vodíkovou elektrolýzu
I. Žádosti
Tato řada usměrňovacích skříní se používá hlavně v různých typech usměrňovacích zařízení a automatizovaných řídicích systémech pro elektrolýzu neželezných kovů, jako je hliník, hořčík, mangan, zinek, měď a olovo, a také chloridových solí. Lze ji také použít jako zdroj napájení pro podobné zátěže.
II. Hlavní vlastnosti skříně
1. Typ elektrického připojení: Obecně se volí na základě tolerancí stejnosměrného napětí, proudu a harmonických složek sítě, se dvěma hlavními kategoriemi: dvojitá hvězda a třífázový můstek a čtyři různé kombinace včetně šestipulzního a dvanáctipulzního zapojení.
2. Vysoce výkonné tyristory se používají ke snížení počtu paralelních součástek, zjednodušení konstrukce skříně, snížení ztrát a usnadnění údržby.
3. Součástky a rychle tavitelné měděné přípojnice využívají speciálně navržené profily cirkulační vody pro optimální odvod tepla a prodlouženou životnost součástek.
4. Lisovací spojování součástí využívá typickou konstrukci pro vyvážené a fixní napětí s dvojitou izolací.
5. Vnitřní vodovodní potrubí používá dovážené vyztužené průhledné měkké plastové trubky, odolné vůči vysokým i nízkým teplotám a s dlouhou životností.
6. Komponentní baterie radiátorů procházejí speciální úpravou proti korozi.
7. Skříň je kompletně obráběna na CNC a práškově lakována pro esteticky příjemný vzhled.
8. Rozvaděče jsou obvykle k dispozici v otevřeném, polootevřeném a plně uzavřeném provedení pro vnitřní použití; způsoby vstupu a výstupu kabelů jsou navrženy podle požadavků uživatele.
9. Tato řada usměrňovacích skříní využívá digitální průmyslový řídicí systém spouštění, který umožňuje plynulý provoz zařízení.
Specifikace napětí:
16V 36V 75V 100V 125V 160V 200V 315V
400 V 500 V 630 V 800 V 1000 V 1200 V 1400 V
Aktuální specifikace:
300 A 750 A 1000 A 2000 A 3150 A
5000 A 6300 A 8000 A 10000 A 16000 A
20000 A 25000 A 31500 A 40000 A 50000 A
63000 A 80000 A 100000 A 120000 A 160000 A
Zde jsou jeho hlavní vlastnosti:
1. Extrémně vysoká účinnost a výkon při přeměně elektrolytu na vodík
Účinnost je záchranným lanem: Náklady na elektřinu tvoří 70–80 % nákladů na elektrolýzu vodíku. Každé zvýšení účinnosti přeměny usměrňovací skříně o 0,1 % se proto promítá do značných úspor provozních nákladů. Obvykle se požaduje účinnost 98,5 %, přičemž pokročilé modely dosahují více než 99 %.
Nízký činitel zvlnění: Výstupní stejnosměrný výkon by měl být co nejčistší s extrémně nízkým činitelem zvlnění. Nadměrné zvlnění střídavého proudu sníží účinnost elektrolyzéru, zvýší vedlejší reakce a může ovlivnit životnost elektrod. To klade vyšší nároky na usměrňovací technologie (jako je vícefázové usměrnění a technologie PWM).
2. Ultraširoký rozsah nastavení výkonu a rychlá odezva
Přizpůsobení se kolísáním obnovitelných zdrojů energie: Toto je jeden z nejvýznamnějších rozdílů oproti tradičním usměrňovacím skříním. Aby usměrňovací skříň mohla pracovat s kolísavými zdroji energie, jako je větrná a solární energie, musí být schopna stabilně a efektivně pracovat v extrémně širokém rozsahu výkonu (např. 10 %–120 % jmenovitého výkonu).
Rychlá dynamická odezva: Když dojde k náhlým změnám ve větrných a solárních zdrojích, usměrňovací skříň potřebuje rychlost odezvy v řádu milisekund až sekund, aby rychle upravila svůj výstupní výkon, přizpůsobila se změnám energie a dosáhla efektivity napájení (d"load follows source), což zajišťuje stabilitu sítě a efektivní provoz systému výroby vodíku.
3. Vysoký stupeň inteligence a kolaborativní kontroly
Hluboká integrace s elektrolyzérem: Usměrňovací skříň již není nezávislým zdrojem energie, ale srdcem systému výroby vodíku. Je hluboce integrována se systémem řízení elektrolyzéru, systémem čištění vodíku a řídicím systémem elektrárny na obnovitelné zdroje energie, aby se dosáhlo společné optimalizace.
Více inteligentních provozních režimů:
Režim konstantního výkonu: Používá se, když je napájení ze sítě stabilní.
Režim automatického sledování powerpointu: Přímo přijímá příkazy k odběru energie z obnovitelných zdrojů a automaticky upravuje výkon.
Režim správy energie: Spolupracuje se sítí a systémem pro ukládání energie a podílí se na potlačování špiček a vyplňování údolí nebo regulaci primární frekvence.
Digitální dvojče a prediktivní údržba: Prostřednictvím cloudových platforem a analýzy velkých dat se provádí monitorování a hodnocení stavu zařízení v reálném čase, aby se dosáhlo prediktivní údržby a snížily se neplánované prostoje.
4. Špičková bezpečnost a spolehlivost konstrukce
Požadavky na ochranu proti výbuchu v prostředí s vodíkem: Přestože je skříň usměrňovače obvykle instalována izolovaně od elektrolyzéru, její konstrukce musí zohledňovat požadavky na ochranu proti výbuchu celého závodu na výrobu vodíku. Výběr elektrických komponentů a konstrukce skříně musí splňovat přísné normy pro ochranu proti výbuchu.
Vícenásobné redundantní ochranné systémy:
Propojení s koncentrací vodíku: Systém dokáže okamžitě odpojit napájení usměrňovací skříně po detekci úniku vodíku.
Propojení s teplotou, tlakem a hladinou elektrolyzéru: Zajišťuje, aby skříň usměrňovače vždy fungovala v bezpečných provozních podmínkách elektrolyzéru.
Rychlejší izolace poruchy: Zabraňuje zpětnému vzplanutí vodíku nebo poškození elektrolyzéru v důsledku výpadku napájení.
Nepřetržitý provoz 24 hodin denně, 7 dní v týdnu: Výroba vodíku je nepřetržitý proces, který klade extrémně vysoké požadavky na spolehlivost usměrňovací skříně. Klíčovým ukazatelem je střední doba mezi poruchami (MTBF).
5. Silná podpora sítě
Vysoce kvalitní energie: Pokročilá technologie usměrňování účinně potlačuje harmonické, čímž dosahuje vysokého účiníku a snižuje znečištění sítě. V některých provedeních může dokonce disponovat určitou schopností kompenzace jalového výkonu, čímž poskytuje podporu pro energetickou síť.
6. Modularizace a škálovatelnost
"Stavební blok" Rozšíření: Projekty vodíkové energie se obvykle realizují ve fázích. Systém usměrňovačů má modulární konstrukci, která umožňuje snadné rozšíření přidáním výkonových modulů, podobně jako stavební bloky, s cílem uspokojit budoucí zvýšení kapacity a snížit počáteční investiční náklady.
Redundance N+X: U rozsáhlých projektů výroby vodíku je paralelně zapojeno více výkonových modulů, přičemž záložní moduly (X) jsou konfigurovány tak, aby bylo možné zajistit údržbu a redundanci systému s možností výměny za provozu, a tím zajistit dostupnost celého závodu na výrobu vodíku.
Shrnutí: Umístění jádra skříně usměrňovače pro elektrolýzu vodíku
Ve srovnání s tradičními usměrňovacími skříněmi se usměrňovací skříň pro elektrolýzu vodíku vyvinula z jednoduchého d" stejnosměrného napájeníd" v d" systém přeměny a řízení energied" integrující pokročilou technologii výkonové elektroniky, digitální inteligentní řízení a funkce pro správu energie.
Jeho základní hodnota spočívá v:
Snížení nákladů: Snížení spotřeby energie na výrobu vodíku díky extrémní účinnosti.
Zvýšení účinnosti: Maximalizace absorpce kolísavé zelené elektřiny prostřednictvím širokého dosahu a rychlých reakčních schopností, zlepšení celkové provozní efektivity systému výroby vodíku.
Zajištění bezpečnosti: Poskytnutí bezpečného a spolehlivého energetického jádra pro celý systém výroby vodíku.
Podpora integrace: Slouží jako most spojující obnovitelné zdroje energie a konečné chemické aplikace a je klíčovým zařízením pro budování nového energetického systému.
