[发明专利]电解装置

说明书

本发明描述了一种电解装置（1），包括：多个电解单元（11U），其中每个电解单元（11U）包括电解池（11）以及被配置成针对该电解池（11）提供DC功率（U_DC，I_DC）的AC‑DC功率转换器（110）；多个电解组装件（11A），其中每个电解组装件（11A）包括多个电解单元（11U）；至少一个风力涡轮机（10），包括具有多个电枢绕组（10W）的发电机（10G），其中每个电枢绕组（10W）向一个电解组装件（11A）提供AC功率；以及转换器单元控制器（11C），其被配置成基于发电机（10G）的功率输出来调节电解单元（11U）的AC‑DC功率转换器（110）。本发明进一步描述了一种操作这种电解装置的方法。

技术领域

本发明描述了一种电解装置、以及一种操作电解装置的方法。

背景技术

电解池（electrolytic cell）使用电力（electricity）从自然存在的物质中分离元素。例如，可以从水中分离出来氢气和氧气。二氧化碳的电解转换可以用于生产各种商业产品，诸如甲烷或乙烯。

电解需要DC电压和电流。然而，电解厂（electrolytic plant）一般由AC电网的电力来供电。因此，电解的总效率由电解厂处的各种变换阶段（例如，降压（step-down）变换和AC-DC转换）来确定。

出于环境原因，使用可再生能源来代替化石燃料是合期望的。风能作为电源正变得越来越普遍，并且来自许多海上风电场的电力正被馈送到电网中。这意味着，附加的变换阶段（例如，风力涡轮机级别下的AC-DC-AC转换、风力涡轮机级别下的升压变换、风力发电场级别下的升压转换、配电网络级别下的降压变换）进一步降低了电解的总效率。

要考虑的另一个方面是风力的波动性质。在低风速或风暴条件下，风力发电场可能无法输送足够的功率。在这种时间期间，输送到电解设施的电力可能源自于不可再生源。

因此，本发明的目的是要提供一种用于执行电解的更高能效的方式。

该目的通过权利要求1的电解装置、以及通过权利要求13的操作这种电解装置的方法来实现。

发明内容

根据本发明，该电解装置包括：多个电解单元，其中每个电解单元包括电解池以及被配置成针对该电解池提供DC功率的AC-DC功率转换器；多个电解组装件，其中每个电解组装件包括多个电解单元；至少一个风力涡轮机，包括具有多个电枢绕组的发电机，其中每个电枢绕组向一个电解组装件提供AC功率；以及转换器单元控制器，其被配置成基于发电机的功率输出来调节电解单元的AC-DC功率转换器。

如在本发明的上下文中使用的，电解单元可以理解为包括一个或多个电解池。其中两个或更多个电解池由公共电源驱动的装置一般被称为“电解堆”。在下文中，术语“电解池”、“池”、“电解堆”和“ 堆”可以互换地使用。

在本发明的上下文中，应理解的是，电解装置的风力涡轮机专用于执行电解，即，由该风力涡轮机生成的任何电功率将基本上专门用于驱动电解单元。换句话说，本发明电解装置的风力涡轮机不用于销售电力的常规目的，并且电力仅用于“本地”消耗。虽然由本发明电解装置的风力涡轮机生成的电功率将基本上专门用于驱动电解单元，但是应理解的是，由风力涡轮机生成的电功率的相对小的一小部分将用于向风力涡轮机的各种组件（诸如，冷却系统、空调系统、风力涡轮机控制器）等供电。

本发明电解装置的优点是AC-DC功率转换器可以被单独控制，以便以最佳方式来分配可用功率。发电机的功率输出可以由风力涡轮机控制器（WTC）或发电场控制器来确定，该风力涡轮机控制器（WTC）或发电场控制器可以相应地通知转换器单元控制器。例如，取决于可用功率（其进而可能在很大程度上取决于风速），特定数量的电解池可以以全容量进行操作，从而让所有其他的池“关闭”；所有电解池可以以全容量的一小部分进行操作；一些电解池可以以全容量进行操作，而其他电解池以部分容量进行操作等等。以此方式，可以优化电解装置的效率。