[发明专利]一种基于热量衡算的电解槽运行温度控制方法及系统

说明书

本发明实施例公开一种基于热量衡算的电解槽运行温度控制方法及系统，包括获取通过温度采集装置采集的电解槽的实际槽前温度；若实际槽前温度偏离预设槽前温度，控制冷媒流量控制器对电解液的进液温度进行控制，预设槽前温度基于预设槽后温度、矫正系数、电解槽净热量功率、电解液体积流量、电解液密度和电解液比热容确定；在当前迭代周期内，基于实际槽前温度与预设槽前温度，确定冷媒流量控制器的开度；在后续迭代周期开始时，基于预设槽后温度、矫正系数、电解槽的尺寸信息、实际测得电压、实际测得电流、实际测得电解槽表面温度、实际测得环境温度、电解液体积流量、电解液密度和电解液比热容，确定迭代后的设定槽前温度。

技术领域

本发明涉及水电解制氢氧技术领域，特别是一种基于热量衡算的电解槽运行温度控制方法及系统。

背景技术

水电解制氢氧属于将电能转化为化学能的反应过程，工业电解槽由于运行条件的限制，其电解过程的能量转化效率不能达到100％，这部分未转化的电能会转化为热量。当电解槽槽体散热功率小于发热功率时，电解槽温度会逐渐升高，表现为电解槽出口的电解液温度高于进口的温度。为了维持电解槽正常工作，需对电解槽的运行温度进行控制。

传统的水电解槽槽温控制方式大致有两种。一种为槽前温控制方法，控制逻辑为：设定槽前温，同时监测槽前温度，根据槽前实际温度与槽前设定温度来决定冷却系统的动作，进而调节槽前温度，该方法未能考虑电解槽功率波动带来的影响，导致槽后温变化较大，电解槽运行不稳定，电解过程能耗较高。另一种为槽后温控制方法，控制逻辑为：设定槽后温，同时监测槽后温度，根据槽后实际温度与槽后设定温度来决定冷却系统的动作，进而调节槽后温度，该方法由于电解液的换热和槽后温的监测存在滞后性，导致槽前温和槽后温波动均较大，电解槽性能不稳定，电解过程能耗较高。

发明内容

有鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明实施例提供一种基于热量衡算能够实现对电解槽的运行温度进行稳定控制的电解槽运行温度控制方法及系统。

本发明实施例提供的基于热量衡算的电解槽运行温度控制方法，包括：

获取通过温度采集装置采集的电解槽的实际槽前温度；

若所述实际槽前温度偏离预设槽前温度，则控制冷媒流量控制器对电解液的进液温度进行控制，其中，所述预设槽前温度基于预设槽后温度、矫正系数、电解槽净热量功率、电解液体积流量、电解液密度和电解液比热容确定；

在当前迭代周期内，基于所述实际槽前温度与所述预设槽前温度，确定所述冷媒流量控制器的开度；

在所述当前迭代周期的后续迭代周期开始时，基于预设槽后温度、矫正系数、电解槽的尺寸信息、实际测得电压、实际测得电流、实际测得电解槽表面温度、实际测得环境温度、电解液体积流量、电解液密度和电解液比热容，确定迭代后的设定槽前温度，并基于所述迭代后的设定槽前温度，调节所述冷媒流量控制器的开度。

在本发明的一些实施例中，所述电解槽净热量功率通过电解槽电压、电解槽电流、电解槽的小室数量、电解槽尺寸、电解槽槽体表面温度以及环境温度确定，表示公式如下：

T_前设＝T_后设-△t＝T_后设-α×W_净÷(q_液ρ_液c_液)，

其中，T_前设为预设槽前温度；

T_后设为预设槽后温度；

△t为电解槽进出口温升；

α为矫正系数；

W_净为电解槽净热量功率；

q_液为电解液体积流量；