Waterelektrolyse is een relatief eenvoudige methode voor de productie van waterstof. Gelijkstroom vanuit een gelijkrichterkast wordt door een met elektrolyt gevulde elektrolytcel geleid. Watermoleculen ondergaan een elektrochemische reactie bij de elektroden, waarbij ze ontbinden in waterstof en zuurstof. De gelijkrichterkast is een essentieel onderdeel van het waterstofproductieproces door middel van waterelektrolyse en de compatibiliteit ervan is van groot belang. Een compleet gelijkrichtersysteem omvat een digitaal aangestuurde gelijkrichterkast, een gelijkrichtertransformator (soms in de kast geïnstalleerd) en gelijkstroomsensoren. Het wordt meestal binnenshuis geïnstalleerd, gekoeld met zuiver water en heeft ingangsspanningen van 10 kV, 380 V, enz.
Inleiding tot thyristorgelijkrichterapparatuur voor waterstofelektrolyse
I. Toepassingen
Deze serie gelijkrichterkasten wordt voornamelijk gebruikt in diverse soorten gelijkrichterapparatuur en geautomatiseerde besturingssystemen voor de elektrolyse van non-ferrometalen zoals aluminium, magnesium, mangaan, zink, koper en lood, evenals chloridezouten. Ze kunnen ook worden gebruikt als voeding voor vergelijkbare belastingen.
II. Belangrijkste kenmerken van de kast
1. Type elektrische verbinding: Over het algemeen geselecteerd op basis van DC-spanning, stroom en harmonische toleranties van het net, met twee hoofdcategorieën: dubbele ster en driefasenbrug, en vier verschillende combinaties, waaronder zes-puls- en twaalf-puls-aansluitingen.
2. Thyristors met hoog vermogen worden gebruikt om het aantal parallelle componenten te beperken, de kaststructuur te vereenvoudigen, verliezen te beperken en onderhoud te vergemakkelijken.
3. Componenten en snelsmeltende koperen busbars maken gebruik van speciaal ontworpen circulerende watercircuitprofielen voor optimale warmteafvoer en langere levensduur van de componenten.
4. Bij het persen van componenten wordt een typisch ontwerp gebruikt voor gebalanceerde en vaste spanning, met dubbele isolatie.
5. Interne waterleidingen maken gebruik van geïmporteerde, versterkte, transparante, zachte kunststofbuizen die bestand zijn tegen zowel hoge als lage temperaturen en een lange levensduur hebben.
6. Componentradiatorkranen ondergaan een speciale behandeling om corrosie te voorkomen.
7. De kast is volledig CNC-gefreesd en gepoedercoat voor een esthetisch aantrekkelijke uitstraling.
8. Kasten zijn over het algemeen verkrijgbaar in open binnen-, halfopen en volledig afgesloten buitenuitvoeringen; de kabelinvoer- en -uitvoermethoden worden ontworpen op basis van de vereisten van de gebruiker.
9. Deze serie gelijkrichterkasten maakt gebruik van een digitaal industrieel besturingstriggersysteem om ervoor te zorgen dat de apparatuur soepel functioneert.
Spanningsspecificaties:
16V 36V 75V 100V 125V 160V 200V 315V
400V 500V 630V 800V 1000V 1200V 1400V
Huidige specificaties:
300A 750A 1000A 2000A 3150A
5000A 6300A 8000A 10000A 16000A
20000A 25000A 31500A 40000A 50000A
63000A 80000A 100000A 120000A 160000A
Dit zijn de belangrijkste kenmerken:
1. Extreem hoge efficiëntie en "Elektro-waterstofconversie"-prestaties
Efficiëntie is de levensader: elektriciteitskosten vertegenwoordigen 70%-80% van de kosten van waterstofelektrolyse. Elke 0,1% toename in de conversie-efficiëntie van de gelijkrichterkast vertaalt zich daarom in een aanzienlijke besparing op de bedrijfskosten. De efficiëntie moet doorgaans 98,5% zijn, terwijl geavanceerde modellen zelfs meer dan 99% bereiken.
Lage rimpelfactor: Het uitgangsgelijkstroom moet zo "pure" mogelijk zijn, met een extreem lage rimpelfactor. Een te hoge wisselstroomrimpel vermindert de efficiëntie van de elektrolyser, verhoogt de nevenreacties en kan de levensduur van de elektrode beïnvloeden. Dit stelt hogere eisen aan rectificatietechnologieën (zoals meerfase-rectificatie en PWM-technologie).
2. Ultragroot vermogensaanpassingsbereik en snelle responsmogelijkheden
Aanpassing aan schommelingen in hernieuwbare energie: Dit is een van de belangrijkste verschillen met traditionele gelijkrichterkasten. Om te kunnen werken met fluctuerende energiebronnen zoals wind- en zonne-energie, moet de gelijkrichterkast stabiel en efficiënt kunnen werken over een extreem breed vermogensbereik (bijv. 10%-120% van het nominale vermogen).
Snelle dynamische reactie: Wanneer wind- en zonne-energiebronnen plotselinge veranderingen ondergaan, heeft de gelijkrichterkast een reactiesnelheid van een milliseconde tot een seconde nodig om het uitgangsvermogen snel aan te passen, zich aan te passen aan veranderingen in de energie en "load follows source," te bereiken, waardoor de stabiliteit van het net en een efficiënte werking van het waterstofproductiesysteem worden gewaarborgd.
3. Hoge mate van intelligentie en collaboratieve controle
Diepe integratie met de elektrolyzer: De gelijkrichterkast is niet langer een onafhankelijke energiebron, maar het hart van het waterstofproductiesysteem. Deze is diep geïntegreerd met het beheersysteem van de elektrolyzer, het waterstofzuiveringssysteem en het besturingssysteem van de hernieuwbare-energiecentrale om gezamenlijke optimalisatie te bereiken.
Meerdere intelligente bedrijfsmodi:
Constante vermogensmodus: wordt gebruikt wanneer de netvoeding stabiel is.
Automatische PowerPoint-trackingmodus: ontvangt rechtstreeks opdrachten voor het verzenden van hernieuwbare energie en past het vermogen automatisch aan.
Energiebeheermodus: Werkt samen met het net en het energieopslagsysteem om deel te nemen aan piekafvlakking en dalvulling of primaire frequentieregeling.
Digitale tweeling en voorspellend onderhoud: met behulp van cloudplatformen en big data-analyses worden realtime monitoring en gezondheidsbeoordelingen van de apparatuurstatus uitgevoerd om voorspellend onderhoud te realiseren en ongeplande uitvaltijd te beperken.
4. Veiligheids- en betrouwbaarheidsontwerp van topklasse
Explosieveiligheidsoverwegingen voor waterstofomgevingen: Hoewel de gelijkrichterkast doorgaans geïsoleerd van de elektrolyser wordt geïnstalleerd, moet bij het ontwerp rekening worden gehouden met de explosieveiligheidseisen van de gehele waterstofproductie-installatie. De selectie van elektrische componenten en het ontwerp van de kast moeten voldoen aan strenge explosieveiligheidsnormen.
Meerdere redundante beschermingssystemen:
Verbonden met waterstofconcentratie: het systeem kan de stroomtoevoer naar de gelijkrichterkast onmiddellijk uitschakelen als er een waterstoflek wordt gedetecteerd.
Vergrendeld met temperatuur, druk en niveau van de elektrolyser: zorgt ervoor dat de gelijkrichterkast altijd binnen de veilige bedrijfsomstandigheden van de elektrolyser werkt.
Snellere foutisolatie: voorkomt terugslag van waterstof of schade aan de elektrolyser als gevolg van stroomuitval.
24/7 ononderbroken werking: Waterstofproductie is een continu proces, wat extreem hoge betrouwbaarheidseisen stelt aan de gelijkrichterkast. De gemiddelde tijd tussen storingen (MTBF) is een belangrijke indicator.
5. Sterke netwerkondersteuningscapaciteit
Hoogwaardige stroom: Geavanceerde gelijkrichttechnologie onderdrukt effectief harmonischen, waardoor een hoge vermogensfactor wordt bereikt en netvervuiling wordt verminderd. In sommige ontwerpen kan het zelfs een zekere mate van reactief vermogenscompensatie bieden, ter ondersteuning van het elektriciteitsnet.
6. Modularisatie en schaalbaarheid
"Bouwsteen" Uitbreiding: Waterstofenergieprojecten worden doorgaans in fasen gebouwd. Het gelijkrichtersysteem is modulair ontworpen, waardoor uitbreiding eenvoudig is door het toevoegen van vermogensmodules, net als bouwstenen, om toekomstige capaciteitstoenames op te vangen en de initiële investeringskosten te verlagen.
N+X-redundantie: Bij grootschalige waterstofproductieprojecten worden meerdere vermogensmodules parallel geschakeld, waarbij back-upmodules (X) zo zijn geconfigureerd dat ze "online hot-swappable"-onderhoud en systeemredundantie bereiken, waarmee de beschikbaarheid van de gehele waterstofproductie-installatie wordt gegarandeerd.
Samenvatting: De kernpositionering van de elektrolyse waterstofproductie gelijkrichterkast
Vergeleken met traditionele gelijkrichterkasten is de gelijkrichterkast voor waterstofproductie via elektrolyse geëvolueerd van een eenvoudige "DC-voeding naar een "energieomzettings- en controlesysteem waarin geavanceerde vermogenselektronicatechnologie, digitale intelligente regeling en energiebeheerfuncties zijn geïntegreerd.
De kernwaarde ervan ligt in:
Kostenreductie: het energieverbruik per eenheid waterstofproductie verminderen door extreme efficiëntie.
Verbetering van de efficiëntie: Maximaliseer de absorptie van fluctuerende groene elektriciteit door middel van een breed scala aan mogelijkheden met een snelle respons, waardoor de algehele operationele efficiëntie van het waterstofproductiesysteem wordt verbeterd.
Veiligheid garanderen: een veilige en betrouwbare energiebron voor het gehele waterstofproductiesysteem.
Bevorderen van integratie: Het vormt een brug tussen hernieuwbare energie en chemische eindgebruikstoepassingen en is een belangrijk onderdeel van de uitrusting voor de opbouw van een nieuw energiesysteem.
