[發(fā)明專(zhuān)利]一種大型綠氫制備晶閘管整流電源系統(tǒng)及控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310218848.0
• 申請(qǐng)日: 2023-03-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116365898A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉艷科;喬梁;楊光義;趙永明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工集團(tuán)有限公司;中石化廣州工程有限公司;中石化煉化工程（集團(tuán)）股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M7/155
• 分類(lèi)號(hào): H02M7/155;H02M1/06;H02M1/12;H02J3/28;H02J15/00;H02J3/38;H02J3/18;H05K7/20;C25B9/65;C25B1/04
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了一種大型綠氫制備晶閘管整流電源系統(tǒng)及控制方法，該電源系統(tǒng)包括電網(wǎng)綠電電源、高壓母線、主變壓器、中壓母線、SVG動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償、整流變壓器、晶閘管整流器、電解槽；所述電網(wǎng)綠電電源引自光伏或風(fēng)電等的綠電升壓站，或者同時(shí)引自綠電升壓站及市電；所述電網(wǎng)綠電通過(guò)所述的主變壓器從高壓等級(jí)變?yōu)橹袎旱燃?jí)；所述高壓母線與電網(wǎng)綠電電源及主變壓器一次側(cè)相連接；所述中壓母線與主變壓器的二次側(cè)和SVG動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償及整流變壓器相連；一臺(tái)所述整流變壓器對(duì)應(yīng)2～4臺(tái)晶閘管整流器通過(guò)所述的晶閘管整流器控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)整晶閘管的觸發(fā)角即可滿足30～105％負(fù)載率的調(diào)節(jié)，不需要調(diào)節(jié)所述整流變壓器的有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)，從而可實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源發(fā)展技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種大型綠氫制備系統(tǒng)，具體地說(shuō)，涉及一種大型綠氫制備晶閘管整流電源系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)

作為綠電電解水制氫關(guān)鍵設(shè)備，整流電源系統(tǒng)的合理配置直接影響到綠氫制備的效果。

常規(guī)的電解水整流器控制器保持控制角在較小范圍溫度運(yùn)行，如5°～15°，當(dāng)控制角超出5°～15°調(diào)節(jié)范圍時(shí)，發(fā)有載開(kāi)關(guān)升壓或降壓信號(hào)，使單臺(tái)整流系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)晶閘管調(diào)節(jié)角度小，功率因數(shù)高，經(jīng)濟(jì)節(jié)能。有載開(kāi)關(guān)操作方式有手動(dòng)或自動(dòng)模式。

常規(guī)電解水整流器控制方式在大規(guī)模綠氫項(xiàng)目應(yīng)用存在局限性，常規(guī)電解水整流制氫應(yīng)用在正常市電環(huán)境，整流器控制條件僅在調(diào)試階段，因此小范圍導(dǎo)通角靠晶閘管調(diào)試，大范圍調(diào)節(jié)靠有載開(kāi)關(guān)動(dòng)作即可。

采用光伏電、風(fēng)電等綠電電力電解水制氫，為綠氫，由于綠電電源的波動(dòng)性，綠氫制備需要制氫負(fù)荷實(shí)時(shí)匹配波動(dòng)電源處理，因此整流器需要實(shí)時(shí)跟隨，若按照常規(guī)的整流控制模式需要?jiǎng)幼饔休d開(kāi)關(guān)，有載開(kāi)關(guān)本身動(dòng)作次數(shù)，動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)、無(wú)法連續(xù)動(dòng)作等都無(wú)法滿足綠氫實(shí)時(shí)性調(diào)節(jié)要求。

另外，常規(guī)整流6脈波在大規(guī)模綠氫整流系統(tǒng)應(yīng)用中，5,7，11,13等6n±1次諧波疊加厲害，導(dǎo)致電網(wǎng)諧波嚴(yán)重超標(biāo)，影響到綠氫制備電力工程并網(wǎng)。

專(zhuān)利CN202120349325公開(kāi)了一種大功率可調(diào)直流電源裝置，該裝置為了進(jìn)一步降低輸出電壓的紋波系數(shù)，提出可控晶閘管的移相脈沖角度不超過(guò)10°，結(jié)合整流變壓器10級(jí)調(diào)壓實(shí)現(xiàn)大范圍電壓調(diào)節(jié)輸出。鑒于整流變有載調(diào)壓的速度慢、調(diào)節(jié)次數(shù)有限，這種控制方式對(duì)于實(shí)施波動(dòng)綠電電源的匹配快速性就跟不上。

專(zhuān)利CN202210307080公開(kāi)了一種適用于大容量水電解制氫設(shè)備的整流系統(tǒng)，該系統(tǒng)為了解決綠色制氫工廠易出現(xiàn)的諧波超標(biāo)等電能質(zhì)量問(wèn)題，減少在諧波治理方面的設(shè)備投資，提出了協(xié)同4臺(tái)電解水制氫設(shè)備，每臺(tái)配置12脈晶閘管整流，等效產(chǎn)生48脈整流系統(tǒng)。但考慮到超大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，電解槽配置到數(shù)十臺(tái)，制氫達(dá)到數(shù)萬(wàn)噸級(jí)規(guī)模，48脈波整流的諧波仍有可能不滿足要求。

專(zhuān)利CN202110937920公開(kāi)了一種制氫電源和制氫系統(tǒng)，提出了現(xiàn)有技術(shù)晶閘管整流存在的問(wèn)題：晶閘管電源深度調(diào)壓時(shí)，其導(dǎo)通角變小，造成電網(wǎng)諧波電流增大，功率因數(shù)降低，當(dāng)需要寬范圍調(diào)壓時(shí)，需要采用有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)粗調(diào)，再采用晶閘管相控細(xì)調(diào)，這無(wú)疑更加降低了系統(tǒng)響應(yīng)速度。針對(duì)這些技術(shù)缺陷，提出了調(diào)壓輸出采用高頻開(kāi)關(guān)電源調(diào)整輸出電參數(shù)，精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。但大功率整流高頻開(kāi)關(guān)電源目前產(chǎn)品開(kāi)發(fā)還不成熟，成本高，可靠性差，成為大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的障礙。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決大功率整流高頻開(kāi)關(guān)電源成本高、可靠性差，常規(guī)晶閘管整流功率大范圍調(diào)節(jié)靠有載開(kāi)關(guān)動(dòng)作慢、無(wú)法適應(yīng)綠氫波動(dòng)電源，常規(guī)晶閘管整流6脈波諧波超標(biāo)的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種大型綠氫制備晶閘管整流電源系統(tǒng)及控制方法。