¿Por qué los electrolizeros de energía de hidrógeno necesitan dispositivos de compensación de potencia reactiva personalizadas?

En la ola de transformación de energía verde, la energía de hidrógeno, como portador de energía limpia, está experimentando un rápido desarrollo. El electrolizador, como el equipo central del sistema de producción de hidrógeno, requiere una operación estable para cumplir con los requisitos específicos para la calidad de potencia de la red eléctrica. Como fabricante de equipos de compensación de potencia reactiva de bajo voltaje, Geyue Electric cree que personalizadodispositivos de compensación de potencia reactivason el soporte técnico clave para garantizar el funcionamiento eficiente y estable del electrolizado. El autor de este artículo explorará profundamente este tema a partir de tres dimensiones: las características del electrolizador, el impacto en la red eléctrica y las soluciones.

Las características de carga de las células electrolíticas presentan requisitos especiales para la compensación de potencia reactiva

El electrolizado de hidrógeno utiliza tecnología de rectificación de alta potencia para convertir la corriente alterna en corriente continua. Este proceso genera una gran cantidad de armónicos y demandas de energía reactiva. A diferencia de las cargas industriales tradicionales, la variación de potencia reactiva de las células electrolíticas tiene las características de rapidez y aleatoriedad. Especialmente durante los procesos de inicio y regulación de potencia de las células electrolíticas, se puede observar que la potencia reactiva tiene fluctuaciones significativas. Esta característica dificulta que los dispositivos de compensación de potencia reactiva estándar cumplan con sus requisitos de compensación.

Durante la operación de la célula de electrólisis, se generan armónicos característicos, principalmente a partir de los armónicos producidos por rectificadores de 6 pulsos o 12 pulsos. Estos armónicos pueden causar distorsión en el voltaje de la cuadrícula y afectar el funcionamiento normal de otros equipos. Por lo tanto, es muy necesario integrar la función del filtrado activo en dispositivos de compensación de potencia reactiva personalizadas para monitorear y administrar con precisión espectros armónicos específicos. Según el monitoreo de nuestra empresa, los datos de operación de un proyecto de hidrógeno verde a gran escala mostraron que sin instalar un dispositivo de compensación dedicado, la tasa de distorsión armónica total de la red durante la operación de la celda de electrólisis excedió el 15%, mientras que después de adoptar la compensación personalizada, cayó por debajo del 4%.

El sistema de control de temperatura y el equipo auxiliar del electrolizado también generarán demandas de energía reactiva adicionales. Aunque estos dispositivos auxiliares tienen una potencia más pequeña, sus características operativas difieren de las del electrolizador principal y requieren dispositivos de compensación para tener capacidades de control coordinadas de objetivos múltiples. Los equipos de compensación personalizados pueden compensar el equipo principal y el equipo auxiliar por separado a través de una estrategia de compensación basada en zona, asegurando así el funcionamiento estable de todo el sistema de producción de hidrógeno.

Los requisitos específicos del punto de conexión de la cuadrícula requieren soluciones específicas

La ubicación de instalación de la celda de electrólisis generalmente se encuentra en áreas con abundantes recursos de energía renovable. La estructura de la cuadrícula en estas áreas es relativamente débil y la capacidad de cortocircuito es baja. Cuando la impedancia de la cuadrícula es alta, siempre que haya un cambio en la potencia reactiva, el voltaje experimentará fluctuaciones severas. Por lo tanto, en la ubicación de instalación de la celda de electrólisis, los diseñadores del sistema de energía deben diseñar y personalizar especialmente los dispositivos de compensación en función de la capacidad de cortocircuito y las características de impedancia de la red para garantizar la estabilidad del voltaje incluso cuando las condiciones de la cuadrícula son débiles.

Las regulaciones de conexión de la cuadrícula imponen requisitos estrictos a la calidad eléctrica de los proyectos de electrolizador. Las compañías de red eléctrica en diferentes regiones tienen regulaciones estrictas para indicadores como contenido armónico, factor de potencia y fluctuación de voltaje del sistema de energía local. Por lo tanto, los indicadores operativos de los equipos de compensación personalizados deben cumplir completamente con los requisitos técnicos de conexión de la cuadrícula de la red eléctrica local para evitar estar sujetos a restricciones de energía o multas debido a problemas de calidad eléctrica. Por ejemplo, un proyecto de energía de hidrógeno en alta mar que una vez encontró un problema de energía operativa limitada debido a fluctuaciones de voltaje excesivos en el sistema. Después de confiar a nuestra empresa, Geyue Electric, para manejar el problema, nuestros ingenieros personalizaron e instalaron el equipo de compensación, y el problema finalmente se resolvió por completo.

Los requisitos de expansión para la planta de electrólisis también deben considerarse por adelantado. Los proyectos de producción de hidrógeno generalmente adoptan un enfoque de construcción gradual. El equipo de compensación debe reservar espacio para la expansión de la capacidad y la actualización de la capacidad. El equipo personalizado está diseñado de manera modular, lo que puede aumentar gradualmente la capacidad de compensación a medida que la planta de electrólisis se expande, evitando la inversión redundante y el desperdicio de equipos.

Innovación tecnológica y prácticas de ingeniería de dispositivos de compensación personalizados

En vista de las características de carga de la celda electrolítica, el dispositivo de compensación personalizado debe adoptar estrategias de control avanzadas. Según el algoritmo de control predictivo del modelo, puede predecir los cambios de potencia de la célula electrolítica de antemano y lograr una compensación de potencia reactiva. La tecnología de control adaptativa puede ajustar automáticamente los parámetros de control de acuerdo con los cambios en los parámetros de la red para mantener el mejor efecto de compensación.

La estructura de topología del dispositivo debe optimizarse para la aplicación de células electrolíticas. El uso de una topología de inversor de varios niveles puede reducir las pérdidas de conmutación y mejorar la eficiencia de la compensación. El diseño redundante asegura que el dispositivo aún pueda funcionar cuando algunos módulos fallan, mejorando así la confiabilidad del sistema. Después de que un gran proyecto de hidrógeno verde adoptó un dispositivo SVG personalizado, la tasa de disponibilidad del equipo de compensación alcanzó más del 99.9%.

El rendimiento del sistema de diseño en términos de adaptabilidad ambiental es particularmente importante. La ubicación de instalación de la célula electrolítica generalmente se encuentra en un entorno duro, por lo que el dispositivo de compensación debe tener capacidades de disipación de calor más fuertes. En el sistema de energía, la adopción de la tecnología de enfriamiento de líquidos y los componentes de alta temperatura pueden cumplir con los requisitos operativos de la célula electrolítica en un entorno de alta temperatura. El uso del diseño anticorrosión permite que la célula electrolítica resistiera la corrosión de la niebla salina en las zonas costeras, asegurando así la operación estable a largo plazo del equipo.

Las características de carga únicas de los electrolizadores de hidrógeno en el sistema de energía de hidrógeno hacen que sea innegable que los electrolizeros de hidrógeno tienen una demanda específica de dispositivos de compensación de potencia reactiva. Las soluciones personalizadas no solo pueden resolver el problema de la calidad de la potencia, sino que también pueden mejorar la eficiencia de la operación del sistema y reducir los costos operativos. Con el desarrollo acelerado de la industria de hidrógeno verde, la tecnología de compensación de potencia reactiva personalizada desempeñará un papel cada vez más importante. Geyue Electric continuará profundizando la investigación y el desarrollo tecnológicos, proporcionando soluciones de calidad de potencia de mayor calidad para la industria de la energía de hidrógeno y ayudando a lograr la transformación global de la energía verde. Creemos que a través de la innovación tecnológica y la práctica de ingeniería, los dispositivos de compensación de energía reactiva personalizados proporcionarán una garantía sólida para el desarrollo de la industria de la energía de hidrógeno. Si su nuevo proyecto requiere una solución de compensación de potencia reactiva personalizada, no dude en contactarnos a través de info@gyele.com.cn.