一种用于微电网的控制系统和方法与流程

本发明涉及一种用于微电网的控制系统以及一种用于操作/控制一组电解池的方法，其中，微电网包括多个电解槽和一个或多个主电源（例如一个或多个可再生能源），电解池和其他组件形成微电网。

背景技术：

1、氢将成为能源转型的关键因素，并已被用作从化肥生产到炼油等各种行业的工业原料。氢是一种含量很丰富的元素，但并不经常单独存在。因此，蒸气重整制氢是工业上广泛应用的方法。这需要使用化石燃料，而且是能源密集型的。蒸气重整的副产品是不良排放物。除了用作工业原料外，氢还是一种极好的能量载体，可以长期储存和运输。

2、众所周知，电解是一种分解水中氢和氧的方法。最近的发展是利用阴离子交换膜（aem）技术进行电解。与其他类型的电解不同，这种方法的优点是不需要化石燃料，也不依赖铂族金属（pgm）作为催化剂。与其他更传统的电解形式不同，aem电解槽更适合间歇操作。这就有可能利用可再生能源，例如但不限于太阳能、风能、水力发电等。间歇性是这些能源的共性。

3、在某些情况下，例如在加热应用中，氢可能需要接近即时使用。人们希望能够控制多个氢发生器，以防止产生过多的氢并防止锅炉过载。

4、许多国家都采取了激励措施来推动可再生能源（例如光伏板）的使用。由于使用这种能源产生的电源存在间歇性，因此需要储能装置。虽然可以使用电池，但它不适合长期储存，因为众所周知电池会随着时间的推移而放电。氢更适合长期储能，因为一旦储存，电池中的势能就不会发生放电或损失的情况。将可再生能源与电解槽相结合来生产绿色氢，是实现能源转型和脱碳的一种手段。

5、通过分解水来电解制氢是众所周知的。这些技术中最成熟的是液体碱性（la）。另一种相对成熟的电解槽形式是利用质子交换膜（pem）的电解槽。相对较新的技术是利用阴离子交换膜（aem）进行电解。与其他相对成熟的技术相比，aem的一个优点是所需的介质不具有腐蚀性/苛性，也不需要铂族金属作为催化剂。此外，不需要使用诸如钛之类的昂贵材料来制造电解槽堆。

6、已知可以将多个较小的设备形成为一个组并将该组当作一个单一的单元，因此电池可以以这种形式设置和使用。但是，这样的一些设置在确定运行哪些设备以及以何种容量运行等方面存在限制。这种设置所采用的方式和方法各不相同，有待进一步改进。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提供一种用于控制多个模块化设备（例如但不一定限于电解槽组）的改进的装置和方法。

2、根据本发明的一个方面，提供一种用于微电网的控制系统，其中微电网包括多个电解槽和一个或多个主电源，控制系统配置为在处理器的控制下：

3、·确定所述一个或多个主电源提供的可用功率；

4、·生成用于将所述可用功率引导到所述多个电解槽中的一个或多个的控制信号；

5、·其中，控制系统配置为能通信地连接到与所述多个电解槽中的每个电解槽相关联的就地诊断装置以测量各自的性能参数，所述控制系统配置为在所述处理器的控制下接收来自所述就地诊断装置的信号并据此确定与所述多个电解槽相关联的至少一个性能参数。

6、优选地，控制系统配置为导出以下中的任何一个或多个：极化曲线；欧姆电阻；从所述就地诊断装置接收到的eis使用数据。

7、优选地，极化曲线以预定的间隔产生。

8、优选地，每个电解槽被分配唯一的标识符数据。

9、优选地，控制系统配置为从与一个或多个所述多个电解槽中的每个电解槽有关的所述就地诊断装置获取或确定以下性能参数中的任何一个或多个：

10、o每个模块化设备的累计运行时间，

11、o每个模块化设备的累计停机时间，

12、o所述模块化设备在运行时的运行容量，

13、o设备的温度，

14、o设备的压力，

15、o设备的电压/电势，

16、o与周边设备有关的数据，例如

17、·电解液流

18、·电解液液位

19、·该电解液的电导率

20、·泵性能。

21、优选地，性能参数中的任何一个或多个是以预定的间隔测量的，和/或性能参数中的任何一个或多个是在预定的触发下测量的。

22、优选地，所述触发包括电源的变化和条件的预测变化中的一个或两个。

23、优选地，每个电解槽具有与其相关联的加权运行时间（wrt）。

24、优选地，控制系统还配置为在处理器的控制下，对所述多个电解槽执行功率平衡。

25、优选地，控制系统配置为接收来自所述多个电解槽中的每个电解槽的输出信号，并且控制系统配置为在处理器的控制下预测每个电解槽的输出并基于分配给所述多个电解槽的电力分配计算预测输出。

26、根据本发明的另一个方面，提供了一种微电网，其包括多个电解槽、一个或多个主电源、与各个电解槽相关联的用于测量各自的性能参数的就地诊断装置、以及如上所述的控制系统，所述控制系统可通信地连接到所述就地诊断装置。

27、优选地，主电源中至少有一个是可再生能源或电网连接。

28、优选地，微电网另外包括一个或多个二次电源。

29、优选地，所述二次电源中至少有一个是可再生能源或电网连接。

30、优选地，每个电解槽都是用干阴极操作的aem电解槽。

31、优选地，微电网还包括一个或多个备选负载。

32、优选地，备选负载是以下任何一个或多个：

33、·一个或多个电池；

34、·电化学储能设备；

35、·电容器；

36、·电器；

37、·电网。

38、优选地，微电网还包括与控制系统可通信地连接的、用于测量所述一个或多个主电源提供的可用功率的装置。

39、优选地，所述一个或多个主电源包括可再生能源，所述微电网还包括与控制系统可通信地连接的、用于预测所述一个或多个主电源预期提供的可用功率的预测装置。

40、优选地，预测装置包括用于下列任何一种或多种：

41、·天气预报；

42、·风速预测；

43、·云量；

44、·潮汐状态。

45、优选地，电解槽适于在不同容量下运行。

46、优选地，电解槽具有被动充电/放电电路供就地诊断装置用于测量各自电压瞬态，并且电解槽包括用于使用所述瞬变来拟合预先确定的等效电路参数的装置。

47、优选地，一个或多个主电源的电源为交流或直流，并且一个或多个电解槽由交流或直流供电。

48、优选地，微电网包括用于处理和使用从所述电解槽输出的氢的装置，例如干燥器、储氢装置或燃料电池。

49、根据本发明的又一方面，提供了一种操作/控制一组电解池的方法，所述电解池和其他组件形成微电网，所述方法包括以下步骤：

50、·为一个或多个电解池中的每一个分配唯一标识符，所述电解池是微电网的主负载；并且，每隔一段时间重复以下步骤：

51、·确定/估计一个或多个电源输出的功率；

52、·确定能用于操作的电解池以及能用于操作的电解池的数量；

53、·确定每个能用的电解池的设定点；

54、·将所述功率引至一个或多个电解池，并监测每个电解池的运行状况；

55、·测量就地诊断数据，并记录与每个电解池的唯一标识符数据相关联的结果；

56、·测量实际输出功率并将之与预期输出功率进行比较；

57、·以规则的预定间隔重复上述步骤，并且在功率输出不足或者不需要操作一个或多个电解池时减少所述一个或多个电解池的设定点。

58、如本文所使用的，在第一实例中，主电源用于表示电源。这可以包括但不限于太阳能、风能、水力和其他可再生能源中的一种或多种，以及可选地包括更为传统来源的电力，例如更大规模的电网。两个或多个电源可以被视为主电源，即太阳能电池板和风力涡轮机。

59、本文中，术语微电网是指根据本发明的一个方面的系统，该系统包括但不限于多个电解槽以及基本上如上所述的控制系统，其中所述多个电解槽中的每个电解槽具有与其相关联的用于测量其性能参数的就地诊断装置。

60、本文中，术语电解槽可以与术语模块化设备和/或电池或电解池（包括所有形式的电化学电池）互换使用。一个或多个电解槽和（可选的）其他模块化设备可以被称为主负载，或者简单地称为负载。此外，其还包括多串模块化设备（通常是电化学堆），每一串模块化设备是共用就地诊断装置的多个堆。

61、本文中，术语计算机、处理器、计算装置或处理装置旨在包括但不限于具有数据处理或计算能力的任何设备，包括但不限于pc（个人计算机）、笔记本电脑、智能手机、平板电脑计算设备等。由于控制系统也是计算装置的一种形式，因此这些术语在本文中可以同义使用而不受限制。

62、本文中，术语用户可用于指代与系统相关的任何人，例如但不一定限于经理、系统集成商、主管、所有者等。用户可以是对系统控制感兴趣的任何个人，也可以是一群人，或者公司或组织。

63、本文中，一组设备用于指代多个模块化电解槽。

64、本文中，术语连接可以指物理（有线）或无线数据连接，例如但不限于有线数据传输连接、蓝牙®或wifi。任何将数据或信息从一个组件传输至另一组件的装置/手段均可构成连接。

65、本文中，术语能通信地连接是指能够传输信息的诸如iot、wifi、蓝牙或物理有线连接的数据连接系统或网络。本文公开了诸如网管的装置以方便使用了不同协议操作的设备之间的通信。另一可替代方案为例如plc（可编程逻辑控制器）。

66、本文中，就地诊断装置可指评估电解槽的运行状况或状态的任何设备装置或方法，更一般地是评估主负载。下文将更详细地讨论这种就地诊断装置和相关的诊断设备。

67、虽然讨论了主电源和“负载”，但需要注意的是，如果在单靠主电源无法产生所需的电力的情况下需要输出产品（通常是氢），则可以使用二次电源作为主电源的补充。二次电源可以是另一个电网、发电机或者其他能够提供电力的系统。二次负载可以包括电器或任何需要电力的设备。电池可以构成二次电源或二次负载，但是在这种情况下，控制系统可以配置为确保电池电量不会低于预定阈值。

68、需要指出的是，本技术并没有深入讨论所有的周边设备（balance of plant，bop），因为这样的相关问题对于普通技术人员来说是很明显的。

69、在一优选实施例中，一种或多种电源是可再生能源，例如但不限于太阳能、风能、水力发电等。本发明特别地（尽管并非排他性地）与可能是间歇性的、不一致的和/或可变的电源一起使用。特别地，间歇性、不一致性和/或可变性是可再生能源的共同特征。

70、除了一种或多种主电源外，可以设想可以使用备选电源。备选电源可以连接到另一个电网，它可以是国家级或更多地是地方级的“微电网”规模。实际上，可以使用一个或多个电池或用于能量存储的其他装置作为备选电源。还可以设想的是，可以使用电池或电池组作为备选负载。备选负载，特别是能够同时作为备选电源的负载，包括但不一定限于电化学储能设备，例如使用li系统、na/zn/al系统或氧化还原流的电池——或者，可以使用电容器，例如但不限于双电层电容器或超级电容器。

71、在一优选实施例中，形成多个电解槽的电解槽（或“负载”）可以是aem电解槽。更优选地，多个电解槽中的至少一些可以包括适于与基本上干燥的阴极室一起操作的aem电解槽。然而，本发明并不旨在仅限于作为完整负载的多个电解槽。事实上，如果将微电网整合到更大的电网中，则其他能源需求设备可以构成其他负载，例如但不限于家用或商用电器、照明、工业机械等。如上所述，负载也可以用作备选电源。

72、可以设想，在某些时间点，一个或多个主电源可以提供比电解槽组所能使用的更多的功率。与削减并由此浪费这样的功率不同，优选为所提供的功率提供一个或多个备选负载，例如但不一定限于一个或多个电池、电网、家用电器或其他需要功率的设备/系统。优选地，控制系统配置为在处理器的控制下控制需求侧响应和备选负载或电池的利用。

73、在一优选实施例中，可以提供一个或多个装置来测量和/或监测可从一个或多个电源、以及主电源和/或二次电源提供的功率。此外，可以为控制装置提供到备选电源和备选负载的连接，该连接可用作传输功率的装置。优选地，控制系统配置为，基于所测量的可用功率，生成用于将功率输送到恰当的负载的信号。

74、在可再生能源的情况下，控制系统可以配置为通过利用天气预报数据来预测一个或多个源的可用功率。利用这样的附加信息有助于进一步缩短微电网系统的反应时间。可以设想，另一种适应性的改变是，提供装置来预测一个或多个电源的可用功率。一个或多个负载的渐变可以通过备选电源来完成，以增加设备组的反应速度。示例包括风速预报，或结合日出和日落的云量。还可以设想利用装置来记录天气预报条件和相关电源的可用功率，例如风力涡轮机的风速和功率、云量和太阳能电池板输出、潮汐状态和水力发电等。在这样的实施例中，可以设想提供用于将预测条件与可用功率进行比较的装置，以更准确地操作设备组、以及备选负载和电源。

75、在根据本发明的一个方面的微电网系统中，可以使用多个不同的设备。这样，控制系统可用于根据从多个不同来源接收的数据来控制微电网。虽然可以使用可编程逻辑控制器（plc），但优选使用网关以允许使用不同协议的设备与其通信。

76、在电解槽组或多个电解槽中，电解槽可以以占峰容量中很小的比例运行。例如，并不全力运行一个电解槽，而是两个电解槽以一半的动力运行，或者三个电解槽以三分之一的动力运行，等等。对于诸如电解槽之类的设备，这样的运行方式能够降低降解率，从而提高电解槽组中各器件的使用寿命。

77、因此，多个电解槽中的电解槽可以不限于以相同的容量运行。出于各种原因，最好让一些电解槽在各种容量下运行。这样的原因可能包括在不同的容量下实现最高效率，或者在可以提供维护之前允许使用一些设备。如果需要，控制系统优选地配置为在处理器的控制下促成这一点，并监测微电网的性能以确定是否能够在仍然满足预定的输出阈值的同时实现这一点。如果期望的（预定的）输出可能无法达到最高效率，则可以向用户发出警报。

78、下面将更详细地描述可以在根据本发明的一个方面的微电网系统中使用的就地诊断装置的示例。

79、电解槽，特别是pem和aem电解槽，通常为电解槽堆，每个堆具有多个电解槽。通过生成极化曲线，可以确定一个电解槽、一组电解槽或整个电解槽堆的运行状况。虽然这可以在自组织的基础上进行，但有利的是，微电网系统可以适于以预定间隔和/或某些阶段进行诊断。本发明并不旨在局限于使用极化曲线作为就地诊断的方式。可替代的方案包括测量每个电解槽或多个电解槽在设定电流下的电势。此外，可以提供基于电源来比较实际输出与预测输出的装置。如果使用多个就地诊断装置，则每个就地诊断装置可以单独使用或组合使用。

80、在上述生成极化曲线的示例性实施例中，应该可以包括适当的装置。电解槽堆包括多个电解槽，每个电解槽以双极板为界。可以设想，电解槽堆的顺序是：双极板、阳极、膜、阴极、双极板，以此方式重复，重复次数为堆内所有电解槽的总数。气体扩散层（gdl）可以单独或结合微孔层（mpl）放置在双极板和催化剂层之间。出于压力耐受性和其他机械方面的考虑，可以设置端板。它们可以作为双极板，或者它们可以与所述双极板绝缘并因此是不同的组件。可以设想，由控制系统生成的极化曲线可以使用单个电解槽或一组电解槽的数据来推导出，与下面的详细描述相关的附图中对此进行了示例性的描述。双极板或等效物通常带有引脚或其他导电或其他合适的连接方式，以便测量必要的数据。引脚可以连接到计算设备或诸如堆叠板之类的另一合适的设备。在使用堆叠板的实施例中，可以设想这会是pcb，不论如何，堆叠板将可通信地连接到控制系统。

81、此外，可以设想，还可以提供用于日志记录和可选的传输的装置，以用于就地诊断和其他性能相关测量。

82、可以设想，多个或一组所述电解槽中的每个电解槽都分配有标识符/代码，以允许对每个模块化设备进行目标控制和电力分配分布。只有在设置系统或添加/更换设备时才需要这样做。

83、如上所述，本发明提供了一种就地诊断的装置，该装置可以记录下列任何一项或多项：

84、·电解池或电解池组组的累计运行时间；

85、·电解池或电解池组的累计停机时间；

86、·电解池或电解池组在运行时的运行容量；

87、·电解池或电解池组的温度；

88、·电解池或电解池组的压力；

89、·电解池或电解池组的电压/电势；

90、·放电时间；

91、·放电时的电压瞬态；以及

92、·与周边设备有关的数据，例如

93、o电解液流

94、o电解液液位

95、o该电解液的电导率

96、o泵性能。

97、上面所列不一定是详尽的，除此之外或可替代地，可以使用任何合理的性能或操作条件来确定或推断组件的状态。

98、可以设想，根据先前监测的运行条件和输出，包括但不限于启动和关闭瞬态，可以提供用于预测从先前操作条件推断出的输出的装置。

99、在适当的情况下，这种测量可以在预定的间隔内通过就地诊断装置进行，其可以任选地由用户修改。此外，还可以为诊断的启动提供触发。这些触发可以是电力供应的变化、预测条件的变化或任何其他可能的触发。

100、可以设想，根据本发明的一个方面的控制系统可以使用上述信息来确定一组电解池中每个电解池的“加权运行时间”（wrt），该wrt考虑了诸如但不限于运行时间、运行时提供的功率和停机时间等因素。

101、有多种方法可以利用wrt来控制微电网的整体运行。可以优先考虑wrt最低的电池，但是，如果就地诊断显示或表明wrt低于其他设备的设备存在问题，则优选根据健康状态优先考虑另一个设备，如下所述。这可以通过极化曲线或其他诊断技术加以补充。如果需要维护或检测到潜在问题，即使wrt较低，设备的优先级也可能降低。

102、在另一实施例中，还可以对电解槽或电解池上次运行以来所经过的时间给予额外的加权。某些电解池如果不经常使用，或在两次操作之间不清洗，或储存不当，则可能会降解。例如，如果长时间不运行，电解槽可能会有膜干燥、腐蚀或脆化的风险。

103、优选地，基于上述因素中的任何一个或多个，具有最低wrt的电解槽将被优选为接收电力的第一模块化设备。如上所述，多个模块化设备可以部分供电，可以设想，系统控制装置适于直接供电，并且能够根据上述wrt和/或其他就地诊断来改变提供给每个模块化设备的电力。

104、可以设想，来自一个或多个电源的电源可以是交流的，也可以是直流的。还可以设想，模块化设备组会以交流或直流进行运行。因此，如果没有以所需的形式发电，则可以使用以下任何一种设备：逆变器、整流器、变压器或其他必要的组件，以确保负载、电源和中间组件之间的兼容性。实际上，这些组件可能需要处于一个以上的位置。这样的设备可以可选地连接控制系统。

105、可以设想的是，用户（该用户是个人，例如但不一定是系统的管理者）可能希望远程监控管理系统的性能。计算机可以用来访问仪表板或应用程序，显示与性能相关的数据。在一些实施例中，可以设想，还可以包括预测性能数据。

106、在优选实施例中，模块化设备为电解槽，可以设想的是，系统还包括以下任何一个：用于储存氢的装置、用于干燥氢的装置、氢补给站、燃料电池或其他需要氢的装置/处理过程。

107、可以设置功率平衡装置，优选快速作用的功率平衡装置。在功率供给过量的情况下，可以功率耗散器（power sink）来保护组件。

108、用于测量每个电解槽的输出的装置和用于基于电源预测所述输出的计算装置也可用于控制所述系统和所述系统内的负载。例如，如果电解槽产生的氢少于在给定电源下产生的预期量，这意味着堆叠存在问题。可以采用诸如pid控制器之类的额外的控制装置。

109、上述系统实施例公开的可选特征可以包括在内，并通过基本上如上所述的操作这种微电网的方法来控制。

110、主电源的可用功率可计算如下：

111、可用功率=主电源输出×传输效率

112、应该注意的是，如果需要，传输的效率也考虑了反向转换的效率，例如dc/ac，或者反之亦然。

113、为了更好地控制对多个电解池的电力分配，可以设想对来自一个或多个电源的电力输出进行预测。在使用可再生能源的情况下，这可能涉及天气预报的分析，并采用机器学习将这些预测与实际可用电力联系起来。此外，在使用pv板的实施例中，如果在白天输出下降，则可以将其归因于经过的云。可以使用光学传感器或者甚至用户输入来通知系统。在这种情况下，可能优选的是暂时减少电力而不是转换到待机模式。

114、可以设想，可以使用备选电源来允许运行一组主负载（即电解槽），以允许继续生产氢或等效输出。

115、可以设想，备选负载可以是电池组，它也可以用作缓冲，以确保平稳、相对一致的电力供应。或者，微电网中的电器或设备可以是备选负载，如空调、制冷、照明等。然而，另一种备选负载可以是连接到更大的电网或其他微电网，以能够最大限度地利用产品。

116、通过定期测量可用功率，会发现可用功率不足以在相同容量下为相同数量的电解槽供电。然后可以使用wrt或等效物来重新分配功率，并根据需要增加或减少负载。如果预测表明这种变化是短期的，则可以利用二次负载或功率耗散器。这种方法有助于最大限度地减少设备的开关循环，从而有助于延长设备的使用寿命。

117、作为wrt的补充或替代，确定堆叠的健康状态（soh）的其他方法通常包括将堆叠拟合到等效电路模型。在最简单的情况下，所述模型包括电阻器和电容器组件，但通常也适用于包括质量传输贡献。一个例子是兰德尔（randles）电路，它包括用来表示质量传输效应的瓦尔堡元素（warburg element）。此外，为了反射多孔电极，可以包括恒定相位元件（一种更一般类型的电容器元件）。

118、阻抗谱的等效电路拟合对于电化学堆叠是可能的，但为了获得更有用的数据，可以设想将这样的堆叠拟合到等效电路中，其要么需要电化学阻抗谱（eis），要么需要另一个电路，堆叠可以通过该电路被动充电/放电。附加地或替代地，可以为不同的放电电路提供了允许定量分析的装置——所述专用放电电路允许对soh进行定量分析。电源情况允许在相对、定性的基础上进行soh评估。被动充电/放电电路具有必要的开关和电阻，以允许堆叠的被动充电和放电。在充电和放电时，可以使用所得到的电压瞬态，其具有足够的采样率，其中所述采样率是预先确定的，以使堆叠拟合到等效电路。为避免不确定，可将所测量的电压瞬态与使用所述瞬态来拟合预定等效电路参数的装置相结合。堆叠电压瞬态特性可以与需要识别的性能参数（即欧姆电阻、动力学活性特性，甚至质量传输/低频行为）直接相关。这无疑增加了硬件的复杂性，但允许特定地确定与各个电池组件相关联的参数。eis通常需要昂贵的稳压器，但是，一个这样的稳压器可以用于多个电解槽或多串电解槽。将直流偏置施加到具有交流分量（+/- 1%直流偏置）的堆叠上，使交流扰动的频率从khz扫频到mhz——在每个频率上测量阻抗，该数据可用于将堆叠拟合到等效电路模型。如果使用稳压器，它将通过本文未描述的已知方式连接到电化学电池、堆叠或串。

119、在简化硬件要求的同时仍能获得有用的信息的理想情况下，只需观察极化曲线数据的变化，其中下面的方程将三个主要的损失来源（动力学(kinetic)、欧姆(ohmic)和质量传输(transport)）分离开。

120、

121、另一种诊断方法包括测量δv或极化曲线变化诊断。极化曲线，或电压与施加电流的关系图，为我们提供了电解槽电池/堆中不同类型效率损失的信息——动力学、欧姆和质量传输。名义上，电解槽主要由动力学和欧姆损失决定，前者v与i是对数关系，后者v与i之间是线性关系。尽管在最坏的情况下存在质量传输损失，但通常可以将其视为原始极化曲线数据和动力学+欧姆拟合数据之间的差值。动力学部分具有两个拟合系数，即塔菲尔斜率和交换电流密度，这两个系数取决于电池的电化学反应并反映每个电极的催化剂层的健康状况。欧姆部分只有一个拟合系数，即直流电阻，影响该系数的因素包括膜的健康状况和由于腐蚀而增加的接触电阻。最后，质量传输通常有两个拟合系数，即对数前因子和极限电流密度，这两个系数都能让我们了解水进入催化剂层和/或气体离开电极的“阻力”程度——质量传输损失主要来自gdl、cl和/或膜。

122、考虑到在我们的例子中，具有五个自由参数的非线性曲线拟合实际上是相当困难的，并且如果过于频繁地进行，则会有时间限制，尽管提高处理能力可能会在一定程度上缓解这种情况，但同时会增加相关成本。现在忽略质量运输拟合，而将重点放在动力学和欧姆上，则可以简化。为了拟合过程和提高精度和稳定性，可以测量和固定欧姆部分，使得非线性曲线拟合只校正第一项，唯一对数项中的两个动力学参数。在拟合参数中的一个（例如塔菲尔斜率）是稳定的实施例中，可以将其设置在控制软件/方法中的固定点上，从而减少变量。然而，优选是固定一些可以快速测量的东西，如直流电阻或其他合适的参数。纯欧姆+动力学贡献的拟合极化曲线相对于测量值的偏差可归因于质量传输限制的开始，这也可用于适当地定义最大容量值。

123、上面提到的测量欧姆部分的一些方法包括eis或电流中断，这些方法需要稳压器或阻抗计来读取固定高频（例如1khz）下的阻抗。如前所述，单个稳压器可以集中起来用于多个堆叠。应该注意的是，如果没有足够的数据，就不容易区分曲线的对数和线性部分，这通常在非常低的电流密度下尤为明显，需要很长时间才能去除电容贡献。可以设想，这种方法可以适于在较低的电流密度下进行更多的测量，以确保足够的数据，其中较低的电压密度是最大工作容量的一半或更小。通过直接方法（例如eis、电流中断、阻抗计）测量电阻消除了这一数值问题，从而可以快速记录极化曲线，无论线性或对数趋势如何，都需要较少的点来进行精确的数值拟合。

124、在本发明的优选实施例中，提供了以预定间隔（例如每1-1000小时、10-100小时、100-500小时）或在该范围内的任何合适的间隔处创建极化曲线的装置。极化曲线的重复创建允许为一给定电解槽模块的每个拟合电压损耗参数确定时间变化率。有了这些信息，模块可以加载相应的权重因子，以增加总体系统的使用寿命，并在灾难性故障之前捕获单个模块问题，因为在某些情况下，电压增益从可逆损耗开始最终变得不可逆。这些数据可以与wrt合并，以确定soh的属性。

125、对于电解池用于产生消耗的产品的实施例，可以设想，调整控制装置以将所需的功率以一定的速率引导到一个或多个电解槽，以仅产生要消耗的产品。这可以是预先确定的，由用户输入或由另一机制设置。或者，当供产品储存的电量已满时，控制装置可以方便地使供电量产生不超过可安全储存的电量。

126、可以设想，在发生意外的电力波动的情况下，可以使用需求侧响应（dsr）。这种情况可能是由于组件损坏、天气条件的意外变化或操作电解池的要求变化造成的。替代方案包括使用功率耗散器或其他限功率装置。

127、上述方法可具有可选的附加步骤，在该步骤中，所收集的数据通过连接到应用程序（app）、基于web或其他方式的计算装置对用户可见。

128、如果对所产生产品的需求超过了对主电源的可能需求，则控制系统可以配置为使备选电源或电池组的电力按需要定向，从而形成对主电源的补充。如果没有办法储存产品，根据需求，可用的电力可以被输送到包括电池组在内的备选负载。或者，如果电池或电池组电量较低，则可以将电力重新引导至电池组。可以设想，提供一预定阈值，以确保电池不会低于一定百分比的电荷（以延长其寿命）或由用户或系统设计师定义的设定电量。

129、本节概述了根据本发明的系统的具体示例实施例。

130、wrt小时计算示例。

131、通常，基本wrt可以使用以下基本公式计算：

132、wrt =功率百分比×该功率下的运行时间

133、由于电解槽可以在不同的输入下运行，因此可能必须针对每个稳定状态重复计算。还有另一种选择是使结合以考虑电解槽的逐步增加和下降期间的操作。

134、el1以100%的速度运行100小时—wrt = 100小时

135、el2以50%的速度运行100小时—wrt = 50小时

136、el3以30%的速度运行200小时—wrt= 60小时

137、在上面的示例中，单独使用wrt，可以将优先级授予el2，尽管其运行时间是el3的一半，并且与el1的运行时间相同，但其wrt最低。由于电解槽可以在不同的负载容量下运行不同的时间，因此可以计算它们的总和。

138、wrt可以由预测装置以及可选的温度传感器进一步补充。电解槽需要时间才能加速运转，在此期间不希望浪费电力，可以使用温度传感器以通过在需要时提供加热或优先考虑更接近预定可操作范围的设备来实现更精确的控制。

139、虽然每个电解槽可以是独立单元，但在一个实施例中，可以设想电解槽堆会形成多核系统的一部分。多核或多集群具有多个电解槽堆，其中存在共享bop。