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基于功率-温度自适应控制的多堆质子交换膜电解制氢系统效率优化
1
作者 韩鹏飞 徐潇源 +1 位作者 王晗 严正 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期2236-2248,共13页
随着可再生能源发电及电解制氢技术的发展,基于质子交换膜(PEM)技术的可再生能源制氢将成为氢能供应的主要手段之一。新能源发电具有随机性和波动性,现有多堆PEM电解制氢系统功率分配策略难以在功率波动场景下保证系统高效运行。对此,... 随着可再生能源发电及电解制氢技术的发展,基于质子交换膜(PEM)技术的可再生能源制氢将成为氢能供应的主要手段之一。新能源发电具有随机性和波动性,现有多堆PEM电解制氢系统功率分配策略难以在功率波动场景下保证系统高效运行。对此,该文首先建立了包含主要能耗环节的制氢系统整体效率模型,探究了制氢效率与电流密度、温度的特性关系。然后,根据该效率特性提出了基于功率-温度自适应控制的多堆PEM电解制氢系统效率优化策略,包含离线优化与在线控制两部分:离线优化部分根据制氢系统效率模型预先制定不同电解总功率下的电解槽功率及温度设定方案;在线控制部分根据离线优化方案、制氢功率进行电解槽功率和温度调节。最后,采用实际风电功率进行算例分析,结果表明,相比于传统的功率平均分配策略和链式分配策略,该文提出的效率优化策略将产氢量分别提高了6.4%和5.7%。 展开更多
关键词 质子交换膜电解槽 电解制氢 新能源发电 效率优化 自适应控制
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DQ-10型水电解制氢设备常见故障分析及其维护
2
作者 高红 刘顺福 《电世界》 2024年第2期8-11,共4页
全面分析了DQ-10型水电解制氢设备的运行特点、常见故障及其原因,并详细探讨了有效的维护策略和应急处理流程。研究重点包括对设备电气、机械和控制系统的故障类型进行分类,深入探究其产生的原因,以及提出相应的预防和解决方案。强调了... 全面分析了DQ-10型水电解制氢设备的运行特点、常见故障及其原因,并详细探讨了有效的维护策略和应急处理流程。研究重点包括对设备电气、机械和控制系统的故障类型进行分类,深入探究其产生的原因,以及提出相应的预防和解决方案。强调了定期维护的重要性,包括性能监测与优化及安全管理措施,以确保设备的高效、稳定运行。通过这些措施,不仅可以提升设备的运行效率,还能有效延长设备寿命,并确保操作过程的安全性。此研究对于提高DQ-10型设备的运行效率、降低故障率及保障安全运行具有重要指导意义,对于同类设备的维护和管理也提供了有价值的参考。 展开更多
关键词 水电解制氢设备 故障分析 维护策略
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基于可再生能源水电解制氢技术发展概述 被引量：1
3
作者 张琪 《当代化工研究》 2023年第2期14-16,共3页
化石能源的过度使用带来了一系列问题,双碳目标下,人们对于可再生能源的需求也在逐渐增加,电解水制氢技术的商业化、工业化生产也逐渐为人们所重视。本文分析了当前水电解制氢技术三种制氢工艺的优缺点,对其发展现状进行了总结与评判,... 化石能源的过度使用带来了一系列问题,双碳目标下,人们对于可再生能源的需求也在逐渐增加,电解水制氢技术的商业化、工业化生产也逐渐为人们所重视。本文分析了当前水电解制氢技术三种制氢工艺的优缺点,对其发展现状进行了总结与评判,并对可再生能源水电解制氢未来的发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 可再生能源 水电解制氢 发展现状
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水电解制氢技术现状与展望
4
作者 白佳凯 李朋喜 乔东伟 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期63-65,共3页
水电解制氢是制备绿色氢的一种方法,综述了碱性水电解、质子交换膜水电解和固体氧化物水电解3种主要的水电解制氢方法,评估了它们的特点及优缺点,并对水电解制氢技术的发展做出了展望。
关键词 水电解制氢 碱性水电解 质子交换膜水电解 固体氧化物水电解
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离子污染对质子交换膜电解制氢的影响研究进展
5
作者 郭志远 朱玉婷 +6 位作者 叶青 胡晓 宋洁 徐桂芝 邓占锋 段方维 刘芮彤 《全球能源互联网》 CSCD 2023年第3期325-330,共6页
质子交换膜(proton exchange membrane,PEM)电解制氢运行灵活,具有优异的可再生能源波动适应性,是极具发展前景的绿色制氢技术。然而,在实际PEM电解制氢运行过程中,可能存在离子污染,对PEM电解堆的性能以及运行寿命产生很大影响。为此,... 质子交换膜(proton exchange membrane,PEM)电解制氢运行灵活,具有优异的可再生能源波动适应性,是极具发展前景的绿色制氢技术。然而,在实际PEM电解制氢运行过程中,可能存在离子污染,对PEM电解堆的性能以及运行寿命产生很大影响。为此,首先分析了离子污染的来源,一方面来自水中的残余金属阳离子,如Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)等,另一方面来自电解堆内部关键材料和系统水循环管路因化学或电化学腐蚀产生的痕量金属离子,如Fe^(3+)、Cu^(2+)、Ni^(2+)等;然后综述了不同离子污染对电解性能的影响,包括欧姆过电位、阴极反应过电位与阳极反应过电位;最后,综述了离子污染缓解策略,即如何避免规模化电解制氢过程中杂质离子污染带来的能效和成本问题。 展开更多
关键词 质子交换膜电解制氢 离子污染 电解性能 过电位 缓解策略
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水电解制氢系统标准化现状与建议
6
作者 高翔 田家彬 +5 位作者 赵登利 苗云涛 夏海龙 宋超 高超 谢淑贤 《中外能源》 CAS 2023年第10期19-22,共4页
水电解制氢系统作为将可再生能源电力转换为氢气的重要工具,是我国“绿氢”来源的重要方式之一,其安全、快速、规范的发展离不开标准体系的支撑。截至2022年底,与水电解制氢系统相关的国家标准、团体标准、地方标准、行业标准共计有18项... 水电解制氢系统作为将可再生能源电力转换为氢气的重要工具,是我国“绿氢”来源的重要方式之一,其安全、快速、规范的发展离不开标准体系的支撑。截至2022年底,与水电解制氢系统相关的国家标准、团体标准、地方标准、行业标准共计有18项,明确了水电解制氢系统的安全要求、技术要求、能效等级、评价方法等,有效引导了水电解制氢系统的技术革新、安全生产和试验检测等,中国水电解制氢系统标准化建设取得阶段性成果。现阶段,我国适应风光可再生能源规模化制氢需求的水电解制氢系统尚处于示范应用阶段,标准的适应性不足、关键零部件标准缺失等是制约水电解制氢系统规范安全发展的重要原因。随着水电解制氢系统的规模化发展,提高标准适应性、加强完善细分领域标准化建设、开展可再生能源耦合水电解制氢标准建设等成为行业需要共同解决的问题。 展开更多
关键词 水电解制氢系统 标准化建设 能效等级 评价方法 标准适应性 绿氢
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深圳大学研究成果发布 破解海水直接电解制氢难题
7
《炼油技术与工程》 CAS 2023年第1期21-21,共1页
深圳大学12月1日发布消息称,11月30日,中国工程院院士、深圳大学特聘教授谢和平与其指导的深圳大学/四川大学博士团队在Nature上发表了题为“A membrane-based seawater electrolyser for hydrogen generation”的研究成果。据悉,该研... 深圳大学12月1日发布消息称,11月30日,中国工程院院士、深圳大学特聘教授谢和平与其指导的深圳大学/四川大学博士团队在Nature上发表了题为“A membrane-based seawater electrolyser for hydrogen generation”的研究成果。据悉,该研究首次从物理力学与电化学相结合的全新思路,开创了海水无淡化原位直接电解制氢全新原理与技术,彻底隔绝海水离子的同时,实现了高效海水原位直接电解制氢技术突破(即把海水当纯净水用,在海水里直接原位电解制氢),破解了海水直接电解制氢的难题。 展开更多
关键词 中国工程院院士 深圳大学 电解制氢 物理力学 大学特聘教授 全新思路 研究成果
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水电解制氢装置HAZOP分析应用研究
8
作者 熊亮 纪钦洪 +3 位作者 丁一 徐庆虎 于广欣 崔德春 《工业安全与环保》 2023年第3期59-62,共4页
根据水电解制氢装置工艺特点,在装置上开展了危险与可操作性分析方法的应用研究。在HAZOP分析时,明确了分析范围和目的,划分了节点,确定了引导词,分析了风险偏差及潜在后果,并在分析现有保护措施的基础上,制定了风险管控强化措施,以期... 根据水电解制氢装置工艺特点,在装置上开展了危险与可操作性分析方法的应用研究。在HAZOP分析时,明确了分析范围和目的,划分了节点,确定了引导词,分析了风险偏差及潜在后果,并在分析现有保护措施的基础上,制定了风险管控强化措施,以期能提高装置的本质安全和运行人员对风险辨识和管控能力,确保制氢装置的安全运行。 展开更多
关键词 水电解制氢 危险与可操作性分析 节点 风险
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基于AB PLC的新型槽温控制策略在水电解制氢设备中的应用
9
作者 姜朔 王晓慧 +2 位作者 龚剑 孙俊凯 赵振 《河南科技》 2023年第17期5-9,共5页
【目的】水电解制氢设备在运行时,电解槽出口温度是决定电解槽能耗的重要参数。当前槽温控制法是通过设定槽入口温度值来控制冷却水流量的,无法适应风电、光电制氢过程中宽功率波动的工况,有必要对其进行改进。【方法】提出一种基于AB ... 【目的】水电解制氢设备在运行时,电解槽出口温度是决定电解槽能耗的重要参数。当前槽温控制法是通过设定槽入口温度值来控制冷却水流量的,无法适应风电、光电制氢过程中宽功率波动的工况,有必要对其进行改进。【方法】提出一种基于AB PLC的新型槽温控制方法,该方法能将复杂的控制过程转换成温度控制功能块,用户无须知道底层逻辑,可根据设计的引脚功能关联相应变量,从而完成对槽温的控制。【结果】该方法能满足制氢设备的正常工作需求,且具有可移植性高、应用方便、集成性高等优点。【结论】测试结果表明,应用该策略的水电解制氢设备使用性能良好,在宽功率波动的工况下能实现对槽温的稳定控制,在风电和光电制氢行业中具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 水电解制氢 槽入口温度 槽出口温度 槽温控制 PLC
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风能弃电的利用与电解制氢能量转化分析
10
作者 方雨豪 刘书杰 +3 位作者 李珂 张静 徐江 王竹青 《当代化工研究》 CAS 2023年第19期61-63,共3页
由于传统化石能源的使用所带来的环境污染和气候变化给人类造成了严重的灾害,因而寻找一种清洁高效的新能源来替代化石能源将日益需要。近年来,风能、太阳能等可再生能源被快速开发利用,但风力发电过程存在大量的弃风弃电造成能源浪费,... 由于传统化石能源的使用所带来的环境污染和气候变化给人类造成了严重的灾害,因而寻找一种清洁高效的新能源来替代化石能源将日益需要。近年来,风能、太阳能等可再生能源被快速开发利用,但风力发电过程存在大量的弃风弃电造成能源浪费,因而合理开发利用风能弃电成为研究热点。本文通过对弃风能源电解制氢路线的能量转化进行了分析,为弃风能源用于电解制氢利用效率提供理论参考;同时对风力发电存在的问题进行浅析,并对风能弃电的解决办法进行了探索,为推动弃风能源的再利用提供思路。 展开更多
关键词 新能源 风能弃电 电解制氢
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我国科研人员破解电解制氢高能耗难题
11
《电子质量》 2023年第10期60-60,共1页
据报道,紫金矿业新能源新材料科技(长沙)有限公司刘瑛博士团队联合华南理工大学陈宇教授团队,研发了一种含铯元素的新材料,该材料可使固体氧化物电解水制氢的产氢速率较传统电解水制氢得到较大提升,有望为高效低能耗制氢提供新路径。这... 据报道,紫金矿业新能源新材料科技(长沙)有限公司刘瑛博士团队联合华南理工大学陈宇教授团队,研发了一种含铯元素的新材料,该材料可使固体氧化物电解水制氢的产氢速率较传统电解水制氢得到较大提升,有望为高效低能耗制氢提供新路径。这一成果日前发布在《美国化学学会能源快报》上。我国目前多采用化石能源制氢,电解水制氢因电能消耗高、制氢成本高等原因,使用占比仅为1%。降低电解水制氢成本,是实现能源零碳转型的关键。 展开更多
关键词 电解水制氢 固体氧化物 科研人员 新材料科技 化学学会 电能消耗 紫金矿业 电解制氢
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全球首次海上风电无淡化海水直接电解制氢在福建海试成功
12
《变频器世界》 2023年第6期56-56,共1页
6月7日,全国首个13MW级陆上风电机组全功率试验平台在运达股份北方总部(乌兰察布)智能产业基地首次测试,成功并网。这标志着我国陆上风电机组研发验证正式步入10.X时代。
关键词 淡化海水 乌兰察布 海上风电 智能产业 电解制氢 风电机组研发
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水电解制氢设备内部的布置原则
13
作者 宋保芳 宫玮 +2 位作者 沈英静 杨泽鹏 赵燕晓 《今日自动化》 2023年第1期76-78,共3页
目前,水电解制氢设备以定制化产品为主,其内部布置影响产品的工艺流程、设备的组装难易、用户的使用体验等各个方面,在遵循工艺流程和设备吊装运输要求的前提下,对设备内部进行合理布置具有重要意义。文章从水电解制氢设备内部各零部件... 目前,水电解制氢设备以定制化产品为主,其内部布置影响产品的工艺流程、设备的组装难易、用户的使用体验等各个方面,在遵循工艺流程和设备吊装运输要求的前提下,对设备内部进行合理布置具有重要意义。文章从水电解制氢设备内部各零部件的作用、安装条件、操作体验等方面出发,分别对其内部的主要部件、管道、阀门管件及其他布置原则提出了明确要求,力求达到优化工艺流程、降低设备成本、改善使用体验的目的,旨在为水电解制氢设备的合理组装提供指导和理论依据。 展开更多
关键词 水电解制氢设备 零部件 管道 布置原则
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1×1200 N·m^(3)水电解制氢工艺技术方案
14
作者 张震坤 《流体测量与控制》 2023年第2期60-64,共5页
氢能是实现电力、燃料和供热网络互联互通,以及清洁高效改造的重要环节,在构建不同形式能源互补的综合能源体系和构建清洁、低碳、高效、灵活的能源体系方面发挥着重要作用。针对某1×1 200 N·m^(3)/h水电解制氢项目工艺技术... 氢能是实现电力、燃料和供热网络互联互通,以及清洁高效改造的重要环节,在构建不同形式能源互补的综合能源体系和构建清洁、低碳、高效、灵活的能源体系方面发挥着重要作用。针对某1×1 200 N·m^(3)/h水电解制氢项目工艺技术方案进行了阐述,概述了水电解制氢设备的基本配置,分析了制氢系统和供氢系统工艺技术方案核心环节。通过提高技术水平和扩大生产,可降低整个氢能产业链的成本,促进我国氢能产业的发展,帮助实现国家“30 60”双碳目标。 展开更多
关键词 电解槽 制氢站 工艺流程 水电解制氢
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基于组合量程比的水电解制氢系统压力和液位控制应用研究
15
作者 郭淑萍 杨金彭 +1 位作者 路建 刘岩岩 《科学技术创新》 2023年第9期216-219,共4页
针对产气量4000 Nm^(3)/h及以上的水电解制氢设备在运行过程中,因单个薄膜调节阀在压力和液位的控制过程中,无法兼顾多负荷下阀门稳定运行开度和安全噪音都满足氢站设计规范要求的问题,本文提出一种采用组合量程比思路来实现设备10%~110... 针对产气量4000 Nm^(3)/h及以上的水电解制氢设备在运行过程中,因单个薄膜调节阀在压力和液位的控制过程中,无法兼顾多负荷下阀门稳定运行开度和安全噪音都满足氢站设计规范要求的问题,本文提出一种采用组合量程比思路来实现设备10%~110%负荷宽功率调节范围内压力和液位的稳定控制。根据薄膜调节阀特性参数适当调整规格、数量,依据运行负荷,设置不同规格型号的执行元件。在每个负荷工况下既能兼顾阀门稳定开度还预留调节余量;最终保持30%~70%的开度,且在两个阀门切换过程中系统内气体平稳过度至下一个工作状态。本方法成功应用在新疆某制氢项目中,实现了高产气量下宽功率范围变化的压力和液位平稳控制,验证了该方法的可行性和稳定性。 展开更多
关键词 组合量程比 压力液位控制 宽功率变化 薄膜调节阀 水电解制氢
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基于水下储氢的抽水蓄能电站与电解制氢耦合储能系统构想及分析
16
作者 蒋迎伟 万金明 《新型电力系统》 2023年第3期221-230,共10页
伴随着新型电力系统的构建,大规模可再生能源并网,抽水蓄能、氢储能等储能电站加快建设,未来将成为新型电力系统的重要组成部分。但受抽水泵站抽水能力、蓄水库容、自然环境等因素限制,抽水蓄能电站的蓄能功率、总容量存在上限,存在较... 伴随着新型电力系统的构建,大规模可再生能源并网,抽水蓄能、氢储能等储能电站加快建设,未来将成为新型电力系统的重要组成部分。但受抽水泵站抽水能力、蓄水库容、自然环境等因素限制,抽水蓄能电站的蓄能功率、总容量存在上限,存在较大死库容,蓄水体积无法得到充分利用,且设计建成后,一般无法扩容或增建。该文结合国内外抽水蓄能电站改造及水下储氢的技术特点,提出一种抽水蓄能电站与电解制氢耦合储能系统的设计构想,将传统抽水蓄能电站与PEM电解制氢、氢燃料电池系统耦合,通过水下储氢气囊提升抽水蓄能电站死库容利用率,设计该系统9种运行工况和关键参数,分析该系统在可再生能源消纳能力、电力系统调节能力、经济效益、安全性等方面的提升效果,为新型储能参与新型电力系统建设提供参考。 展开更多
关键词 抽水蓄能电站 氢储能 电解制氢 水下储氢 新型电力系统 电氢耦合
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广东省发布水电解制氢加氢一体站地方标准
17
《宁波化工》 2023年第2期18-18,共1页
2023年5月6日,广东省应急管理厅发布了关于征求《制氢加氢一体站安全技术规范(报批稿)》地方标准意见的公告。该文件规定了制氢加氢一体站的总体要求、站址选择及总平面布置、工艺系统、安全设施、消防设施、防雷、防静电、安全管理等... 2023年5月6日,广东省应急管理厅发布了关于征求《制氢加氢一体站安全技术规范(报批稿)》地方标准意见的公告。该文件规定了制氢加氢一体站的总体要求、站址选择及总平面布置、工艺系统、安全设施、消防设施、防雷、防静电、安全管理等方面的安全技术和管理要求。该文件适用于水电解制氢工艺的制氢加氢一体站、不适用于天然气、甲醇、焦炉煤气、水煤气等制氢工艺的制氢加氢一体站。 展开更多
关键词 水电解制氢 制氢工艺 水煤气 焦炉煤气 总平面布置 消防设施 安全设施 报批稿
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电解制氢与高温燃料电池在电力行业的应用与发展 被引量：46
18
作者 许世森 张瑞云 +2 位作者 程健 王洪建 卢成壮 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期2531-2537,共7页
制氢和燃料电池技术是实现氢能和电能相互转换的关键技术,我国将氢能和燃料电池列为战略性能源技术,大型的能源电力企业也正在推动氢能和燃料电池技术的应用和发展。电解制氢能够将不稳定的可再生能源转化为氢能,实现大规模、季节性储能... 制氢和燃料电池技术是实现氢能和电能相互转换的关键技术,我国将氢能和燃料电池列为战略性能源技术,大型的能源电力企业也正在推动氢能和燃料电池技术的应用和发展。电解制氢能够将不稳定的可再生能源转化为氢能,实现大规模、季节性储能,在一定的范围内具有经济效益,是解决我国当前可再生能源消纳的途径之一。碱性电解水制氢是目前最成熟的电解制氢技术,发展的主要方向是降低制氢能耗、提高单台出力以及负荷深度调节。高温燃料电池具有小型高效、近零排放的突出优点,在冷热电三联供分布式发电和固定式发电领域具有广阔的应用前景,国外已初步实现高温燃料电池的商业化应用,国内的高温燃料电池市场需求也已显现,我国已掌握高温燃料电池发电的核心技术,具备应用示范推广的技术基础。 展开更多
关键词 氢能 电解制氢 高温燃料电池 应用现状
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大型水电解制氢技术现状及发展 被引量：6
19
作者 尹玉国 逄锦鑫 +2 位作者 黄登高 吴栋 窦勤成 《广东化工》 CAS 2022年第11期97-98,57,共3页
在全球碳中和大背景下,国际社会认为氢能是最具发展力的清洁能源,其中利用可再生能源制取绿氢是未来发展方向。绿氢要在我国双碳目标中充分发挥作用,必须要实现经济地大规模应用,而大规模水电解制氢技术是绿氢获得高效利用的关键。本文... 在全球碳中和大背景下,国际社会认为氢能是最具发展力的清洁能源,其中利用可再生能源制取绿氢是未来发展方向。绿氢要在我国双碳目标中充分发挥作用,必须要实现经济地大规模应用,而大规模水电解制氢技术是绿氢获得高效利用的关键。本文针对大型水电解制氢技术和设备,进行了系统地梳理、研究和详细分析,大型水电解制氢设备是限制氢能大规模产业化发展的瓶颈,也成为目前氢能产业化发展的重点和痛点,在此基础上,本文为大型水电解制氢技术和设备的发展与提升提出了针对性的解决方向。 展开更多
关键词 双碳目标 氢能 水电解制氢 绿氢 电流密度
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水电解制氢AEM自动控制系统设计 被引量：2
20
作者 宋凯 许卫 +1 位作者 夏长亮 陈刚 《电气传动》 北大核心 2007年第6期48-51,共4页
介绍了大型发电机组氢冷制备系统(水电解制氢设备)AEM(异常事件管理)自动控制系统的设计。结合A-B PLC Controllogix5000冗余结构,在实现水电解制氢系统常规自动控制的基础上,利用先进控制算法和异常事件管理监控策略,提高控制系统的自... 介绍了大型发电机组氢冷制备系统(水电解制氢设备)AEM(异常事件管理)自动控制系统的设计。结合A-B PLC Controllogix5000冗余结构,在实现水电解制氢系统常规自动控制的基础上,利用先进控制算法和异常事件管理监控策略,提高控制系统的自检能力,确保系统安全稳定运行。给出了控制原理、部分硬件配置及程序。 展开更多
关键词 异常事件管理(AEM) 水电解制氢系统 PLC冗余结构
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