电解液储罐、液流电池、箱式液流电池系统及液流电池充放电控制方法技术方案

技术编号:16274984 阅读:50 留言:0更新日期:2017-09-22 23:55
本发明专利技术公开了一种电解液储罐、液流电池、箱式液流电池系统及液流电池充放电控制方法,所述电解液储罐内部设有环管Ⅰ、环管Ⅱ;所述环管Ⅱ与所述电解液回流口连通;所述环管Ⅰ与所述电解液输出口连通;所述环管Ⅰ的环周长与环管Ⅱ的环周长不等;所述环管Ⅰ的管壁和环管Ⅱ的管壁均设置若干个液孔。储罐的内部的多层环管结构使得电解液大大减少储罐内部的电解液流动死区,使得电解液的流动更加均匀,有效提高电解液的利用率。此外,由于降低了电解液输出口与电解液回液口之间的纵向距离,有效解决了SOC滞后问题,提高了液流电池SOC的监测精准度。

Electrolyte tank, liquid flow cell, box type flow battery system and liquid battery charging and discharging control method

The invention discloses an electrolyte storage tank, liquid flow battery box, flow battery system and flow battery charge and discharge control method, wherein the electrolyte tank is arranged inside the loop loop I and II; communicated with the ring pipe II with the electrolytic solution return port; the ring connected with the electric pipe I the solution of the output port; ranging from the ring circumference pipe II ring and ring pipe of the perimeter wall tube; the tube of the ring of the pipe wall and the ring is provided with a plurality of liquid hole. The multilayer inner ring pipe structure in the storage tank makes the electrolyte greatly reduce the dead flow area of the electrolyte in the tank, so that the flow of the electrolyte is more uniform, and the utilization rate of the electrolyte is effectively improved. In addition, because the longitudinal distance between the electrolyte outlet and the electrolyte return port is reduced, the SOC hysteresis problem is effectively solved, and the monitoring accuracy of the SOC of the liquid flow cell is improved.

【技术实现步骤摘要】
电解液储罐、液流电池、箱式液流电池系统及液流电池充放电控制方法
本专利技术的涉及液流电池
,特别涉及电解液储罐、液流电池、箱式液流电池及液流电池充放电控制方法。
技术介绍
大规模、长寿命、低成本、环境友好的储能技术是储能技术发展的主要方向。液流电池储能技术因其使用寿命长、储能规模大、安全可靠无污染、电池均匀性好、应答速度快、可实时直接监测其充放电状态等特点,已成为规模储能技术的首选技术之一。配置相应的储能,可以在很大程度上解决可再生能源发电的不稳定特性,实现平滑输出及有效调节发电与用电的时差矛盾,保证连续稳定供电。液流电池主要由以下几部分构成:1)电堆、2)正负极电解液及储罐、3)电解液循环系统、4)电池管理系统。液流电池在工作过程中,正负极电解液储罐中的电解液在循环泵的推动下流经电解液循环系统和电堆,在电堆中发生电化学反应,使进入电堆中的电解液的活性物质浓度发生变化,然后电解液返回到正负极电解液储罐中,与储罐中的电解液混合。电解液储罐为容纳电解液的重要部件,其内部结构的优化程度将影响储罐电解液的混合均匀程度,进而影响液流电池的整体性能。现有技术中,液流电池储罐多以圆柱形为主,储罐内部仅设有简单的电解液输出管路和电解液回流管路,这使得电解液在储罐内部难以实现充分的混合和均匀,储罐内部的中心位置或者对角位置始终存在一定的电解液无法循环到达的死角,从而导致电解液利用率大大降低,进一步增加了电池系统的成本,降低了电池系统的性能。其次,液流电池在进行充电时,充电截止条件通常通过设置充电电压上限来实现,现有技术中的充电电压上限设置为定值,由于在高SOC条件下,液流电池容易发生副反应,长时间的高SOC充电会导致液流电池容量衰减。此外,在低SOC条件下,由于受限于截止电压,液流电池无法实现更多电量的输入,导致液流电池的可充电容量和能量效率受到影响。再次,由于电解液为含有一定腐蚀性的溶液,其循环经过电解液储罐、电解液管路和电堆等多个部件,存在着一定的电解液泄漏风险。现有技术并未给出电池系统的整体的电解液泄漏报警、放置扩散及漏液处理等系列措施。因此,对于大规模应用的液流电池系统,仍然存在着无法避免的电解液泄漏事故,安全隐患较大。此外,荷电状态(SOC)是体现电池电量状态的参数,是电池系统实现精确控制和管理的最直接依据,也是液流电池最为重要的参数之一,实时准确的荷电状态对于保证电池系统高可靠性运行、提高电池使用效果、以及延长电池寿命均有着至关重要的作用。由于正负极电解液储罐的电解液出口与电解液入口之间有一定距离,因此在液流电池进行充放电时,正负极电解液储罐内的电解液SOC是呈梯度分布的。现有技术中的液流电池SOC检测方式仅仅考虑在电堆出口处设置检测点,并未对一定时间内的SOC检测结果进行有效综合考虑,检测结果并不能反映储罐内部电解液的实际SOC。
技术实现思路
为了解决上述技术缺陷,本专利技术提供一种电解液储罐,所述电解液储罐设有电解液回流口、电解液输出口,所述电解液储罐内部设有环管Ⅰ、环管Ⅱ;所述环管Ⅱ与所述电解液回流口连通;所述环管Ⅰ与所述电解液输出口连通;所述环管Ⅰ的环周长与环管Ⅱ的环周长不等;所述环管Ⅰ的管壁和环管Ⅱ的管壁均设置若干个液孔。本专利技术所述设置于环管Ⅰ的管壁和环管Ⅱ的管壁的液孔是指用于电解液排进或排出的通孔。这些环管和孔使电解液在电解液储罐内部充分流动混合,并缩短回流的电解液排出的距离,起到提高电解液利用率、降低SOC(荷电状态)滞后的作用。进一步的,所述环管Ⅱ的环周长大于环管Ⅰ;所述环管Ⅱ位于环管Ⅰ的外周。进一步的,所述环管Ⅱ的液孔位于环管Ⅱ的内环周。进一步的,所述环管Ⅰ的液孔位于环管Ⅰ的外环周和/或内环周。进一步的,所述环管Ⅰ、环管Ⅱ的形状的为圆环或方环。进一步的,所述解液储罐内部设有若干层的环管Ⅰ、若干层的环管Ⅱ。进一步的,所述电解液储罐还设有电解液回流管路、电解液输出管路;所述电解液回流口、电解液回流管路、环管Ⅱ依次连通;所述环管Ⅰ、电解液输出管路、电解液输出口依次连通。进一步的,所述环管Ⅱ固定于所述电解液储罐的内壁。进一步的,所述电解液储罐内部还设有用于固定环管Ⅰ和/或环管Ⅱ的支撑体或孔板。本专利技术所述用于固定环管Ⅰ和/或环管Ⅱ的支撑体是指可为环管Ⅰ和/或环管Ⅱ提供支撑的加强筋条或支架等。本专利技术所述用于固定环管Ⅰ的孔板是指可为具有若干孔的板,孔的孔径略大于环管Ⅰ、环管Ⅱ的外径,通过同时穿连环管Ⅰ、环管Ⅱ,以起到固定环管Ⅰ的作用。孔板上额外的孔洞(未穿过环管Ⅰ或环管Ⅱ的孔),还可利于电解液的混合及流动。本专利技术还提供包括上述电解液储罐的液流电池。进一步的,所述的液流电池,包括负极电解液储罐和正极电解液储罐,负极电解液储罐体积大于正极电解液储罐。进一步的,所述正极电解液储罐的体积:负极电解液储罐的体积=1:1.1~1.5。进一步的,所述正极电解液储罐的体积:负极电解液储罐的体积=1:1.2。进一步的,所述液流电池设有用于连通正极电解液储罐、负极电解液储罐的气相部的管路。进一步的,正极电解液储罐和负极电解液储罐的底部设有用于连通正极电解液储罐、负极电解液储罐的液相部的管路和阀门。基于上述液流电池,本专利技术还要提供一种液流电池调控方法,其包括如下步骤:步骤B1:在电堆的正极电解液出口和负极电解液出口配置SOC检测装置;步骤B2:通过SOC检测装置获得液流电池初始状态下的电堆的电解液出口的SOC;步骤B3:每隔预设时间,获知正极电解液储罐内的电解液体积、负极电解液储罐内的电解液体积、流入正极电解液储罐内的电解液体积、流入负极电解液储罐内的电解液体积,同时SOC检测装置获得电堆的电解液出口的SOC;步骤B4:根据获知的各时间的正极电解液储罐内的电解液体积、负极电解液储罐内的电解液体积、流入正极电解液储罐内的电解液体积、流入负极电解液储罐内的电解液体积、以及电堆的电解液出口的SOC,结合液流电池初始状态下的电堆的电解液出口的SOC,得出液流电池SOC;进一步地,液流电池SOC利用下述公式计算得出,式中,Vpi表示由液流电池运行开始经过i*Δt时间后正极电解液储罐内的电解液体积、Vni表示经过i*Δt时间后负极电解液储罐内的电解液体积、ΔVpi表示在第i个Δt时间内流入正极电解液储罐内的电解液体积、ΔVni表示在第i个Δt时间内流入负极电解液储罐内的电解液体积、SOCi表示由液流电池运行开始经过i*Δt时间后SOC检测装置获得电堆的电解液出口的SOC、i=1、2、…、n、n表示经过的Δt时间的数量。基于上述液流电池,本专利技术还要提供一种包括上述液流电池的箱式液流电池系统,所述液流电池还包括布设于箱体支架上的电堆单元、换热系统以及各管路系统,其特征在于,所述箱式液流电池系统还包括多级漏液收集报警系统,所述多级漏液收集报警系统至少包括一级漏液收集槽、二级漏液收集槽以及漏液管理系统;所述一级漏液收集槽分别位于所述液流电池的电堆单元、电解液储罐、管路系统及换热系统的下方,用于收集所述电堆单元、电解液储罐、各管路系统及换热系统的漏液;所述二级漏液收集槽位于所述箱式储能系统的箱体支架下方,与各所述一级漏液收集槽相连通,用于汇集各所述一级漏液收集槽所收集的漏液;所述二级漏液收集槽还设有漏液传感器,用于实时监本文档来自技高网
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电解液储罐、液流电池、箱式液流电池系统及液流电池充放电控制方法

【技术保护点】
电解液储罐,所述电解液储罐设有电解液回流口(68)、电解液输出口(69),其特征在于:所述电解液储罐内部设有环管Ⅰ(54)、环管Ⅱ(55);所述环管Ⅱ(55)与所述电解液回流口(68)连通;所述环管Ⅰ(54)与所述电解液输出口(69)连通;所述环管Ⅰ(54)的环周长与环管Ⅱ(55)的环周长不等;所述环管Ⅰ(54)的管壁和环管Ⅱ(55)的管壁均设置若干个液孔。

【技术特征摘要】
1.电解液储罐,所述电解液储罐设有电解液回流口(68)、电解液输出口(69),其特征在于:所述电解液储罐内部设有环管Ⅰ(54)、环管Ⅱ(55);所述环管Ⅱ(55)与所述电解液回流口(68)连通;所述环管Ⅰ(54)与所述电解液输出口(69)连通;所述环管Ⅰ(54)的环周长与环管Ⅱ(55)的环周长不等;所述环管Ⅰ(54)的管壁和环管Ⅱ(55)的管壁均设置若干个液孔。2.根据权利要求1所述的电解液储罐,其特征在于:所述环管Ⅱ(55)的环周长大于环管Ⅰ(54);所述环管Ⅱ(55)位于环管Ⅰ(54)的外周。3.根据权利要求1所述的用电解液储罐,其特征在于:所述环管Ⅱ(55)的液孔位于环管Ⅱ(55)的内环周。4.根据权利要求1所述的电解液储罐,其特征在于:所述环管Ⅰ(54)的液孔位于环管Ⅰ(54)的外环周和/或内环周。5.根据权利要求1所述的电解液储罐,其特征在于:所述环管Ⅰ(54)、环管Ⅱ(55)的形状的为圆环或方环。6.根据权利要求1所述的电解液储罐,其特征在于:所述解液储罐内部设有若干层的环管Ⅰ(54)、若干层的环管Ⅱ(55)。7.根据权利要求6所述的电解液储罐,其特征在于:所述电解液储罐还设有电解液回流管路(70)、电解液输出管路(71);所述电解液回流口(68)、电解液回流管路(70)、环管Ⅱ(55)依次连通;所述环管Ⅰ(54)、电解液输出管路(71)、电解液输出口(69)依次连通。8.根据权利要求1所述的电解液储罐,其特征在于:所述环管Ⅱ(55)固定于所述电解液储罐的内壁。9.根据权利要求1所述的电解液储罐,其特征在于:所述电解液储罐内部还设有用于固定环管Ⅰ(54)和/或环管Ⅱ(55)的支撑体或孔板。10.包括权利要求1-9任意一项所述电解液储罐的液流电池。11.根据权利要求10所述的液流电池,包括负极电解液储罐和正极电解液储罐,其特征在于,负极电解液储罐体积大于正极电解液储罐。12.根据权利要求11所述的液流电池,其特征在于,所述正极电解液储罐的体积:负极电解液储罐的体积=1:1.1~1.5。13.根据权利要求12所述的液流电池,其特征在于,所述正极电解液储罐的体积:负极电解液储罐的体积=1:1.2。14.根据权利要求10所述的液流电池,其特征在于,所述液流电池设有用于连通正极电解液储罐、负极电解液储罐的气相部的管路(73)。15.根据权利要求10所述的液流电池,其特征在于,正极电解液储罐和负极电解液储罐的底部设有用于连通正极电解液储罐、负极电解液储罐的液相部的管路(72)和阀门(74)。16.根据权利要求10所述的液流电池,其特征在于:所述液流电池还包括液流电池充放电控制系统,所述液流电池充放电控制系统包括第一监测单元,用于检测液流电池SOC;与第一监测单元相连接的第一判断单元,用于判断液流电池SOC是否置于SOC下限和SOC上限之间;当液流电池SOC置于SOC下限和SOC上限之间时,液流电池当前电压保持不变;与第一判断单元相连接的第一控制单元;所述第一控制单元用于当液流电池SOC大于等于SOC上限,调整液流电池电压低于第一预设电压,当液流电池SOC小于等于SOC下限,调整液流电池电压处于第一预设电压和第二预设电压之间,所述第二预设电压高于第一预设电压。17.根据权利要求16所述的液流电池,其特征在于所述的液流电池充放电控制系统还包括:第二监测单元,用于检测液流电池所包括的各电堆的电压;与所述第二监测单元相连接的第二比较单元;所述第二比较单元用于将任意两个电堆电压之间的差值与第一电压...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴静波张华民马相坤王宏博权颖王友韩希李俊
申请(专利权)人:大连融科储能技术发展有限公司
类型:发明
国别省市:辽宁,21

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