一种液流电池调控方法及其调控系统、液流电池技术方案

技术编号:16275012 阅读:18 留言:0更新日期:2017-09-22 23:56
本发明专利技术公开了一种液流电池调控方法及其调控系统、液流电池,所述调控方法包括如下步骤: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;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;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;得出液流电池SOC;本发明专利技术对正负极电解液储罐内一定时间内的SOC检测结果进行累加和平均,使得SOC检测结果更加准确。

Liquid flow cell regulating method, regulating system and liquid flow cell

The invention discloses a flow battery system, control method and control flow battery, the control method comprises the following steps: the electrical outlet and positive electrolyte negative electrolyte outlet configuration SOC detection device stack; obtain electrolyte outlet stack flow battery under the initial state through the SOC detection device every SOC; the preset time, that positive electrolyte tank volume, electrolyte cathode electrolyte tank into the electrolyte volume, positive electrolyte tank volume, electrolyte cathode electrolyte tank into the electrolyte volume at the same time, the SOC detection device obtained electrolyte outlet stack of SOC; the flow battery SOC; the invention of positive and negative results of SOC the electrolyte tank pole within a certain period of time to accumulate and average, making the SOC more accurate detection result.

【技术实现步骤摘要】
一种液流电池调控方法及其调控系统、液流电池
本专利技术属于液流电池
,具体为一种液流电池调控方法及其调控系统、液流电池。
技术介绍
液流电池具有设计灵活(功率和容量可独立设计)、使用寿命长、充放电性能好、选址自由、能量效率高、安全环保、维护费用低和易实现规模化蓄电等其它常规电池所不具备的诸多优点。实际应用时,液流电池可以广泛应用于风能、太阳能等可再生能源发电系统作为储能系统,使产生的电力能够连续稳定的输出;也可以用来对电网进行削峰填谷,将用电低谷的电力储存起来,在用电高峰时输出,以此来平衡电力供需;另外,还可以作为应急电源系统和备用电站等,被认为是最具商业化前景的储能技术之一。目前,多个国家已相继建成kW~MW级的液流电池示范系统,配套于太阳能、风能等可再生能源发电系统起到平滑输出、跟踪计划发电、平衡负荷和削峰填谷等作用。现有技术中的液流电池存在如下问题:1、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液体输送管路和电堆,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,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检测方式仅仅单一的考虑电堆入口或者出口处的电解液SOC,没有综合考虑电解液储罐内所有电解液的SOC情况,导致SOC检测结果不准确,无法充分体现液流电池的实际荷电状态。2、液流电池运行状态参数较多,目前液流电池的电解液流量控制较为单一,仅仅根据输出功率的需求对循环泵进行控制,并未考虑不同电解液温度、SOC、容量衰减率和充放电功率对电解液反应物需求量的不同,导致液流电池无法参考多种运行状态参数智能调控电解液流量,导致循环泵功耗增大,降低液流电池效率。3、在液流电池进行充电时,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。4、液流电池在充放电运行过程中会产生一定热量,现有技术未充分考虑液流电池的散热问题,积聚在液流电池电堆、电解液中的热量若无法尽快释放,长期的热冲击将对液流电池关键材料(电极、双极板、电解液等)、电解液循环系统部件(管件、阀门等)的性能产生危害,降低液流电池的长期运行稳定性。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题的提出,而研制一种液流电池调控方法及其调控系统、液流电池。本专利技术的技术手段如下:一种液流电池调控方法,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;进一步地,所述调控方法还包括如下步骤:步骤F1:获知液流电池当前的电解液温度、SOC、充电功率或放电功率、以及电解液容量衰减率;步骤F2:确定出液流电池当前的电解液温度所属的电解液温度区间、当前SOC所属的SOC区间、当前充电功率所属的充电功率区间或当前放电功率所属的放电功率区间、以及当前的电解液容量衰减率所属的容量衰减率区间;步骤F3:根据确定出的电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间或放电功率区间、以及容量衰减率区间,结合电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间、容量衰减率区间、与最优电解液流量之间的对应关系,或者结合电解液温度区间、SOC区间、放电功率区间、容量衰减率区间、与最优电解液流量之间的对应关系,得出最优电解液流量参数;步骤F4:调整液流电池当前电解液流量为得出的所述最优电解液流量;另外,所述调控方法还包括如下步骤:步骤G1:获知液流电池当前的电解液温度、SOC、充电功率或放电功率、以及电解液容量衰减率;步骤G2:确定出液流电池当前的电解液温度所属的电解液温度区间、当前SOC所属的SOC区间、当前充电功率所属的充电功率区间或当前放电功率所属的放电功率区间、以及当前的电解液容量衰减率所属的容量衰减率区间;步骤G3:根据确定出的电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间或放电功率区间、以及容量衰减率区间,结合电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间、容量衰减率区间、与最优正负极电解液体积差之间的对应关系,或者结合电解液温度区间、SOC区间、放电功率区间、容量衰减率区间、与最优正负极电解液体积差之间的对应关系,得出最优正负极电解液体积差参数;步骤G4:调整液流电池当前正负极电解液体积差为得出的所述最优正负极电解液体积差;另外,所述调控方法还包括如下步骤:步骤H1:检测液流电池SOC;步骤H2:判断液流电池SOC是否置于SOC下限和SOC上限之间,是则执行步骤H3,否则执行H4;步骤H3:保持液流电池电压不变;步骤H4: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;另外,所述调控方法还包括如下步骤:步骤I1:检测液流电池电压、液流电池所包括的各电堆的电压,执行步骤I2;步骤I2:判断任意两个电堆电压之间的差值是否大于等于第一电压阈值,是则执行步骤I3,否则返回步骤I2;步骤I3:当液流电池处于充电状态,降低液流电池的充电电压上限并调整液流电池充电电流,当液流电池处于放电状态,提高液流电池的放电电压下限并调整液流电池放电电流,执行步骤I4;步骤I4:判断任意两个电堆电压之间的差值是否大于等于第二电压阈值,是则液流电池停机,否则返回步骤I2;另外,所述调控方法还包括如下步骤:当液流电池运行时,控制自然散热设备工作,同时检测电解液温度;当所述电解液温度达到温度上限时,启动强制散热设备,当所述电解液温度达到温度下限时,关闭强制散热设备;另外,所述调控方法还包括如下步骤:步骤K1:判断液流电池是否停机,是则执行步骤K2,否则本文档来自技高网
...
一种液流电池调控方法及其调控系统、液流电池

【技术保护点】
一种液流电池调控方法,其特征在于所述调控方法包括如下步骤: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。

【技术特征摘要】
1.一种液流电池调控方法,其特征在于所述调控方法包括如下步骤: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。2.根据权利要求1所述的液流电池调控方法,其特征在于液流电池SOC利用公式计算得出,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。3.根据权利要求1或2所述的液流电池调控方法,其特征在于所述调控方法还包括如下步骤:步骤F1:获知液流电池当前的电解液温度、SOC、充电功率或放电功率、以及电解液容量衰减率;步骤F2:确定出液流电池当前的电解液温度所属的电解液温度区间、当前SOC所属的SOC区间、当前充电功率所属的充电功率区间或当前放电功率所属的放电功率区间、以及当前的电解液容量衰减率所属的容量衰减率区间;步骤F3:根据确定出的电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间或放电功率区间、以及容量衰减率区间,结合电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间、容量衰减率区间、与最优电解液流量之间的对应关系,或者结合电解液温度区间、SOC区间、放电功率区间、容量衰减率区间、与最优电解液流量之间的对应关系,得出最优电解液流量参数;步骤F4:调整液流电池当前电解液流量为得出的所述最优电解液流量。4.根据权利要求1或2所述的液流电池调控方法,其特征在于所述调控方法还包括如下步骤:步骤G1:获知液流电池当前的电解液温度、SOC、充电功率或放电功率、以及电解液容量衰减率;步骤G2:确定出液流电池当前的电解液温度所属的电解液温度区间、当前SOC所属的SOC区间、当前充电功率所属的充电功率区间或当前放电功率所属的放电功率区间、以及当前的电解液容量衰减率所属的容量衰减率区间;步骤G3:根据确定出的电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间或放电功率区间、以及容量衰减率区间,结合电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间、容量衰减率区间、与最优正负极电解液体积差之间的对应关系,或者结合电解液温度区间、SOC区间、放电功率区间、容量衰减率区间、与最优正负极电解液体积差之间的对应关系,得出最优正负极电解液体积差参数;步骤G4:调整液流电池当前正负极电解液体积差为得出的所述最优正负极电解液体积差。5.根据权利要求1或2所述的液流电池调控方法,其特征在于所述调控方法还包括如下步骤:步骤H1:检测液流电池SOC;步骤H2:判断液流电池SOC是否置于SOC下限和SOC上限之间,是则执行步骤H3,否则执行H4;步骤H3:保持液流电池电压不变;步骤H4: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。6.根据权利要求1或2所述的液流电池调控方法,其特征在于所述调控方法还包括如下步骤:步骤I1:检测液流电池电压、液流电池所包括的各电堆的电压,执行步骤I2;步骤I2:判断任意两个电堆电压之间的差值是否大于等于第一电压阈值,是则执行步骤I3,否则返回步骤I2;步骤I3:当液流电池处于充电状态,降低液流电池的充电电压上限并调整液流电池充电电流,当液流电池处于放电状态,提高液流电池的放电电压下限并调整液流电池放电电流,执行步骤I4;步骤I4:判断任意两个电堆电压之间的差值是否大于等于第二电压阈值,是则液流电池停机,否则返回步骤I2。7.根据权利要求1或2所述的液流电池调控方法,其特征在于所述调控方法还包括如下步骤:当液流电池运行时,控制自然散热设备工作,同时检测电解液温度;当所述电解液温度达到温度上限时,启动强制散热设备,当所述电解液温度达到温度下限时,关闭强制散热设备。8.根据权利要求1或2所述的液流电池调控方法,其特征在于所述调控方法还包括如下步骤:步骤K1:判断液流电池是否停机,是则执行步骤K2,否则返回步骤K1;步骤K2:控制液流电池继续对负载和/或电池辅助设备提供电能,所述负载为液流电池正常工作时所连接的负载,执行步骤K3;步骤K3:判断液流电池是否在对负载和/或电池辅助设备提供电能,是则执行步骤K4,否则执行步骤K7;步骤K4:检测液流电池放电功率,执行步骤K5;步骤K5:判断液流电池放电功率是否达到放电功率阈值,是则执行步骤K7或直接结束,否则返回步骤K3;步骤K7:执行漏电强制保护,结束。9.一种液流电池调控系统,其特征在于所述调控系统包括:配置在电堆的正极电解液出口和负极电解液出口的SOC检测装置;所述SOC检测装置在液流电池初始状态下获得电堆的电解液出口的SOC,并每隔预设时间获得电堆的电解液出口的SOC;第三获取单元,用于每隔预设时间来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;第一处理单元,用于根据第三获取单元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SOC检测装置获得的各时间的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。10.根据权利要求9所述的液流电池调控系统,其特征在于所述第一处理单元利用公式计算得出液流电池SOC,式中,Vpi表示由液流电池运行开始...

【专利技术属性】
技术研发人员:叱干婷张华民马相坤吴静波吕善强陈宁
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

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1