全钒液流电池储能电站储液罐气体在线控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电池储能技术领域，特指全钒液流电池储能电站储液罐气体在线控制装置及方法，在储液罐内配置气体检测装置，用于检测储液罐内气体含量，并将采集到的信号转换为电信号传输至控制系统，与设定的气体含量阈值进行比较，当气体含量超过预设的阈值时，通过控制系统开启进气阀与出气阀，然后向储液罐内通入惰性气体进行保护，直至控制系统采集到储液罐内气体含量低于设定的阈值时，关闭进气阀与出气阀，提高了全钒液流电池的能量效率及安全性，延长了使用寿命，通过在线控制系统，能实现进气阀和出气阀的自动控制，准确控制惰性气体用量，避免了气体浪费，从而降低全钒液流电池电站的运维成本，提高储能电站的经济性。

Gas storage on-line control device and method for liquid storage tank of full vanadium liquid flow battery energy storage station

The present invention relates to a battery energy storage technology, energy storage tank gas power line control device and method especially for all vanadium redox flow battery storage configuration gas detection device in the liquid storage tank, for detecting gas content of the liquid storage tank, and converts the collected signals into electrical signals transmitted to the control system, comparison the gas content and setting a threshold, when the gas content exceeds a preset threshold, the control system of the open inlet valve and outlet valve, and then to the liquid storage tank into the inert gas protection, until the control system to collect the gas content of the liquid storage tank is lower than the set threshold, close the inlet valve and outlet valve, improve the energy efficiency and safety of all vanadium redox flow battery, prolongs the service life, through the online control system can realize the automatic control of intake and exhaust valves, accurate control of inert gas The utility model avoids the waste of gas, thereby reducing the operation and maintenance cost of the vanadium liquid flow battery power station and improving the economy of the energy storage station.

【技术实现步骤摘要】
全钒液流电池储能电站储液罐气体在线控制装置及方法
本专利技术涉及电池储能
，特指全钒液流电池储能电站储液罐气体在线控制装置及方法。
技术介绍
全钒液流电池是一种新型大容量储能电池，具有能量转换效率高、运行安全、功率和容量可独立设计、使用寿命长等优点，可作为电网抽水蓄能调峰储能装置的补充，在新能源接入、智能电网建设等领域具有广阔的应用前景。全钒液流电池是将不同价态的钒离子溶液分别作为正极和负极的活性物质，储存在各自的电解液储罐中。正极电解液是V(V)和V(IV)的硫酸溶液，负极电解液是V(III)和V(II)的硫酸溶液。在电池运行过程中，电解液中的空气敏感离子易被氧化，造成正、负极电解液钒离子综合价态升高，使电池充电容量下降，电池循环寿命缩短。专利CN101989660B公开了一种全钒液流储能电池封闭式电解液储液罐的排气系统，该系统用管路沟通封闭式正、负极电解液储液罐上部气室，使其压力平衡。在管路中间设置压力表和气体释放阀，当储液罐上部气室压力超过设定值，气体释放阀会自动打开，向大气排气，使封闭式电解液储液罐的上部气室的压力不再升高，保证电解液储液罐安全可靠地工作，但随着充放电过程的进行，储液罐内产生的O2、H2和CO2等敏感气体会随着电解液流动循环，聚集在储液罐上部气室内，将电解液中空气敏感离子氧化，而且采用封闭式储液罐，上部气室压力的不断升高会对罐体强度产生不利影响。专利CN105428680A公开了一种钒电池电解液储存装置，该装置包括：正极电解液储存罐和负极电解液储液罐，一个内部充有惰性气体的气压平衡装置，气压平衡装置连接设置一个气压感应控制开关，该专利技术的积极效果：用惰性气体平衡装置来平衡正负极电解液之间的气压，同时，惰性气体保护电解液中的钒离子不被氧化，但由于缺乏对惰性气体的精细化控制，存在大量保户气体浪费的问题，而且在运行过程中，存在O2、H2和CO2等敏感气体析出，无法将其从储液罐排除。专利CN206002504U公开了一种用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测装置，通过连接在储液罐上的气体在线检测机构，能在通入惰性保护气体驱赶储液罐内空气的过程中，对罐中气体进行检测与分析，准确控制保护气体的用量，避免气体浪费。但该专利提供的方法是通过手动控制储液罐上阀门开闭进行排气，在大容量全钒液流电池储能电站应用中，由于储液罐数量较多，难以实现对电站内每个储液罐的手动控制。在实际全钒液流电池储能电站应用工况中，还是采用惰性气体对储液罐电解液进行保护，但是要对惰性气体的用量实现精细化的自动控制，因此还需要先进的气体在线控制方法及装置。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提供了全钒液流电池储能电站储液罐气体在线控制装置及方法，采用气体检测装置在线检测储液罐内敏感气体含量，并通过控制系统实现进气阀和出气阀的自动控制，准确控制保护气体用量，避免惰性气体浪费，并能更好地保护电解液，提高全钒液流电池的能量效率，延长使用寿命，从而降低全钒液流电池储能电站的运维成本，提高运行经济性。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：全钒液流电池储能电站储液罐气体在线控制装置，包括控制系统、惰性气体气站、正极储液罐、负极储液罐、正极气体检测装置与负极气体检测装置，正极储液罐与负极储液罐上分别设有进气管路与出气管路，进气管路连接于惰性气体气站，正极储液罐上的进气管路上设有正极进气阀，负极储液罐上的进气管路上设有负极进气阀，正极储液罐上的出气管路上设有正极出气阀，负极储液罐上的出气管路上设有负极出气阀，正极气体检测装置与正极储液罐对应设置，负极气体检测装置与负极储液罐对应设置，正极气体检测装置、负极气体检测装置、正极进气阀、负极进气阀、正极出气阀与负极出气阀分别连接于控制系统。进一步而言，所述正极气体检测装置安装于正极储液罐内壁上，负极气体检测装置安装于负极储液罐内壁上。进一步而言，所述正极气体检测装置与负极气体检测装置均包括氧气含量检测单元、氢气含量检测单元与二氧化碳含量检测单元。进一步而言，所述正极进气阀、负极进气阀、正极出气阀与负极出气阀均采用电动阀。进一步而言，所述惰性气体气站的惰性气体采用高纯氮气或高纯氩气或高纯氖气或高纯氮气、高纯氩气与高纯氖气的混合气体作为保护气。全钒液流电池储能电站储液罐气体在线控制装置的控制方法，步骤如下：步骤一，采用正极气体检测装置与负极气体检测装置在线检测正极储液罐与负极储液罐内敏感气体含量；步骤二，正极气体检测装置与负极气体检测装置将采集到的气体含量信号转换为电信号传输至控制系统；步聚三，控制系统将采集到的电信号与设定的敏感气体含量阈值进行比较；步骤四，当敏感气体含量超过预设的阈值，控制系统向正极进气阀、负极进气阀、正极出气阀与负极出气阀发出开启指令；步骤五，惰性气体气站通过进气管路向正极储液罐与负极储液罐内通入惰性气体驱赶罐内敏感气体；步骤六，直至控制系统采集到正极储液罐与负极储液罐内敏感气体含量低于设定的阈值时，控制系统向正极进气阀、负极进气阀、正极出气阀与负极出气阀发出关闭指令；步骤七，依次循环步骤一至步骤六。本专利技术有益效果：本专利技术采用气体检测装置在线检测储液罐内敏感气体含量，实时获取储液罐内气体状态信息，通过控制系统实现进气阀和出气阀的自动控制，准确控制惰性气体用量，避免了气体浪费，同时能更好的保护储液罐中的电解液，从而提高全钒液流电池的能量效率，延长使用寿命，降低全钒液流电池储能电站的运维成本，提高运行经济性。附图说明图1是本专利技术整体结构示意图；图2是本专利技术工作原理示意图。1.控制系统；2.惰性气体气站；3.正极储液罐；4.负极储液罐；5.正极气体检测装置；6.负极气体检测装置；7.正极进气阀；8.负极进气阀；9.正极出气阀；10.负极出气阀；11.进气管路；12.出气管路。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术的技术方案进行说明。如图1所示，本专利技术所述全钒液流电池储能电站储液罐气体在线控制装置，包括控制系统1、惰性气体气站2、正极储液罐3、负极储液罐4、正极气体检测装置5与负极气体检测装置6，正极储液罐3与负极储液罐4上分别设有进气管路11与出气管路12，进气管路11连接于惰性气体气站2，正极储液罐3上的进气管路11上设有正极进气阀7，负极储液罐4上的进气管路11上设有负极进气阀8，正极储液罐3上的出气管路12上设有正极出气阀9，负极储液罐4上的出气管路12上设有负极出气阀10，正极气体检测装置5与正极储液罐3对应设置，负极气体检测装置6与负极储液罐4对应设置，正极气体检测装置5、负极气体检测装置6、正极进气阀7、负极进气阀8、正极出气阀9与负极出气阀10分别连接于控制系统1。以上所述构成本专利技术基本结构。本专利技术采用这样的结构设置，采用正极气体检测装置5与负极气体检测装置6在线检测正极储液罐3与负极储液罐4内的敏感气体含量，实时获取正极储液罐3与负极储液罐4内的气体状态信息，通过控制系统1实现对正极进气阀7、负极进气阀8、正极出气阀9与负极出气阀10的自动控制，准确控制惰性气体用量，避免了气体浪费，同时能更好的保护正极储液罐3与负极储液罐4中的电解液，从而提高全钒液流电池的能量效率，延长使用寿命，降低全钒液流电池储能电站的运维成本，提高运行经济性。其工作原理：在全钒液流本文档来自技高网...

【技术保护点】
全钒液流电池储能电站储液罐气体在线控制装置，其特征在于：包括控制系统(1)、惰性气体气站(2)、正极储液罐(3)、负极储液罐(4)、正极气体检测装置(5)与负极气体检测装置(6)，所述正极储液罐(3)与负极储液罐(4)上分别设有进气管路(11)与出气管路(12)，所述进气管路(11)连接于惰性气体气站(2)，所述正极储液罐(3)上的进气管路(11)上设有正极进气阀(7)，所述负极储液罐(4)上的进气管路(11)上设有负极进气阀(8)，所述正极储液罐(3)上的出气管路(12)上设有正极出气阀(9)，所述负极储液罐(4)上的出气管路(12)上设有负极出气阀(10)；所述正极气体检测装置(5)与正极储液罐(3)对应设置，所述负极气体检测装置(6)与负极储液罐(4)对应设置，所述正极气体检测装置(5)、负极气体检测装置(6)、正极进气阀(7)、负极进气阀(8)、正极出气阀(9)与负极出气阀(10)分别连接于控制系统(1)。

【技术特征摘要】
1.全钒液流电池储能电站储液罐气体在线控制装置，其特征在于：包括控制系统(1)、惰性气体气站(2)、正极储液罐(3)、负极储液罐(4)、正极气体检测装置(5)与负极气体检测装置(6)，所述正极储液罐(3)与负极储液罐(4)上分别设有进气管路(11)与出气管路(12)，所述进气管路(11)连接于惰性气体气站(2)，所述正极储液罐(3)上的进气管路(11)上设有正极进气阀(7)，所述负极储液罐(4)上的进气管路(11)上设有负极进气阀(8)，所述正极储液罐(3)上的出气管路(12)上设有正极出气阀(9)，所述负极储液罐(4)上的出气管路(12)上设有负极出气阀(10)；所述正极气体检测装置(5)与正极储液罐(3)对应设置，所述负极气体检测装置(6)与负极储液罐(4)对应设置，所述正极气体检测装置(5)、负极气体检测装置(6)、正极进气阀(7)、负极进气阀(8)、正极出气阀(9)与负极出气阀(10)分别连接于控制系统(1)。2.根据权利要求1所述的全钒液流电池储能电站储液罐气体在线控制装置，其特征在于：所述正极气体检测装置(5)安装于正极储液罐(3)内壁上，所述负极气体检测装置(6)安装于负极储液罐(4)内壁上。3.根据权利要求1所述的全钒液流电池储能电站储液罐气体在线控制装置，其特征在于：所述正极气体检测装置(5)与负极气体检测装置(6)均包括氧气含量检测单元、氢气含量检测单元与二氧化碳含量检测单元。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李爱魁，王茜，刘娅婷，王伟，袁晓冬，冯万兴，周盛，马跃江，蔡炜，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，国网江苏省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：湖北,42