一种具有在线电解液再生功能的液流电池系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种具有在线电解液再生功能的液流电池系统，包括若干个正极储液罐和若干个负极储液罐；若干正极储液罐和负极储液罐均通过第一管道与电堆连接，并向电堆输送电解液；电堆通过第二管道与若干正极储液罐和负极储液罐连接并向若干正极储液罐和负极储液罐提供电解液；若干正极储液罐和负极储液罐均通过第三管道与电池再生模块连接并向电池再生模块提供电解液。本实用新型专利技术提供的具有在线电解液再生功能的液流电池系统，仅对电解液正极或负极储液罐数量进行优化，对管路加设阀门和接口可以实现对全钒液流电池储能系统的电解液进行再生；采用多个小储液罐并联的方式替代大储液罐，有利于电池系统功率的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有在线电解液再生功能的液流电池系统
本技术涉及液流电池领域，尤其涉及一种具有在线电解液再生功能的液流电池系统。
技术介绍
伴随经济与社会的高速发展，能源危机和环境问题日益突出，发展可再生清洁能源成为国际上关注的热点；风力发电和太阳能发电作为可再生能源，具有清洁、环保的优势，获得了大力的发展；但是受限于气候、地域、天气等因素，风力发电和太阳能发电表现出间歇性和不稳定性；此外随着新能源发电装机容量的增大，其并网给现有的电网系统带来冲击，甚至出现大量弃风、弃光现象；将储能技术与新能源发电相结合，可以有效的解决以上问题，保证新能源发电的连续性和稳定性并实现新能源发电的平稳入网。在诸多储能技术中，全钒液流电池作为一种大规模储能电池，具有功率设计和容量设计独立的独特优势；而电池在充放电过程中，活性物质仅在介质中发生离子价态的变化，不会发生相变，因此表现出超长的循环寿命；由于全钒液流电池的活性物质是以水溶液形式存在，因此表现出高度的安全性，没有燃烧爆炸的风险；因此全钒液流电池被广泛应用于新能源发电领域。全钒液流电池充放电过程中，受到正负极电解液中各种离子浓度差异和电场的作用，正负极电解液中的钒离子和氢离子携带不同量的水分子穿过隔膜到达另外一极，引起自放电，并导致电池电解液会产生体积变化和浓度变化，最终导致电解液中有效活性电对浓度降低引起容量衰减；此外，充放电过程中还存在少量的副反应，也是导致钒液流电池电解液容量衰减的原因；因此全钒液流电池的电解液需要定期更换或者进行“再生”才能保证系统的容量的稳定输出；为了能够实现系统电解液“再生”顺利进行，保证系统在不停机的状态下即可实现电解液的“再生”工作，本专利设计了一种储能系统，该系统的设计适用于多台全钒液流电池储能系统分散分布的应用场景；在该场景中，有2台或以上的中小型功率的全钒液流电池储能系统，无需对每台储能系统配备专有的电解液再生装置，只需要一台移动柜式的具有在线电解液再生功能的液流电池系统，即可实现对场景中所有的钒液流储能系统进行电解液再生工作；本技术中的中小型全钒液流电池储能系统是指功率在几个千瓦至几十千瓦之间，而在系统设计上，无需对电池的管理系统增加过多的指令，即可实现在线电解液再生；对于中小型全钒液流电池系统，过于复杂的BMS功能设计，会增加BMS的复杂程度，增加管理系统成本；为了实现电解液再生的在线工作，专利对电池系统结构进行了设计，增加储液罐和管路数量来实现部分电解液从系统中隔离处理，可以分步完成所有电解液的再生工作。在专利的检索中，未发现类似功能和目的的系统设计；检索到专利CN102148388A一种氧化还原液流电池系统，采用多储液罐结构设计，是用于降低全钒液流电池漏电电流，目的和功能与本专利不同，而且该专利中的分割储液罐或者多个储液罐之间，都是断开连接的，仅在特定条件下短时间接通。专利CN102148388A公开一种氧化还原液流电池系统，涉及一种可以减小氧化还原液流电池漏电电流、改善电池充放电性能的新型电池系统；采用将正、负极储液罐分别用隔板完全隔离成上下两部分，当上部电解液储存量达到一定程度，开启上下部分的接口，将上部电解液输送至下部，继续进行充放电工作；该设计中，储液罐之间是断开连接的，设计的目的是消除漏电电流，因此结构并不能满足在线进行电解液再生的目的。专利CN103928697B公开一种具有紧急备用电源功能的液流电池系统,采用给电池系统配备备用正负极储液罐，来实现液流电池紧急停电后，作为备用电能，但是其功能并未涉及对电解液进行再生。综上，现有电池系统普遍存在以下问题：1.需对每台储能系统配备专有的电解液再生装置2.不能满足在线进行电解液再生的目的；因此，针对现有电池系统能满足在线进行电解液再生的目的以及未涉及对电解液进行再生等问题，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本技术为解决现有电池系统能满足在线进行电解液再生的目的以及未涉及对电解液进行再生等问题，提供了具有在线电解液再生功能的液流电池系统。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：提供了一种具有在线电解液再生功能的液流电池系统，包括若干个正极储液罐和若干个负极储液罐；若干所述正极储液罐和负极储液罐均通过第一管道与电堆连接，并向所述电堆分别输送正极电解液和负极电解液；所述电堆通过第二管道与若干所述正极储液罐和负极储液罐连接，并向若干所述正极储液罐提供正极电解液和向若干所述负极储液罐提供负极电解液；若干所述正极储液罐和负极储液罐均通过第三管道与电池再生模块连接并向所述电池再生模块分别提供正极电解液和负极电解液。进一步地，若干所述正极储液罐分别通过管道与所述电堆连接。进一步地，若干所述负极储液罐分别通过管道与所述电堆连接。进一步地，若干所述正极储液罐由正极储液总成罐通过隔板分隔形成。进一步地，若干所述负极储液罐由负极储液总成罐通过隔板分隔形成。进一步地，若干所述正极储液罐均垂直或平行于地平面设置。进一步地，若干所述负极储液罐均垂直或平行于地平面设置。进一步地，所述电池再生模块通过第四管道将价态调整后的正极电解液和负极电解液输送至若干所述正极储液罐和若干所述负极储液罐。进一步地，所述第一管道、第二管道、第三管道以及第四管道上均设有阀门和接口。进一步地，若干所述负极储液罐与若干所述正极储液罐的数量相同。本技术适用于中小型的全钒液流电池储能系统；对于全钒液流电池储能系统中的正极或者负极储液罐，采用将单一储液罐分成多个小型储液罐；正极或者负极储液罐之间的管路连接采用并联方式并汇入总管中与电池系统连接；正极或者负极储液罐之间还加设了阀门和接口，在需要的时候可以断开与电池系统的连接，但是不影响电池系统正常工作；正极或者负极储液罐之间加设的阀门和接口，在断开与电池系统的连接后，可与电解液再生系统连接，对储罐中的电解液进行再生工作；这样的设计的电池系统，无需每套都配专用再生系统而导致成本增加，明显降低分散分布的钒液流储能系统的电解液再生成本；本使用新型专利中，设计结构简单，无需增加复杂的电池系统BMS的管理策略，即可实现电池系统不停机状态下，电解液的再生工作。本技术采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：本技术提供的具有在线电解液再生功能的液流电池系统，仅对电解液正极或负极储液罐数量进行优化，对管路加设阀门和接口，无需在BMS上增加更复杂的管理策略，即可以实现对全钒液流电池储能系统的电解液进行再生，更加简便；采用多个小储液罐并联的方式替代大储液罐，尽管增加了部分储液罐成本，但是更小的储罐有利于正极或负极电解液储罐中，进口处高SOC电解液与储罐中电解液进行混合，使得电解液储罐进口处和出口处的SOC差异减小，使得管路中流动的电解液的SOC值一致性提高，有利于电池系统功率的稳定性；减小储液罐体积，还有利于系统部件的运输、搬运、组装和维护。附图说明图1为本技术具有在线电解液再生功能的液流电池系统中正极储液罐和负极储液罐采用分体设置的布置连接示意图；图2为本技术具有在线电解液再生功能的液流电池系统中采用正极储液总成罐和负极储液总成罐的布置连接示意图；图3为本技术具有在线电解液再生功能的液流电池系统中采用正极储液总成罐的水平布置连接示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有在线电解液再生功能的液流电池系统，其特征在于，包括若干个正极储液罐(1)和若干个负极储液罐(2)；若干所述正极储液罐(1)和若干个所述负极储液罐(2)均通过第一管道(3)与电堆(4)连接，并向所述电堆(4)分别输送正极电解液和负极电解液；所述电堆(4)通过第二管道(5)与若干所述正极储液罐(1)和负极储液罐(2)连接，并向若干所述正极储液罐(1)提供正极电解液和向若干所述负极储液罐(2)提供负极电解液；若干所述正极储液罐(1)和负极储液罐(2)均通过第三管道(6)与电池再生模块连接并向所述电池再生模块分别提供正极电解液和负极电解液。

【技术特征摘要】
1.一种具有在线电解液再生功能的液流电池系统，其特征在于，包括若干个正极储液罐(1)和若干个负极储液罐(2)；若干所述正极储液罐(1)和若干个所述负极储液罐(2)均通过第一管道(3)与电堆(4)连接，并向所述电堆(4)分别输送正极电解液和负极电解液；所述电堆(4)通过第二管道(5)与若干所述正极储液罐(1)和负极储液罐(2)连接，并向若干所述正极储液罐(1)提供正极电解液和向若干所述负极储液罐(2)提供负极电解液；若干所述正极储液罐(1)和负极储液罐(2)均通过第三管道(6)与电池再生模块连接并向所述电池再生模块分别提供正极电解液和负极电解液。2.根据权利要求1所述的具有在线电解液再生功能的液流电池系统，其特征在于，若干所述正极储液罐(1)分别通过管道与所述电堆(4)连接。3.根据权利要求1所述的具有在线电解液再生功能的液流电池系统，其特征在于，若干所述负极储液罐(2)分别通过管道与所述电堆(4)连接。4.根据权利要求1所述的具有在线电解液再生功能的液流电池系统，其特征在于，若干所述正极储液罐(1)由正极储...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏秀丽，杨霖霖，刘归，丁俊，潘国梁，吴晓峰，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31