液流电池模块化单元及液流储能系统技术方案

技术编号:23403044 阅读:17 留言:0更新日期:2020-02-22 15:01
本发明专利技术涉及液流电池单元及系统,本发明专利技术第一方面提供一种液流电池模块化单元,包括电堆模块、输送组件和监测组件,其中:所述输送组件包括正极泵、负极泵、阀和连接至外部所需的管件;所述监测组件包括:压力传感器(4),用于探测电堆进液口的压力;监测装置(5),用于监测/显示电堆模块的压力、温度和电压。本发明专利技术第二方面涉及运用该模块化单元的液流电池系统。模块单元既可单独使用,也可作为规模化系统集成所需的模块化标准单元,此单元具有集成度高、占地小、维护简便、安装调试快捷、易于控制管理等优点。

Modular cell of liquid flow battery and liquid flow energy storage system

【技术实现步骤摘要】
液流电池模块化单元及液流储能系统
本专利技术涉及液流储能系统,更具体地涉及全钒液流储能系统。
技术介绍
可再生能源的开发利用日益被重视,并且应用越来越广泛。但是其具有随机性、波动性、不可调控等特点,接入电网后进而引发电网电压和频率的波动,影响电网的安全、稳定运行。全钒液流储能电池系统由电堆单元、电解液、电解液储存单元、管道输送系统、BMS(电池管理系统)等组成。由于其具有容量高、容量配置灵活、循环寿命长、安全环保等特点,现在广泛应用于风光互补、削峰填谷、智能微网、应急电源等领域。通过引入全钒液流储能系统,可以有效提高电力系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动、降低用电成本、提高电力设备利用率等,促进可再生能源的并网和使用。现有的大型液流储能系统如兆瓦级的储能系统,通过电堆集成,主管细分支管,且一支管连接几个电堆,其管路连接一般都比较复杂,现场安装比较费时。而且,当其中一个子电堆出现故障时,需要停掉整个系统,在更新故障单元时,工作量也比较大。其次,现有的多电堆液流储能系统,通常是配一个正极电解液储罐和一个负极电解液储液罐,二者分别配套一个输送泵,泵的功率都很大,管路的设计是采用从主管开始一分二、二分四、四分八的2n型结构逐级分支连接到电堆的进出液口,这种布管方式很难保证每个电堆进出口的压力均衡,导致各个电堆的电压不一致,使得电堆自放电。中国专利申请CN201720236031采用在全钒液流储能电站的循环管路中并联旁通管路及增加流量控制阀来达到平衡流量,使串联的多个电堆电压均衡,减小自放电的目的。但对于电堆数量较多的大型储能系统,增加的旁通管路会很多、系统占地面积也更大。正负极各一台泵、如果泵出现故障,则整个系统都无法运行。采取这种布管方式的劣势在于占地大、成本高、现场接管耗时多、且出现故障时,维修十分麻烦,不适于模块化、批量化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是解决现有液流电池系统更换、维护单个电堆工作量大,影响整个系统工作的问题。根据本专利技术的液流电池模块化单元,包括电堆模块、输送组件和监测组件,其中:所述输送组件包括正极泵、负极泵、阀和连接至外部所需的管件;所述监测组件包括:压力传感器,用于探测电堆进液口的压力;监测装置,用于监测/显示电堆模块的压力、流量和电压。在一种具体实施方式中,每一个所述电堆模块由两个子电堆构成,每一个模块化单元设有四个泵,分别作为两个子电堆的正极泵和负极泵。在一种具体实施方式中,所述监测装置可以同时显示两个子电堆的压力、流量和电压。在一种具体实施方式中,所述液流电池模块化单元还包括底座、外壳、防漏装置和散热装置中的一种或多种。在一种具体实施方式中,所述管件包括进出液支管组件,将模块单元与液流储能系统的进出液主管连接,所述进出液支管组件由活接、三通、堵头和直管组成。本专利技术第二方面,还提供一种液流储能系统,包括一个正极储液罐、一个负极储液罐和一个电堆架,包括上述液流电池模块化单元。本专利技术提出的方案,将电堆、电堆底座、泵、电堆监测装置、附属管路集成为一个模块化标准单元,此模块单元既可单独使用,也可作为规模化系统集成所需的模块化标准单元,此单元具有集成度高、占地小、维护简便、安装调试快捷、易于控制管理等优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本专利技术的一个液流电池模块化单元的轴测图;图2是用于本专利技术的安装有进出液主管的电堆架轴测图;图3a和3b分别是具体实施例的进液支管组件和出液支管组件的轴测图;图4是根据本专利技术的一个储能系统总装图。其中,1a—电堆模块化单元、1—电堆模块(或称电堆)、2—泵、2a—进液支管组件、3—单元底座、3a—出液支管组件、4—压力传感器、5—监测装置、6—正极进液主管、7—负极进液主管、8—正极出液主管、9—负极出液主管、10—电堆架、11—线缆桥架。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明,其中,附图仅用于示例性说明,表示的仅是示意图,而非实物图,不能理解为对本专利的限制;为了更好地说明本专利技术的实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。如图1所示,根据本专利技术的液流电池模块化单元1a包括:电堆1、输送组件和监测组件,其中:输送组件包括用于为电解液提供循环动力的正极泵和负极泵、控制与外部管路通/断的阀和用于实现与外部管路连通所需的管件;监测组件包括用于探测电堆进液口压力的压力传感器4和用于监测/显示电堆模块压力、温度和电压的监测装置5。本专利技术中,每个单元的正、负皆配备一个泵,可以是交流泵或者直流泵,优选使用直流泵,直流具有功耗小、体积小、低噪音、安全性高、寿命长等优势。泵的功率根据电堆单元的规格选择,一般在200-550W之间。为每个模块提供独立的泵具有优势效果,首先,可以在系统处于在线状态对其中一个或一部分模块单元进行通、断处理,不会造成其他单元的压力波动。其次是安装、拆卸非常方便。再者,在所有模块单元均能正常工作的情况下,也可以根据电量产生的大小调整工作状态模块单元的数量,例如,在电量较大时采用全负荷,在电量产生较小时关掉一部分模块单元。优选的实施方式中,各模块单元与电池系统的总控制装置电连接和通信连接,这样,用总控制装置即可以控制各单元的泵操作。同样地,也将上述监测装置与总控制装置电连接和通信连接,以致在总控制装置中即可读取各模块的参数信息。为此,为每一个模块单元陪备一个线束端口,在装配系统时,将线束端口与系统的线束端口插接即可。本专利技术的模块单元优选装配底座,底座的结构一方面要与下述电堆架的结构相匹配,使得安装后的单元稳固、易安装。底座上优选带有适合叉车的叉杆进行搬运的结构。模块单元还可以带有外壳,起到防护模块单元电堆的作用,单元中的检测装置可以设计在外壳外面,或者在安装外壳的情况下可以读取到检测装置显示的信息。另外,为每一单元提供一个防漏装置通常是需要的,电堆在搬运或者长期使用后难免出现漏液现象,而电解液经常具有一定的腐蚀性,因此防漏装置通常是耐腐蚀材料制成,例如不锈钢,或者施加有特种涂层的材料。防漏装置可以是单独的接液盘,其放置在底座上,也可以通过连接件固定在底座上。一种优选的方案是将防漏装置与底座一体成型。在一个具体实施例中,在将上述模块单元装配成液流电池系统时,将电堆1固定在电堆底座3上,再将泵2固定在电堆底座3上,在泵2出液口法兰后端与电堆进液口之间的管路上安装压力传感器4,用于监测电堆的进液口压力,在电堆的前面安装有监测装置5;然后将电堆的各个进出液管道制作完成,构成储能系统中的一个组件1a,此组件1a可以作为大型储能系统本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种液流电池模块化单元,其特征在于,包括电堆模块(1)、输送组件和监测组件,其中:/n所述输送组件包括正极泵、负极泵、阀和连接至外部所需的管件;/n所述监测组件包括:压力传感器(4),用于探测电堆进液口的压力;监测装置(5),用于监测和或/显示电堆模块(1)的压力、温度和电压。/n

【技术特征摘要】
1.一种液流电池模块化单元,其特征在于,包括电堆模块(1)、输送组件和监测组件,其中:
所述输送组件包括正极泵、负极泵、阀和连接至外部所需的管件;
所述监测组件包括:压力传感器(4),用于探测电堆进液口的压力;监测装置(5),用于监测和或/显示电堆模块(1)的压力、温度和电压。


2.根据权利要求1所述的液流电池模块化单元,其中,每一个所述电堆模块由两个子电堆构成,每一个模块化单元设有四个泵,分别作为两个子电堆的正极泵和负极泵。


3.根据权利要求2所述的液流电池模块化单元,其中,所述监测装置(5)可以同时显示两个子电堆的压力、温度和电压。


4.根据权利要求1所述的液...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄涛余龙海史小虎熊建新姜鹏
申请(专利权)人:湖南钒谷新能源技术有限公司
类型:发明
国别省市:湖南;43

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