一种全钒液流电池储能功率优化分配控制方法技术

本发明专利技术公开了一种全钒液流电池储能功率优化分配控制方法，其包括以下步骤：将不同于所述全钒液流电池的电解液的换热液用来间接获取和/或散发全钒液流电池的电解液热量，以便将源自电解液的热量提供给热量利用机构，在所述热量利用机构中将该热量作为一次能源直接用于加热相应生产对象；将所述全钒液流电池产生的电力提供给热量利用机构，使得所述电力能够以非换能的方式直接用于所述热量利用机构的其他至少一项功能。构的其他至少一项功能。构的其他至少一项功能。

【技术实现步骤摘要】
一种全钒液流电池储能功率优化分配控制方法


[0001]本专利技术涉及电池控制管理
，特别涉及一种全钒液流电池储能功率优化分配控制方法。

技术介绍

[0002]目前工业上或者风电、水电等大型发电设施所使用的储能电池有许多选择，液流电池如全钒液流电池就是属于液流电池中较为热门的一种电池。其放电的基本原理是利用钒离子的几个价态(二价、三价、四价和五价)之间的氧化还原反应形成电子的流动从而放电，因其主要电能来源物质为电解液，所以全钒液流电池所能提供或储存的能量多少取决于电解液储存容积的大小。在钒液流电池放电过程中，正负极电解液分别从各自的电解液储存罐流入反应电极室，反应电极室由正极集流体和负极集流体外加设置在两者中间作为隔离作用的隔膜组成，在反应电极式发生氧化还原反应放电后，正负极电解液各自返回储罐，如此不断循环，实现持续放电。
[0003]钒液流电池在发生氧化还原反应放电时，会产生一定的热量，这些热量一般会被流动的电解液带回到储罐中，在钒液流电池长时间循环放电的过程中储罐内的电解液温度会逐渐上升。钒电解液的最佳使用温度范围为0℃～45℃，当温度高于45℃时，正极电解液内含有的五价钒离子将会形成大量沉淀影响钒液流电池的放电效率；当温度低于0℃时(例如钒液流电池被使用于严寒地区时)，正负极电解液中的钒离子也会因为溶解度随温度下降之原因析出晶体。因此保证钒电解液温度稳定在最佳使用温度范围内对钒液流电池的良性使用大有裨益。
[0004]CN 205828544 U技术专利提供了一种利用导热板、散热风扇的风冷式电解液温度控制器，但使用风冷方式的缺点在于：风冷的传热系数较低，且冷却的时间较长，另外受环境温度的影响，经常性的需要引入例如像冷干机或制冷剂一类的辅助降温设备，增加能耗的同时占据了更多的空间。CN202651271U技术专利介绍了一种利用导热管道、冷却水的水冷式电解液温度控制器，此种采用水冷方式的缺陷在于：为达到水冷的要求，需要设置冷却塔等较为大型的设备，且存在环境温度过高时水冷效果大大下降的问题。现有技术还也能够解决在严寒地区使用钒液流电池时电解液温度过低而导致溶质析出的问题，另外现有技术没有提出将换热液换出的热量适应性地利用于同时需要热量与电量的孵化或育种装置的思路。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中未能解决的全钒液流电池热电联用的操作与控制问题，本专利技术公开了一种全钒液流电池储能功率优化分配控制方法，其包括以下步骤。
[0006]将不同于全钒液流电池的电解液的换热液用来间接获取和/或散发全钒液流电池的电解液热量，以便将源自电解液的热量提供给热量利用机构，在热量利用机构中将该热量作为一次能源直接用于加热相应生产对象；将全钒液流电池产生的电力提供给热量利用
机构，使得电力能够以非换能的方式直接用于热量利用机构的其他至少一项功能。
[0007]此技术方案优点在于：采用全钒液流电池热电联用的方式，使得热量机构可以同时利用全钒液流电池的放电产生的热量和电量，节省了额外的电热设备，减少成本，降低能耗。同时由于采用电池供电，热量利用机构可以灵活摆放、不受电线束缚，还可以用于电网欠发展地区。液流电池采用电解液作为电力的主要来源，其工作时需要对大量电解液在管道内进行不断地循环流动以发生反应产生电量，并且由于钒离子在高温情况下会产生沉淀降低电池使用效率，电解液的最佳使用范围为0～45℃。因此全钒液流电池电解液本身需要降温的特性要求配备制冷设备，而本专利技术至少可以很大程度上缩减制冷需求，甚至不需要制冷。另外，由于全钒液流电池电解液适宜使用温度可以在37℃左右，而一些动物或植物的发育适宜温度恰好是37℃这一特殊温度左右，上述的两种温度恰好完美地契合，因此采用全钒液流电池热电联用的孵化或育种装置可以在使用电池发出的电力维持其内部例如照明通风设备正常运行的同时，利用温度契合的电解液内的热量传输到孵化或育种装置内部以维持适宜的发育温度并且几乎无需额外调温，这决定了本专利技术的控制系统至少在一定情况下是非常简单的。该系统自持能力强适用性广泛的原因例如还在于，其工作产生的余热温度范围适宜室内加热和生产生活加热。联合利用电池热量与电量的方案也曾出现于其他动力或储能电池，但是利用大量电解液循环流动至电堆反应作为能量来源的全钒液流电池与采用传统结构电解液一般不进行循环流动的传统蓄电池相比，其流出的具有流体性质的电解液更加适宜在换热机构中将热量传递给换热液，而这点是较为封闭的传统蓄电池所不具备的。液流电池电解液热量不足以使得水沸腾，将此热量直接用于调节室温或用于生产目的反而是比较适当的做法，因此本专利技术“将热量作为一次能源”意味着减少了调温复杂性，而产热同时伴生的电量还可以支持该热量利用机构的其他用电设备工作，这种方式明显不同于燃料电池。燃料电池温度很高，甚至可能高达1000摄氏度，其余热回收需要非常复杂的系统，还需要避免氢气泄露带来的爆炸风险。并且燃料电池比能量很高，这就意味着不需要很多的燃料即可完成较大的发电，如果利用燃料液体流动作为热量来源，在需要持续对热量理由机构进行加热的情况下，会造成大量产生的电力无处使用。而本专利技术余热作为一次能源直接使用的方式明显不同于燃料电池的余热回收系统。
[0008]优选地，其他至少一项功能是借助于热量利用机构的用电设备来达成的，用电设备中至少一个是具有可调节用电负荷性质的。
[0009]此技术特征优点在于：用电设备电量来自于电池，并且通过调节用电设备的用电负荷可以间接调节热量利用机构所能从换热液中利用到的源自于电解液的热量大小，使得至少在一部分情况下节省了额外调温的控制器及相关实施设备的同时用电设备受电工作功率也可以按需调整。由于燃料电池比能量很高，调节用电设备用电负荷的方式在燃料电池上产生热量变化的反馈并不明显，因此采用调节用电负荷的方式来调节利用热量的大小在燃料电池上是不能或很难实现的。而本专利技术采用调节用电设备来间接调节热量的方式明显不同于燃料电池的余热回收系统。
[0010]优选地，热量利用机构至少在部分工作时间段内是以无需额外升温或至少无需额外大幅度升温的方式来直接使用换热液从全钒液流电池的电解液所获取的热量的。
[0011]此技术特征优点在于：利用较为恒温的换热液加热热量利用机构，至少在一部分情况下节省了额外电加热设备的使用成本及能耗，另外使用换热液可以避免直接使用电解
液加热可能带来的泄露使得生产对象被毒化的问题。燃料电池的燃料温度很高，并且由于比能量高，同等满足用电需求的情况下燃料使用也比较少，不利于在换热机构中与换热液换热，就算直接利用燃料对热量利用机构进行加热，除开高温的燃料可能会对需求常温加热的生产对象造成的影响之外，含有化学毒性的燃料可能泄露并造成生产对象被毒化。而本专利技术采用换热液换热的操作将余热作为一次能源直接使用的方式明显不同于燃料电池的余热回收系统。
[0012]优选地，热量利用机构还设有辅助调温设备，其能够利用全钒液流电池的电解液温度的峰值和谷值按照追踪热量利用机构的用热需求的方式保持换热液的温度。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全钒液流电池储能功率优化分配控制方法，其特征在于，将不同于所述全钒液流电池(100)的电解液的换热液用来间接获取和/或散发全钒液流电池的电解液热量，以便将源自电解液的热量提供给热量利用机构，在所述热量利用机构中将该热量作为一次能源直接用于加热相应生产对象，将所述全钒液流电池(100)产生的电力提供给热量利用机构，使得所述电力能够以非换能的方式直接用于所述热量利用机构的其他至少一项功能。2.根据权利要求1所述的分配控制方法，其特征在于，所述其他至少一项功能是借助于所述热量利用机构的用电设备(22)来达成的，所述用电设备(22)中至少一个是具有可调节用电负荷性质的。3.根据权利要求1所述的分配控制方法，其特征在于，所述热量利用机构至少在部分工作时间段内是以无需额外升温或至少无需额外大幅度升温的方式来直接使用所述换热液从全钒液流电池(100)的电解液所获取的热量的。4.根据权利要求1所述的分配控制方法，其特征在于，所述热量利用机构还设有辅助调温设备(20)，其能够利用全钒液流电池(100)的电解液温度的峰值和谷值按照追踪所述热量利用机构的用热需求的方式保持所述换热液的温度。5.根据权利要求1所述的分配控制方法，其特征在于，所述热量利用机构还设有独立蓄电池(21)，其能够储存所述全钒液流电池(100)的超出所述用电设备功率之外的电力，用以调节或保持...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，魏达，于良中，杨国宇，
申请(专利权)人：佛山市思正能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：