一种用于全钒液流电池储能模块装置的电压均衡控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及了一种用于全钒液流电池储能模块装置的电压均衡控制方法，至少包括外部控制器，其中所述外部控制器被编程以执行至少以下步骤：所述外部控制器借助于电池储能装置自身的测温装置实时确定电池正负极反应区域内至少一侧的电解液温度；所述控制装置借助于控制器自身的测温装置实时判断储能装置的外界环境温度；所述控制装置将结合实时电流和/或电压值判断系统用电负荷；所述控制装置将依照上述步骤确定系统的实时发电量并计算同时期的系统产热量，外部控制装置依据产热量对不同工况下的储能装置实行轮作式的换热调节，并在提前规划热量管理，利用负反馈机制调整温度的基础上参照热量与电量间的非线性关系来确立对应工况下的合适电量。

【技术实现步骤摘要】
一种用于全钒液流电池储能模块装置的电压均衡控制方法
本专利技术涉及液流电池
，尤其涉及一种用于全钒液流电池储能模块装置的电压均衡控制方法。
技术介绍
全钒液流电池是一种以钒为活性物质呈循环流动态的氧化还原电池。钒电池电能以化学能的方式储存在不同价态钒离子的硫酸电解液中，通过外界泵把电解液压入电池反应堆内，在机械力作用下，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，采用质子交换膜作为电池组的隔膜，电解液溶液平行流过电极表面并发生电化学反应，通过双电极板收集和传导电流，从而使得储存在溶液中的化学能转换成电能。现有的全钒液流电池在进行充、放电反应过程中由于化学变化产生热量将导致电解液的温度升高，其温度过高会使溶液蒸发增大，环境恶化和能耗升高从而影响电池的使用性能，温度若过低则其渗透力降低，电解液的内阻增大，扩散程序降低，电化学反应变缓，从而降低电池容量。CN109841927A公开了一种适用于高寒地区的电动汽车动力电池热管理装置，其包括保温箱体、冷却装置、电池温度检测元件和控制处理器模块：在使用时，将电池安置到保温箱体内的电池放置部，使得冷却装置的吸热部和电池温度检测元件贴在电池上；当工作时，电池的温度高过预设值时，电池温度检测元件将信号传递给控制处理器模块，然后控制处理器模块控制冷却装置开始冷却工作，冷却装置的吸热部将热量吸收，并将废热传递给散热部，然后散热部将废热挥散到保温箱体外界；当电池温度低于预设值时，电池温度检测元件将信号传递给控制处理器模块，然后控制处理器模块控制冷却装置停止冷却工作，那么电池持续发热所产生的热量积累在保温箱体。该专利的设计仍然存在以下几个技术问题中的至少一个：1.该方式虽然实现了对电解液温度的控制，并作了简单的热量回收，但热量利用途径单一；2.没有根据电池充放电阶段的实际运行工况及运行环境作针对性地温度调节及控制，可能会造成不必要的调控过程及更多的资源浪费；3.在一些特殊地域或大温差环境条件下，没有依据储能电池系统反应过程中的热量变化对电量作相应的调整以满足各工况下适宜的电量需求。此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于专利技术人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。
技术实现思路
针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种用于全钒液流电池储能模块装置及其电压均衡控制方法，其中钒液流可选择性通断地连接于反应电堆，所述方法的具体装置除反应装置外，包含检测装置、对电解液进行温度调节并作热量管理的热量管理装置以及用于调节整个系统运行方式的控制器。通过检测装置检测电池反应装置的充放电状态，将检测装置采集到的信息传递给外部控制器，外部控制器基于检测装置提供的充放电信号来控制热量管理装置的启动与停止，所述热量管理装置中设有用于储存并利用电解液热量的储热罐，其中，所述储热罐中预设有用于与电解液间接接触而不互溶的方式交换热量的液态储热介质，所述承装用于储存电解液热量的液态储热介质的热储罐通过非液流混流方式的物理接触实现对从电解液中获取的热量集中管理及多向利用，同时外部控制器根据热量与电量间的非线性关系来确定各工况下合适的电量，进而确保储能系统高效且独立的运转。本专利技术还涉及一种用于全钒液流电池储能装置的电压均衡控制方法。优选地，所述方法能够通过外部控制器来控制全钒液流电池储能装置的工况，其中所述控制器被编程以执行至少以下步骤：S1.所述用于控制全钒液流电池储能装置工况的外部控制器借助于电池储能装置自身的测温装置实时确定电池正负极反应区域内至少一侧的电解液温度；S2.所述用于控制全钒液流电池储能装置工况的外部控制器借助于控制器自身的测温装置实时判断储能装置的外界环境温度；S3.所述可用于控制全钒液流电池储能装置工况的外部控制器将结合实时电流和/或电压值判断系统用电负荷；所述用于控制全钒液流电池储能装置工况的外部控制器将依照上述步骤确定系统的实时发电量，并依据所得发电量计算同时期的系统产热量，外部控制器依据产热量对不同工况下的储能装置实行轮作式的换热调节，其次，外部控制器在提前规划热量管理，利用负反馈机制调整温度的基础上参照热量与电量间的非线性关系来确立对应工况下的合适电量。此技术方案的优点在于：本专利技术中外部控制器依据产热量对不同工况下的储能装置实行轮作式的换热调节，一定程度上减少了额外资源的浪费，节约了成本，且此种调节方式能在维持用于控制整个储能电站和/或调峰基站稳步运行的其余电子电力设备保证自身功率功能稳定输出的同时，确保整个储能系统中作为主要能量来源的全钒液流电池反应装置的平稳运行，从而实现对整个储能系统产生的热量多途径的利用，此外，利用热量与电量间的非线性关系对储能系统进行调节，能够保证在任意工况下储能装置平稳运行的同时输出适宜的电量，即利用两者间的非线性关系相互制约从而保证储能系统处于最佳的运行状态。优选地，位于负极半电池反应区域内的一测温装置被设置于负极半电池反应电堆或负极电解液储存罐或负极电解液循环管路中以直接测得所述负极电解液温度，位于正极半电池反应区域内的一测温装置被设置于正极半电池反应电堆或正极电解液储存罐或正极电解液循环管路中以直接测得所述正极电解液温度和/或依据测得的所述负极电解液温度值通过公式计算求得。其优点在于：所述电池两侧正、负电极测量结果虽各自独立，但保持数学关系上的非线性关联性，因此通过一侧的实时温度变化值能够直接和/或间接地反应出另一侧的温度变化范围，有利于控制器及时对储能系统的温度作出调整。特别是由于例如温度传感器一类的测温装置容易因为电解质析出或沉淀而导致随时间使用而发生误测，通过非线性关联性计算可以预测出电解液老化情况，有利于电解液更换时机的预测；此外，电池两侧正、负电极各自独立的测量结果能够用以定期校验测温装置，在单侧测温装置故障时，能够根据非线性关联性计算给出至少两个预测性故障结果，便于维护人员决策维护策略，尤其可避免出现极端运行工况。优选地，所述外界环境温度由所述外部控制器自身的测温装置直接测得，且外部控制器通过比较正、负极电解液温度值和电池系统适宜启动温度的差异，确定电池系统所需的启动时间及温度调节方式。其优点在于：外部控制器启动相应换热设备将由储存于储热罐内的储热介质回收来的热量以换热流体的形式在不进入全钒液流电池反应装置内的条件下输送到装置的外侧来对整个反应装置进行温度调节并作阶梯式的可调节加热，根据实时的温度变化情况，其可适应性地调整每一阶段的温升调控速率及时间，在所述全钒液流电池反应装置的温度值达到该反应装置稳定运行时所需的温度值时便通过外部控制器关断储热装置并由此切断与全钒液流电池反应装置连接的热量循环管路以停止对该装置持续性的可调节式的加热过程，在保证储能系统正常启动及稳步运行的同时，有选择性地利用热量管理系统所回收的热量，减少资源的进一步浪费，并提高整本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于全钒液流电池储能装置的电压均衡控制方法，所述方法能够通过外部控制器来控制全钒液流电池储能装置的工况，其中所述外部控制器被编程以执行至少以下步骤：/nS1.所述用于控制全钒液流电池储能装置工况的外部控制器借助于电池储能装置自身的测温装置实时确定电池正负极反应区域内至少一侧的电解液温度；/nS2.所述用于控制全钒液流电池储能装置工况的外部控制器借助于控制器自身的测温装置实时判断储能装置的外界环境温度；/nS3.所述可用于控制全钒液流电池储能装置工况的外部控制器将结合实时电流和/或电压值判断系统用电负荷；/n其特征在于，/n所述用于控制全钒液流电池储能装置工况的外部控制器将依照上述步骤确定系统的实时发电量，并依据所得发电量计算同时期的系统产热量，外部控制器依据产热量对不同工况下的储能装置实行轮作式的换热调节，并在提前规划热量管理，利用负反馈机制调整温度的基础上参照热量与电量间的非线性关系来确立对应工况下的合适电量。/n

【技术特征摘要】
20201221 CN 20201153289021.一种用于全钒液流电池储能装置的电压均衡控制方法，所述方法能够通过外部控制器来控制全钒液流电池储能装置的工况，其中所述外部控制器被编程以执行至少以下步骤：
S1.所述用于控制全钒液流电池储能装置工况的外部控制器借助于电池储能装置自身的测温装置实时确定电池正负极反应区域内至少一侧的电解液温度；
S2.所述用于控制全钒液流电池储能装置工况的外部控制器借助于控制器自身的测温装置实时判断储能装置的外界环境温度；
S3.所述可用于控制全钒液流电池储能装置工况的外部控制器将结合实时电流和/或电压值判断系统用电负荷；
其特征在于，
所述用于控制全钒液流电池储能装置工况的外部控制器将依照上述步骤确定系统的实时发电量，并依据所得发电量计算同时期的系统产热量，外部控制器依据产热量对不同工况下的储能装置实行轮作式的换热调节，并在提前规划热量管理，利用负反馈机制调整温度的基础上参照热量与电量间的非线性关系来确立对应工况下的合适电量。


2.根据权利要求1所述的电压均衡控制方法，其特征在于，位于负极半电池反应区域内的一测温装置被设置于负极半电池反应电堆或负极电解液储存罐或负极电解液循环管路中以直接测得所述负极电解液温度，位于正极半电池反应区域内的一测温装置被设置于正极半电池反应电堆或正极电解液储存罐或正极电解液循环管路中以直接测得所述正极电解液温度和/或依据测得的所述负极电解液温度值通过公式计算求得。


3.根据权利要求1所述的电压均衡控制方法，其特征在于，所述外界环境温度由所述外部控制器自身的测温装置直接测得，且外部控制器通过比较正、负极电解液温度值和电池系统适宜启动温度的差异，确定电池系统所需的启动时间及温度调节方式。


4.根据权利要求3所述的电压均衡控制方法，其特征在于，所述外部控制器将根据储能系统实时输出的电流和/或电压值计算出非线性变化的用电负荷值，同时对应与其相关的电解液温度、外界环境温度等参数并形成数据集。


5.根据权利要求4所述的电压均衡控制方法，其特征在于，依据所述数据集，所述外部控制器通过公式计算各工况下系统的发电量，同时求得对应工况下的热量以此建立热量与电量间的非线性关系并形成经验数值表。


6.根据权利要求5所述的电压均衡控制方法，其特征在于，所述外部控制器将依据所述热量启动相应的换热设备对不同反应工况下的...

【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：广东三水合肥工业大学研究院，佛山市思正能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44