一种用于电网蓄能调峰的高温锂电池电站及其工作方法技术

本发明专利技术公开一种用于电网蓄能调峰的高温锂电池电站及其工作方法，其结构包括电池，电池包括设有内衬的壳体，壳体内底部的内衬上方设置有阳极石墨块、阳极母液层、电池液态电解质层、液态锂层、阴极石墨块、上部防渗料层和上盖氧化铝纤维保温板；阳极石墨块两端对称插设有阳极钢棒，分别与电源的正极和DC/AC逆变器的正极电连接；阴极石墨块两端对称插设有阴极钢棒，分别与电源的负极和DC/AC逆变器的负极电连接，DC/AC逆变器通过升压器电连接有电网，电网与电源电连接。本发明专利技术具有启闭迅速、可以靠近负荷中心建设等优点，既克服了压缩空气调峰电站消耗天然气或油、污染空气等缺点，又克服了抽水蓄能电站受地理条件限制的缺点。服了抽水蓄能电站受地理条件限制的缺点。服了抽水蓄能电站受地理条件限制的缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于电网蓄能调峰的高温锂电池电站及其工作方法


[0001]本专利技术涉及工业化应用的高温锂电池电站相关
，特别是涉及一种用于电网蓄能调峰的高温锂电池电站及其工作方法。

技术介绍

[0002]我国电力构成以火电为主，以火电为主的电网结构决定了我国“刚性”电网结构，由于调峰困难，导致风电、光伏发电不能并网的大规模弃风、弃光现象。风的高度不稳定性，导致风电大幅度波动，大规模的风电、光电接入电网将会给电网带来巨大安全隐患。因此，我国电网急需能够大规模大容量的蓄能调峰电站。蓄能调峰电站是解决电网峰谷差的有效途径，它在电力系统中可起到顶峰和填谷的双重功效，因此，大力研究开发储能技术意义重大。
[0003]根据电网运行的负荷状况，调峰电站技术上要求能够迅速启动或关闭，目前比较成熟的是抽水蓄能电站，缺点是受地理条件限制，建造速度慢，数量上也不能满足系统调峰要求。蓄电池组也是一种理想的蓄能调峰电站，它具备启闭迅速、不受地理条件限制等优点，但功率小、寿命短、造价高、运行费用大，因此对大电力系统的调峰受到限制。压缩空气蓄能调峰电站也有一定的发展，但它对能量的储存有限，运行时仍然要消耗天然气或油。其他的储能技术如超导、飞轮等离商业应用还有一定距离。总之，在不降低发电效率的情况下，目前还没有一种调峰方法能满足电力系统的调峰要求；各种储能电站由于经济技术等原因，装机容量也远小于系统所需容量。尽管如此，人们一直没有停止对储能技术的探索和研究。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种用于电网蓄能调峰的高温锂电池电站及其工作方法，以解决上述现有技术存在的问题，启闭迅速、可以靠近负荷中心建设等优点，既克服了压缩空气调峰电站消耗天然气或油、污染空气等缺点，又克服了抽水蓄能电站受地理条件限制的缺点。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供一种用于电网蓄能调峰的高温锂电池电站，能够大规模把电网低谷时电能变为液态金属锂储存起来；在用电高峰时向电网放电，确保电网用电充足，其包括电池，所述电池包括壳体，所述壳体内壁固定设置有内衬，位于所述壳体底部的内衬上方固定设置有阳极石墨块，所述阳极石墨块上方依次设置有阳极母液层、电池液态电解质层、液态锂层、阴极石墨块、上部防渗料层和上盖氧化铝纤维保温板；所述阳极石墨块两端对称插设有阳极钢棒，位于所述阳极石墨块一端的阳极钢棒与电源的正极电连接，位于所述阳极石墨块另一端的阳极钢棒与DC/AC逆变器的正极电连接，所述阴极石墨块两端对称插设有阴极钢棒，位于所述阴极石墨块一端的阴极钢棒与电源的负极电连接，位于所述阴极石墨块另一端的阴极钢棒与DC/AC逆变器的负极电连接，所述DC/AC逆变器通过升压器电连接有电
网，所述电网与所述电源电连接，电源为直流电源，升压器为交流升压器。当电网处于用电低谷状态时，开通直流电源，满足高温锂电池工作条件，开始工作，高温锂电池中液态合金中金属锂电解析出，大规模消耗电能转化为锂化学能储存起来。当电网处于用电高峰时，高温锂电池电站开始工作，液态金属锂变为锂离子进入合金，放出直流电，通过DC/AC逆变器转变为交流电，通过升压器升压，进入电网。周而复始，高温锂电池通过液态金属锂交替氧化和还原，完成电网的蓄能调峰工作。
[0007]可选的，所述壳体内部一侧竖直设置有挡墙，所述挡墙底部与所述阳极母液层接触连接，所述挡墙顶部一侧与所述上部防渗料层和上盖氧化铝纤维保温板固定连接，所述挡墙另一侧和其相邻的所述壳体侧壁的内衬之间形成电池下料口，所述电池下料口顶部固定设置有电池下料口盖板。
[0008]可选的，所述内衬包括与所述壳体内壁固定连接的氧化铝纤维板，所述氧化铝纤维板远离所述壳体一侧依次固定设置有粘土保温砖、防渗料层和氧化镁耐火砖。
[0009]可选的，所述阳极钢棒和阴极钢棒外端部均分别固定设置有钢铝爆炸块，所述钢铝爆炸块末端电连接有铝软带；位于所述阳极石墨块一端的所述阳极钢棒的铝软带接入一根铝母线后与所述电源的正极电连接，位于所述阳极石墨块另一端的所述阳极钢棒的铝软带接入另一根铝母线后与所述DC/AC逆变器的正极电连接；位于所述阴极石墨块一端的所述阴极钢棒的铝软带接入一根铝母线后与所述电源的负极电连接，位于所述阴极石墨块另一端的所述阴极钢棒的铝软带接入另一根铝母线后与所述DC/AC逆变器的负极电连接。
[0010]本专利技术还提供一种用于电网蓄能调峰的高温锂电池电站工作方法，包括如下步骤：
[0011]S1：在电池中注入阳极母液，形成阳极母液层，使阳极母液层达到35～40cm厚度；
[0012]S2：注入液态电解质至阴极石墨块下表面形成电池液态电解质层即可；
[0013]S3：连接电源开始充电；Li
‑
Bi
‑
Sn合金液体，其中共晶点为139℃时铋锡合金的摩尔比例57:43，密度为8.4
‑
8.7g/cm3；LiI
‑
KI作为电池液态电解质，液态电解质配比为58：42，共晶温度为260℃左右，密度为2.71
‑
2.76g/cm3，操作温度280
‑
300℃，液态锂层的金属锂密度为0.543g/cm3。
[0014]S4：随着接通电源，电池中液态锂层中的锂浮到电池液态电解质层表面，直到液态锂层中的锂厚度为15～25cm；
[0015]S5：断开电源，电池开始放电，液态锂层中的锂逐渐变成锂离子进入到底层电池液态电解质层中，逆变器把直流电变为交流电，再进行升压，当电网用电高峰期提供给电网。
[0016]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0017]本专利技术采用耐蚀氧化镁砖为内衬接触电解质及高温合金，电极材料采用石墨材料，高温腐蚀得到妥善解决。密封工艺好，电池采用保温材料、耐火材料、防渗料的进行了全密封，液态金属电池密封问题得到解决。热量损失少，由于全密封及电极耐腐蚀问题得到解决，尽管液态金属电池的工作环境需要高温，但工作时热源保证了稳定，电池内部保证热量均匀稳定，减少了热损失。与目前蓄能调峰的其他手段相比，高温锂电池具有成本低、大规模电网储能前景。
附图说明
[0018]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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本专利技术用于电网蓄能调峰的高温锂电池电站原理示意图；
[0020]图2为本专利技术用于电网蓄能调峰的高温锂电池电站的电池结构示意图；
[0021]图3为本专利技术用于电网蓄能调峰的高温锂电池电站的电池俯视示意图；
[0022]附图标记说明：1、电池下料口；2、电池；3、电池下料口盖板；4、上盖氧化铝纤维保温板；5、上部防渗料层；6、阴极钢棒；7、阴极石墨块；8、壳体；9、氧化铝纤维保温板；10、黏土砖本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电网蓄能调峰的高温锂电池电站，其特征在于：包括电池，所述电池包括壳体，所述壳体内壁固定设置有内衬，位于所述壳体底部的内衬上方固定设置有阳极石墨块，所述阳极石墨块上方依次设置有阳极母液层、电池液态电解质层、液态锂层、阴极石墨块、上部防渗料层和上盖氧化铝纤维保温板；所述阳极石墨块两端对称插设有阳极钢棒，位于所述阳极石墨块一端的阳极钢棒与电源的正极电连接，位于所述阳极石墨块另一端的阳极钢棒与DC/AC逆变器的正极电连接，所述阴极石墨块两端对称插设有阴极钢棒，位于所述阴极石墨块一端的阴极钢棒与电源的负极电连接，位于所述阴极石墨块另一端的阴极钢棒与DC/AC逆变器的负极电连接，所述DC/AC逆变器通过升压器电连接有电网，所述电网与所述电源电连接。2.根据权利要求1所述的用于电网蓄能调峰的高温锂电池电站，其特征在于：所述壳体内部一侧竖直设置有挡墙，所述挡墙底部与所述阳极母液层接触连接，所述挡墙顶部一侧与所述上部防渗料层和上盖氧化铝纤维保温板固定连接，所述挡墙另一侧和其相邻的所述壳体侧壁的内衬之间形成电池下料口，所述电池下料口顶部固定设置有电池下料口盖板。3.根据权利要求1所述的用于电网蓄能调峰的高温锂电池电站，其特征在于：所述内衬包括与所述壳体内壁固定连接的氧化铝纤维板，所述氧化铝纤维板远...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢惠民，卢小溪，高志江，刘建学，
申请(专利权)人：北京欧菲金太科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：