一种用于全钒液流储能系统实时监控可充放电量的方法技术方案

本发明专利技术属于全钒液流电池领域，公开了一种用于全钒液流储能系统实时监控可充放电量的方法。通过参比电池实时检测全钒液流电池系统正负极电解液中各价态钒离子的浓度，通过液位传感器实时检测全钒液流电池系统正负极电解液高度，并计算正负极电解液体积，根据实时检测的各价态钒离子浓度值及正负极电解液体积，计算可得出正负极中各钒离子总量，通过理论分析分别得出实际可充放电钒离子总量，进而计算得出系统剩余可放充电量。真实的系统剩余可充放电量可以为项目使用提供准确的依据，电网可根据电池系统实时的可放电量进行调度决策，极大的提升了项目实际应用过程中的使用价值及可靠性。可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于全钒液流储能系统实时监控可充放电量的方法


[0001]本专利技术属于全钒液流电池领域，具体涉及一种用于全钒液流储能系统实时监控可充放电量的方法。

技术介绍

[0002]全钒液流电池系统在实际运行中，需要实时掌握系统剩余可充放电量情况，需要提供系统可充放电量的信息以便电网调度过程中的决策。现有技术是根据全钒液流电池系统的SOC值及系统标称的充放电容量，估算系统剩余可充放电量：系统剩余可充电量＝(1
‑
SOC)*系统标称充电容量；系统剩余可放电量＝SOC*系统标称放电容量。
[0003]现有技术存在以下不足：
[0004]1、系统标称充放电量仅为单一固定值，而实际应用中系统可充放电量主要受自身电解液中未参与反应的钒离子总量影响，标称充放电容量不能代表实际值；
[0005]2、系统SOC值不能体现系统真实的电解液状态，即不能体现真实的各价态钒离子的浓度情况；
[0006]3、随着全钒液流电池系统的长时间运行，系统正负极电解液的体积会出现迁移，且钒离子的浓度也会出现迁移；
[0007]由于系统SOC值不能真实体现系统电解液状态，即不能体现真实的各价态钒离子的浓度情况，且体积也会出现偏差，故而电解液中未参与反应的钒离子总量也是实时变化的。现有技术无法实时掌握系统剩余可充放电量情况。

技术实现思路

[0008]鉴于现有技术存在的弊端，本专利技术提供了一种用于全钒液流储能系统实时监控可充放电量的方法，以有效解决
技术介绍
中所提及的技术问题。
[0009]本专利技术的上述目的是通过以下技术方案实现的：
[0010]一种用于全钒液流储能系统实时监控可充放电量的方法，依次包含以下步骤：
[0011]步骤(1)，通过参比电池实时检测全钒液流电池系统正负极电解液中各价态钒离子的浓度，包括VO
2+
、VO
2+
、V
2+
、V
3+
的浓度；
[0012]步骤(2)，通过液位传感器实时检测全钒液流电池系统正负极电解液高度，并计算正负极电解液体积，由于电解液储罐采用的是固定体积的容器，所以根据液体体积＝储罐底面积*液位高度即可得电解液实际体积；
[0013]步骤(3)，根据实时检测的各价态钒离子浓度值及正负极电解液体积，计算可得出正负极中各钒离子总量，即VO
2+
总量＝VO
2+
浓度*正极电解液体积，VO
2+
总量＝VO
2+
浓度*正极电解液体积，V
2+
总量＝V
2+
浓度*负极电解液体积，V
3+
总量＝V
3+
浓度*负极电解液体积；
[0014]步骤(4)，根据全钒液流电池反应原理，充电过程正极电解液中VO
2+
转换成VO
2+
，负极电解液中V
3+
转换成V
2+
，故充电过程中VO
2+
含量或V
3+
含量可视为未参与充电反应的钒离子量，而放电过程正极电解液中VO
2+
转换成VO
2+
，负极电解液中V
2+
转换成V
3+
，故放电过程中V
2+
含量或VO
2+
含量可视为未参与放电反应的钒离子量；
[0015]由于全钒液流电池系统在长期运行时，各价态钒离子浓度与体积会出现变化，系统剩余可充电量和系统剩余可放电量取决于未参与充放电反应的钒离子含量中的低值，即实际可充放电钒离子总量，因此实际可充电钒离子总量取VO
2+
含量和V
3+
含量中的较小值，实际可放电钒离子总量取V
2+
含量和VO
2+
含量中的较小值；即当VO
2+
含量<V
3+
含量时，实际可充电钒离子总量＝VO
2+
含量，当V
3+
含量<VO
2+
含量时，实际可充电钒离子总量＝V
3+
含量；当VO
2+
含量<V
2+
含量时，实际可放电钒离子总量＝VO
2+
含量，当V
2+
含量<VO
2+
含量时，实际可放电钒离子总量＝V
2+
含量；
[0016]步骤(5)，根据实际可充放电钒离子总量计算得出系统剩余可充放电量，具体计算方法为：系统剩余可充电量＝(实际可充电钒离子总量/系统理论可充电钒离子总量)*系统标称充电容量；系统剩余可放电量＝(实际可放电钒离子总量/系统理论可放电钒离子总量)*系统标称放电容量；
[0017]注：系统理论可充电钒离子总量、系统理论可放电钒离子总量及系统标称充电容量、系统标称放电容量由电池系统制造厂家提供。
[0018]进一步的，所述全钒液流电池系统正负极电解液中各价态钒离子的浓度，包括VO
2+
、VO
2+
、V
2+
、V
3+
的浓度，具体检测方法如下：
[0019]S1、获取采样数据，即通过SOC检测装置对不同浓度的正负极电解液相对于参比溶液的电位参数进行采样，同时对正极电解液总体积、负极电解液总体积进行采集；所述SOC检测装置包括端板、第一双极板、正/负极电解液检测腔、离子交换膜、分别与所述正/负极电解液检测腔相连通的正极电解液进出口管路与负极电解液进出口管路，多个开设有第一通孔的绝缘板、参比检测腔以及置于所述参比检测腔作为电位测试电极的第二双极板，其中，所述绝缘板被分别设置于所述离子交换膜两侧以间隔参比检测腔与正/负极电解液检测腔；所述参比检测腔内充有参比溶液；
[0020]S2、通过采样数据拟合出正/负极电解液电位经验公式；
[0021]其中，所述正极电解液电位经验公式为
[0022][0023]所述负极电解液电位经验公式为
[0024]其中，E
正
、E
负
[0025]分别为正极、负极电解液电位，单位mV；
[0026]式中，E
正
、E
负
分别为正负极电解液电位，单位mV；分别为正负极电解液电位，单位mV；分别为2价、3价、4价、5价钒离子浓度；A
正
正极电位经验公式常数项为695.4；B
正
正极电位经验公式4价钒离子系数为
‑
19.1；C
正
正极电位经验公式5价钒离子系数为165.2；A
负
负极电位经验公式常数项为
‑
746.8；B
负
负极电位经验公式2价钒离子系数为
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于全钒液流储能系统实时监控可充放电量的方法，其特征是，依次包含以下步骤：步骤(1)，通过参比电池实时检测全钒液流电池系统正负极电解液中各价态钒离子的浓度，包括VO
2+
、VO
2+
、V
2+
、V
3+
的浓度；步骤(2)，通过液位传感器实时检测全钒液流电池系统正负极电解液高度，并计算正负极电解液体积；步骤(3)，根据实时检测的各价态钒离子浓度值及正负极电解液体积，计算可得出正负极中各钒离子总量，即VO
2+
含量、VO
2+
含量、V
2+
含量和V
3+
含量；步骤(4)，当VO
2+
含量<V
3+
含量时，实际可充电钒离子总量＝VO
2+
含量，当V
3+
含量<VO
2+
含量时，实际可充电钒离子总量＝V
3+
含量；当VO
2+
含量<V
2+
含量时，实际可放电钒离子总量＝VO
2+
含量，当V
2+
含量<VO
...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣明林，刘若男，孙晓菲，万一来，曲爽，韩延峰，王世宇，
申请(专利权)人：大连融科储能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：