一种液流电池储能电站回路拓扑结构制造技术

本发明专利技术公开了一种液流电池储能电站回路拓扑结构，包括液路拓扑结构和电路拓扑结构；将液流储能电站的所有电堆分成多个电堆组，每个电堆组均含有数量相同的电堆；所述液路拓扑结构为通过液流管路将每个电堆连接到其所在电堆组设置的正极电解液储罐和负极电解液储罐上；所述电路拓扑结构将电堆串联组成多个支路后分别接入储能变流器的正负极，本发明专利技术中同组电堆的液路虽然连通，但各电堆电位相同，不产生电流；不同组电堆液路不连通，也不产生电流；从而消除了电堆间的旁路电流。从而消除了电堆间的旁路电流。从而消除了电堆间的旁路电流。

【技术实现步骤摘要】
一种液流电池储能电站回路拓扑结构


[0001]本专利技术涉及液流电池
，具体涉及一种液流电池储能电站回路拓扑结构。

技术介绍

[0002]液流电池储能电站在设计过程当中，电站的规模根据具体的应用场景进行设计。电站内部的电堆系统由多个电堆组成，电堆依据系统设计电压、电流等参数进行不同的电路拓扑结构设计。电站的泵浦系统也需要进行优化设计，一方面便于降低电站的成本和减少电站的占地。另一方面，在液流电池储能电站运行过程中，电堆间液路中由于电位差的存在会产生旁路电流，这对储能电站的整体效率有很大的影响，电站电路拓扑结构和液流拓扑结构相结合的优化设计有助于降低电站的建设成本、优化占地、避免旁路电流、提升储能电站的整体效率和经济效益。
[0003]目前，常规减少旁路电流的方法是增加电堆间的液路电阻，如增加电堆间液流管的长度如使用盘管等。这类方法只能在一定程度上减少旁路电流，但无法完全消除旁路电流，同时需要通过增加额外的设备或结构来实现，增加了成本。为此，我们提出一种液流电池储能电站回路拓扑结构以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种液流电池储能电站回路拓扑结构，包含储能电站的液路拓扑结构设计和电路拓扑结构设计，通过电站回路拓扑结构创新性设计消除各电堆之间的旁路电流，解决上述
技术介绍
中存在的问题。
[0005]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种液流电池储能电站回路拓扑结构，包括液路拓扑结构和电路拓扑结构；液流电池储能电站的所有电堆分成N个电堆组，N为自然数，每个电堆组均含有M个电堆，M为自然数或合数；所述液路拓扑结构包括：在每个电堆组内，通过液路将每个电堆连接到其所在电堆组相对应的正极电解液储罐和负极电解液储罐上；组间无液路或液路不连通；所述电路拓扑结构包括：第一种电路拓扑结构：每个电堆组取单个电堆，电堆组间进行串联：依次从各电堆组中取一个电堆，将不同电堆组的这个电堆串联组成支路，以此类推组成M个支路；所有支路通过汇流排接入储能变流器的正负极；采用此电路拓扑结构时，电堆组内电堆间无电位差，无旁路电流，无需液流电阻器。
[0006]第二种电路拓扑结构：每组内电堆先组成串联组再进行组间串联，每个电堆组的电堆数为M=axb，a表示电路支路数，b表示组内单个串联组的电堆数。先分别将第1个电堆组的第1、a+1、2a+1、
……
、a（b
‑
1）+1电堆串联组成串联组11，第2、a+2个、2a+2、
……
、a（b
‑
1）+2个电堆电路串联，组成串联组12，以此类推直到第a、2a、
……
、ba个电堆电路串联组成串联
组1a；以此类推，第N个电堆组的第a、2a、
……
、ba个电堆电路串联组成串联组Na；然后再依次从每个电堆组中分别取相应串联组组间串连成一个电路支路，由此将所有串联组组成a个电路支路，并且在每个电堆组第a、2a、
……
、ab
‑
1个电堆的正负极出口各加入两个液路电阻器，共4(b
‑
1)
×
N个液流电阻器；最后将所有支路通过汇流排分别接入储能变流器的正负极。采用此电路拓扑结构时，需要配置一定数量的液路电阻器，部分液路存在少量旁路电流，但对比没有使用本专利技术拓扑结构的储能电站，仍可减少液路电阻器的使用数量，降低成本，同时大幅度减少旁路电流，能达到系统优化的效果。
[0007]作为优选，所述液路拓扑结构中，每个电堆设有阀门，电堆组设有泵。
[0008]作为优选，所述第一种电路拓扑结构中，采用每个电堆组的单个电堆进行串联时，电堆组间进行串联时，所述电堆组的数量N为2
‑
100，每个电堆组中的电堆数M为2
‑
100。
[0009]作为优选，所述第二种电路拓扑结构中，采用每组内电堆先组成串联组再进行组间串联时，电堆组间进行串联时，所述电堆组的数量N为2
‑
100；每个电堆组中的电堆数M为2
‑
100之间的合数。
[0010]本专利技术提供了一种液流电池储能电站的回路拓扑结构，先将所有电堆进行分组，且每组的电堆数相同，再通过液路拓扑结构和电路拓扑结构将电堆连接。第一种电路拓扑结构：使得同一个电堆组的电堆液路连通，但电路不通，组内各电堆电位相同，避免在液路中产生旁路电流；相同电路支路中的电堆，有电位差，但液路不连通，避免在液路中产生旁路电流；从而消除了电堆间的旁路电流，从根本上解决了液流电池储能电站内部的旁路电流问题。 第二种拓扑结构：每电堆组内电堆先组成串联组再进行组间串联，相比于未使用本专利技术电路拓扑结构的储能电站，可减少量液流电阻器使用数量，降低成本，同时大幅度减少旁路电流，达到系统优化的效果。
附图说明
[0011]图1为本专利技术液路拓扑结构示意图；图2为本专利技术第一种电路拓扑结构示意图；图3为本专利技术第二种电路拓扑结构示意图；图4为实施例2电路拓扑结构示意图；图5为实施例2第二种拓扑结构液路电阻示意图；图6为对比例1液路及电路拓扑结构示意图；图7为对比例2至对比例7液路电阻示意图。
具体实施方式
[0012]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0013]本专利技术提供了一种液流电池储能电站回路拓扑结构，包括液路拓扑结构和电路拓扑结构；将液流电池储能电站的所有电堆分成N个电堆组，N为2
‑
100的自然数，每个电堆组均含有M个电堆，M为自然数或合数；（以下为便于描述，第N个电堆组中的第M个电堆写做电堆NM）；所述液路拓扑结构为在每个电堆组内通过液路将每个电堆连接到其所在电堆组
相对应的正极电解液储罐和负极电解液储罐上；组间无液路或液路不连通；所述电路拓扑结构分两种：第一种如图2所示：依次从各电堆组中取一个电堆，将他们串联组成第一个电路支路，以此类推，组成M个电路支路；第二种如图3所示：每组内电堆先组成串联组再进行组间串联，每个电堆组的电堆数为M=axb， a表示电路支路数，b表示组内单个串联组的电堆数。先分别将第1个电堆组的第1、a+1、2a+1、
……
、a（b
‑
1）+1电堆串联组成串联组11，第2、a+2个、2a+2、
……
、a（b
‑
1）+2个电堆电路串联，组成串联组12，以此类推直到第a、2a、
……
、ba个电堆电路串联组成串联组1a；以此类推，第N个电堆组的第a、2a、
……
、ba个电堆电路串联组成串联组Na；然后再依次从每个电堆组中分别取相应串联组组间串连成一个电路支路，由此将所有串联组组成a个电路支路，并且在每个电堆组第a、2a、
……
、ab
‑
1个电堆的正负极出口各加入两个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液流电池储能电站回路拓扑结构，其特征在于：包括液路拓扑结构和电路拓扑结构；将液流储能电站的所有电堆分成N个电堆组，N为自然数，每个电堆组均含有M个电堆，M为自然数或合数；所述液路拓扑结构包括：在每个电堆组内通过液流管路将每个电堆连接到其所在电堆组设置的正极电解液储罐和负极电解液储罐上；组间无液路或液路不连通；所述电路拓扑结构包括：第一种电路拓扑结构：每个电堆组取单个电堆，电堆组间进行串联：依次从各电堆组中取一个电堆，将不同电堆组的这个电堆串联组成支路，以此类推组成M个支路；所有支路通过汇流排接入储能变流器的正负极；第二种电路拓扑结构：每组内电堆先组成串联组再进行组间串联，每个电堆组的电堆数为M=axb，a表示电路支路数，b表示组内单个串联组的电堆数；先分别将第1个电堆组的第1、a+1、2a+1、
……
、a（b
‑
1）+1电堆串联组成串联组11，第2、a+2个、2a+2、
……
、a（b
‑
1）+2个电堆电路串联，组成串联组12，以此类推直到第a、2a、
……
、ba个电堆电路串联组成串联组1a；以此类推，第N个电堆组的第a、2a、
…...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊仁海，王宇，郭勇，陈广新，
申请(专利权)人：杭州德海艾科能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：