使液流电池能源存储系统安全运行的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种使全钒氧化还原液流电池能源存储系统(10)在低温下安全运行的系统(400)和方法(500)。所述系统和方法通过检测电解液温度，在低温下强制全钒氧化还原液流电池能源存储系统(10)进行充放电，使全钒氧化还原液流电池能源存储系统(10)利用充放电过程中产生的热量对全钒氧化还原液流电池能源存储系统(10)各个管道进行保护，从而避免全钒氧化还原液流电池能源存储系统(10)在低温下受到损坏。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的来说涉及能源存储系统，具体地说涉及在低温下使液流电池能源存储 系统安全运行的系统和方法。
技术介绍
液流电池能源存储系统诸如全钒氧化还原液流电池能源存储系统(VRB-ESS)已 经受到广泛的关注，因为它们许诺费用便宜并且具有许多优点如寿命长、设计灵活、稳定性 高以及较低的运行和维护费用。VRB-ESS包括具有由隔膜分离的阳极和阴极电解液的多个 单电池。与大多数采用电解液作为能源存储的运送介质的液流电池能源存储系统一样， VRB-ESS依赖于泵流系统以使阳极和阴极电解液流过电堆。在运行如VRB-ESS的液流电池 能源存储系统中，钒电池或电池的充电和放电会产生热量，这些热可以用于维护能源存储 系统的温度。然而，对于配有液流电池能源存储系统如VRB-ESS的风力涡轮机发电和太阳 能发电厂，液流电池能源存储系统如VRB-ESS在部分时间是处于不工作的状态。另一方面， 由于风力涡轮机发电厂和太阳能发电厂会位于较为寒冷地方，能源存储系统不工作时，寒 冷的气候往往会冻坏该系统的用于输送电解液的管道，从而使能源存储系统失效。因此，提 供使液流电池能源存储系统如VRB-ESS在寒冷气候的地带能够安全运行的系统和方法将 是对现有技术的一大改进。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种使液流电池能源存储系统在低温下安全运行 的系统，所述系统包括具有可电连接至外部电源的至少两条电路通路的充电电路，具有在 存在至少两个不同的外部电源的情况下确保同一时间内只有充电电路内的一条电路通路 连通以仅接通一个外部电源功能，用于对所述液流电池能源存储系统进行充电；放电电路， 用于将所述液流电池能源存储系统的电能向负载输送；电解液温度传感器，用于检测阳极 和阴极电解液的温度；控制器，其通过监视通信接口和电解液温度传感器电连接以采集与 所述能源存储系统相关的运行数据，并通过控制通信接口与充电电路、放电电路和所述能 源存储系统电连接，控制器控制并且监测所述能源存储系统的运行并且根据电解液温度传 感器采集的数据判断电解液温度低于第一预定温度阈值时，所述控制器使所述液流电池能 源存储系统利用外部电源和负载进行充放电，从而使所述能源存储系统利用在充放电过程 中产生的热量对它的输送电解液的各个管道进行保护。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种使液流电池能源存储系统在低温下安全运 行的系统，所述系统包括具有可电连接至外部电源的至少两条电路通路的充电电路，具 有在存在至少两个不同的外部电源的情况下确保同一时间内只有充电电路内的一条电路 通路连通以仅接通一个外部电源功能，用于对所述液流电池能源存储系统进行充电；放电 电路，用于将所述液流电池能源存储系统的电能向负载输送；电解液温度传感器，用于检测7阳极和阴极电解液的温度；环境温度传感器，用于检测环境的温度；控制器，其通过监视通 信接口和电解液温度传感器以及环境温度传感器电连接以采集与所述能源存储系统相关 的运行数据，并通过控制通信接口与充电电路、放电电路和所述能源存储系统电连接，控制 器控制并且监测所述能源存储系统的运行并且根据电解液温度传感器采集的数据判断电 解液温度低于第一预定温度阈值，并且根据环境温度传感器采集的数据判断环境温度低于 环境温度阈值时，所述控制器使所述液流电池能源存储系统利用外部电源和负载进行充放 电，从而使所述能源存储系统利用在充放电过程中产生的热量对它的输送电解液的各个管 道进行保护。其中，所述液流电池能源存储系统是全钒氧化还原液流电池能源存储系统。其中，所述液流电池能源存储系统包括两个或两个以上子系统，在所述充电电路 给一个液流电池能源存储子系统进行充电时，所述放电电路用于将另一个液流电池能源存 储子系统的电能向所述负载输送。其中，所述充电电路包括切换电路，具有可电连接至外部电源的至少两条线路， 具有在存在至少两个外部电源的情况下确保同一时间内其内部的线路只有一条线路连通 以接通一个外部电源的功能；电连接到切换电路的充电器，将交流电转换为直流电以对全 钒氧化还原液流电池能源存储系统进行充电；电源开关，用于电连接充电器和全钒氧化还 原液流电池能源存储系统。其中，所述切换电路包括第一电路，通过第一组接线端子电连接到控制器以接 收控制第一继电器的信号，从而控制第一电路通路的接通和断开；第二电路，通过第二组 接线端子电连接到控制器以接收控制第二继电器的信号，从而控制第二电路通路的接通和 断开，其中，第一电路通路是从切换电路的第一线路经切换电路、充电器、电源开关、至全钒 氧化还原液流电池能源存储系统的电路，第二电路通路是从切换电路的第二线路经切换电 路、充电器、电源开关、至全钒氧化还原液流电池能源存储系统的电路。其中，所述放电电路包括DC/AC转换器，连接到负载，将来自全钒氧化还原液流 电池能源存储系统的直流电转换为交流电；负载开关，用于连接全钒氧化还原液流电池能 源存储系统和DC/AC转换器。其中，所述充电器和所述DC/AC转换器集成为双向变流器。其中，所述外部电源包含第一电源和第二电源，所述充电电路的第一电路通路连 接至第一电源，且其第二电路通路连接至第二电源，所述控制器根据电解液温度传感器采 集的数据判断电解液温度低于第一预定阈值时，使液流电池能源存储系统利用外部电源和 负载进行充放电包括控制器判断是否可以使用第一电源给全钒氧化还原液流电池能源存 储系统进行充电，如果可以，控制器发送控制信号使切换电路中的第一继电器的第一线圈 加电的信号，从而使从第一电源至第一电路通路的电路接通；如果不可以，控制器发送控制 信号使切换电路的第二继电器的第二线圈加电的信号，从而使从第二电源至第二电路通路 的电路接通；控制器判断全钒氧化还原液流电池能源存储系统的已经存储的电容量是否已 经达到预定的电容量阀值，如果是，控制器使切换电路不导通，并且发送控制信号断开电源 开关和使负载开关闭合，使全钒氧化还原液流电池能源存储系统通过DC/AC转换器给负载 {共 ο其中，所述控制器在使液流电池能源存储系统在低温下进行充放电的过程中进一步判断环境温度是否已经上升达到第二预定温度阈值并且超过预定的时间，如果是，控制 器发出结束在低温下全钒氧化还原液流电池能源存储系统的充放电。其中，所述外部电源只包含第二电源，所述充电电路的第一电路通路不连接至任 何电源，且其第二电路通路连接至第二电源，所述控制器根据电解液温度传感器采集的数 据判断电解液温度低于第一预定阈值时，使液流电池能源存储系统利用外部电源和负载进 行充放电包括控制器发送控制信号使切换电路的第二继电器的第二线圈加电的信号，从 而使从第二电源至第二电路通路的电路接通；控制器判断全钒氧化还原液流电池能源存储 系统的已经存储的电容量是否已经达到预定的电容量阈值，如果是，控制器使切换电路不 导通，并且发送控制信号断开电源开关和使负载开关闭合，使全钒氧化还原液流电池能源 存储系统通过DC/AC转换器给负载供电。其中，所述负载为电解液加热器。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种使液流电池能源存储系统在低温下安全运 行的方法，所述方法包括利用电解液温度传感器检测电解液温度并且将数据发送给控制 器，控制器判断电解液温度是否低于第一温度阈值；如果确定电解液温度低本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种使液流电池能源存储系统在低温下安全运行的系统（４００），所述系统（４００）包括：具有可电连接至外部电源的至少两条电路通路的充电电路，具有在存在至少两个不同的外部电源的情况下确保同一时间内只有充电电路内的一条电路通路连通以仅接通一个外部电源功能，用于对所述液流电池能源存储系统进行充电；放电电路，用于将所述液流电池能源存储系统的电能向负载输送；电解液温度传感器，用于检测阳极和阴极电解液的温度；控制器（２００），其通过监视通信接口（２１８）和电解液温度传感器电连接以采集与所述能源存储系统相关的运行数据，并通过控制通信接口（２１４）与充电电路、放电电路和所述能源存储系统电连接，控制器（２００）控制并且监测所述能源存储系统的运行并且根据电解液温度传感器采集的数据判断电解液温度低于第一预定温度阈值时，所述控制器（２００）使所述液流电池能源存储系统利用外部电源和负载进行充放电，从而使所述能源存储系统利用在充放电过程中产生的热量对它的输送电解液的各个管道进行保护。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：牟镠峰，薛飞，
申请(专利权)人：北京普能世纪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11