本发明专利技术公开一种减小全钒液流储能电池系统漏电电流的方法。该方法是通过在电解液公用管路上制造电压等压点的方法来减小甚至消除由于连接电池模块的公用管路所引起的漏电电流。此方法可灵活设计，在满足全钒液流储能电池系统所需电压和降低系统复杂程度的要求下，可在系统容忍范围内出现少量的漏电电流，相比于传统的电池系统连接方式，可以明显减小漏电电流对电池系统造成的影响；该方法特别适合由多个子系统构成的全钒液流储能电池系统造成的漏电电流的降低，有利于增加电池系统的电流效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种减小全钒液流储能电池系统漏电电流的方法。
技术介绍
全钒液流储能电池作为一类新型的电能储存装置，至少由以下几部分组成电池模块、电解液及储罐以及电解液供应系统等。电池模块由数十至数百节单电池按照压滤机方式组装而成；正、负极电解液分别储存在两个储罐中，并分别由泵驱动流经电池的正、负极进行电化学反应，实现充放电。每个电池模块的输出功率由电极面积和单电池节数决定，而电池系统的储能容量由电解液的体积和浓度决定，因此，电池系统的输出功率和储能容量可独立设计。全钒液流储能电池与其他化学储能技术相比在规模化上存在独特的优势能量转换效率高，可达70% 80% ;蓄电容量大，系统设计灵活；可靠性高，可深度放电90%以上，以及运行维护费用低和环境友好，此外在成本、效率和安全等方面也具有突出的 优点，因而是大规模储能技术的首选之一。全钒液流储能电池系统中所有子系统的电池模块之间常常采用串联的电路连接方式来工作，是一种典型的高压体系。一个子系统构成的全钒液流储能电池系统如图I所示，而每个子系统的电池模块的液路连接方式常采用多个电池模块共用一个公用管路供应电解液，这样的电解液供应方式是一种统一供应电解液给各电池模块的方法，即电解液由泵驱动从电解液进口总管流入支路管道进入各电池模块，再从支路管道出口汇流进出口总管返回电解液储罐中。传统的电池模块电路连接方式如图2所示，从图中可知，由于各电池模块之间串联连接，各电池模块之间存在电压差；公用管道和支流部分相互连通且充满电解液，而电解液是离子导体，因此在电池的充放电过程中一部分电流会通过电解液总管和支路，与电池模块一起构成电回路，从而产生漏电电流。由此可知，产生漏电电流主要有两方面因素一是必须要有充满电解液的公用管路；二是连通电池模块的公用管路内必须有电压。只有同时满足上面两个条件才会产生漏电电流。产生的漏电电流会降低电池的电流效率在电池的充电过程中，漏电电流通过公用管道在电池内部做无用功。在电池放电时，漏电电流又会消耗一部分能量，削弱电路中的电流。因此人们常常采取各种措施来减小甚至消除漏电电流。在实际使用当中，常采用的方法是消除电解液公用通道或将其打断，但这类方法只能减弱漏电电流，并不能完全将其消除。另外，也有提出在公用管路通入保护电流的方法来消除漏电电流。如图2和3中所示的由多个子系统构成的大规模全钒液流储能电池系统，通过各子系统内和各子系统之间电池模块不同的电路连接方式来达到系统要求的电压以及功率。这类大规模液流储能电池系统中的漏电电流比单一系统的危害要大，漏电电流可能成倍增加，严重影响电池系统的电流效率。因而在大规模的全钒液流储能电池系统中更应该想方设法消除或者减弱漏电电流造成的不利影响
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种减小全钒液流储能电池系统漏电电流的方法，通过在各子系统上连接各电池模块的公用管路上制造电压等压点，来减小甚至消除漏电电流。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为一种减小全钒液流储能电池系统漏电电流的方法，在各子系统中连接各电池模块上采用电路上并联的方式制造公用管路上电压等压点。所述减小全钒液流储能电池系统漏电电流的方法，由m个完全相同且能够独立完成充放电的电池子系统构成；每个子系统包括正极电解液储罐、负极电解液储罐、循环泵、电池模块和管路,每个子系统中的电池模块均为k个，其中m≥1，k≥2 ;当m = I时，子系统中的各电池模块的电路通过并联方式连接；当m > 2时，从每个子系统中任取P个电池模块组成串联电路，再在每个子系统的 k-p个剩余电池模块中任取P个电池模块，同样组成串联电路，以此类推,每次从每个子系统剩余的电池模块中取出P个电池模块，并将这些电池模块组成串联电路，直至将每个子系统中的电池模块全部用电路连接，最终将这些具有相同电池模块数量的、电路连接方式完全一致的串联电路组成并联电路，其中I < P < k，k为P的整数倍。每个子系统中的正极电解液储罐和负极电解液储罐分别通过各自的循环泵经过管路与电池模块相连通；各子系统之间没有液路上的管路连接，只有电路连接。电解液供应方式是一种统一供应电解液给各电池模块的方法，即电解液由泵驱动从电解液进口总管流入支路管道进入各电池模块，再从支路管道出口汇流进出口总管返回电解液储罐中。全钒液流储能电池系统允许的漏电电流大小由系统要求的电流效率决定；当全钒液流储能电池系统要求完全消除漏电电流时，P取I ;当全钒液流储能电池系统允许存在漏电电流时，P取值范围为2 < P < k。相比传统的全钒液流储能电池系统的电路连接方法，漏电电流减小为，同时相比P=I时全钒液流储能电池系统的组成，子系统的个数减少为。本专利技术中的m、k、P均为正整数。本专利技术具有如下优点I.本专利技术通过制造公用管路上的电压等压点，来减小由于公用管路所引起的全钒液流储能电池系统的漏电电流。通过采用此方法可提高电池的电流效率。2.本专利技术考虑到为满足系统的电压要求，如果采用完全消除漏电电流的方法会增加大规模全钒液流储能电池系统的复杂程度和成本，因此采用折衷办法，允许系统出现少量的漏电电流，既降低了系统的复杂度又有效的控制了漏电电流的大小。3.本专利技术为大规模液流储能电池系统的长期高效运行，提供了依据。4.本专利技术仅通过电路的不同连接方式来消除漏电电流，相比传统的考虑打断公用管路或者消除公用管路的方法更加简单易行，不增加液路系统的复杂程度。5.本专利技术所采用的方法不影响大规模全钒液流储能电池系统的正常运行。附图说明图I为液流电池中漏电电流的产生原理图；其中1-正极电解液储罐，2-负极电解液储罐，a-正极电解液循环泵，b_负极电解液循环泵，C-电池模块，d-正极电解液供应管路，Θ-负极电解液供应管路。图2为传统全钒液流储能电池系统的液路和电路连接方式图；其中f_正极电解液储罐出口阀门，g_负极电解液储罐出口阀门。图3为全钒液流储能电池系统完全消除漏电电流的液路和电路连接图。图4为由两个全钒液流储能电池子系统构成的全钒液流储能电池系统完全消除漏电电流的液路和电路连接图。图5为由η (η彡2正整数)个全钒液流储能电池子系统组成的大规模全钒液流储能电池系统完全消除漏电电流的液路和电路连接图；其中1&，2&，3& "1^为正极电解液储罐，113，213，313···!*为负极电解液储罐。 图6为由两个全钒液流储能电池子系统构成的全钒液流储能电池系统允许少量漏电电流出现的液路和电路连接图。图7为由m(m彡2正整数)个全钒液流储能电池子系统组成的大规模全钒液流储能电池系统允许少量漏电电流出现的液路和电路连接图；其中虚线代表液路连接，实线代表电路连接。具体实施例方式实施例I全钒液流储能电池系统的液路以及电路连接方式如图3所示，电池系统只包含一个子系统，子系统包括正极电解液储罐I、负极电解液储罐2、正极电解液循环泵a、负极电解液循环泵b、电池模块C、正极电解液供应管路d、负极电解液供应管路e、正极电解液储罐出口阀门f和负极电解液储罐出口阀门g，每个子系统中的电池模块个数为k个，k > 2。从子系统内各电池模块的液路连接形式可以看出，各电池模块通过公用管路相互连通，电解液供应方式是一种统一供应电解液给各电池本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种减小全钒液流储能电池系统漏电电流的方法，其特征在于：由m个完全相同且能够独立完成充放电的电池子系统构成；每个子系统包括正极电解液储罐、负极电解液储罐、循环泵、电池模块和管路，每个子系统中的电池模块均为k个，其中m≥1，k≥2；当m＝1时，子系统中的各电池模块的电路通过并联方式连接；当m≥2时，从每个子系统中任取p个电池模块组成串联电路，再在每个子系统的k？p个剩余电池模块中任取p个电池模块，同样组成串联电路，以此类推，每次从每个子系统剩余的电池模块中取出p个电池模块，并将这些电池模块组成串联电路，直至将每个子系统中的电池模块全部用电路连接，最终将这些具有相同电池模块数量的、电路连接方式完全一致的串联电路组成并联电路，其中1≤p≤k，k为p的整数倍。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张华民，马相坤，邢枫，王晓丽，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，大连融科储能技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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