用于电化学储能系统的集成系统技术方案

本发明专利技术涉及电化学储能系统。具体地，本发明专利技术涉及用于提供将电化学储能系统容纳在其中的紧凑框架的特定系统和方法。本发明专利技术公开了电化学储能系统的各个实施例包括分流流道和分流流道盖。分流流道可设置用于将液体反应物分配到电池堆的多个通道。分流流道可与分流流道盖结合使用。分流流道盖可配置成支撑液体反应物分配系统的多个部件。这样的部件可包括液体反应物泵马达、入口和出口、参比电池以及多个传感器。液体反应物从入口和出口到电池堆的分配可由分流流道盖完成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电化学储能系统。具体地，本专利技术涉及用于提供将电化学储能系统容纳在其中的紧凑框架的特定系统和方法。 附图说明图I是电化学储能系统的一个实施例的框图。图2A是包括分流流道和分流流道盖的电化学储能系统的一个实施例的部分分解图。图2B是图2A所示的电化学储能系统的立体图。图2C是图2A所示的电化学储能系统的俯视立体图。图2D是图2A所示的电化学储能系统的侧视立体图。图2E是图2A所示的分流流道的立体图。具体实施例方式诸如电化学可充电电池的储能系统是电力系统的重要部件，特别是由风力发动机、光伏电池和其他不可调度能源供应的电力系统的重要部件。储能系统还可用来使能源套利(例如，在非用电高峰期销售和购买电力);用作不间断电源(UPS)，以提供备用电力；以及与主要电源结合用在电力质量应用中。根据各个实施例，电化学储能系统通过使液体反应物通过一个或多个电化学电池而产生电力。电化学储能系统可根据系统的瞬时电力需求而包括任意数量和构造的电池。类似地，电化学储能系统可根据系统的能量容量需求而具有可用于系统的不同量的液体反应物。电池的数量可确定电化学储能系统能够产生和/或吸收的瞬时电力的量。可用于电化学电池的液体反应物的体积总体上限定其电力存储和生产能力。通常，电化学储能系统结合了至少三个主要部件，S卩，(I)反应电池(或多组这种电池)；(2)反应物存储罐；以及(3)用于在罐与电池之间传送反应物的反应物分配系统。反应物分配系统可以是复杂的组件。反应物分配系统可包括泵、管、传感器、以及与其相关的控制器等等。这些单个部件可由结构框架保持在一起，或在较大的装置中可直接安装在车间地面上。根据需要，这些元件可由不连续的管道或软管连接。仪器可沿这些管道安装，并且可与其他部件分开安装。这种构造，虽然实用，但可导致系统具有很大数量的单个部件。互连管、紧固硬件和支撑这些部件的结构件的费用可导致很高的成本。本文公开的系统和方法可用在使用液体反应物的多种类型电化学储能系统中。例如，这样的电化学储能系统可使用钒氧化还原基液体反应物、多硫化溴化物基液体反应物、锌溴基液体反应物、铈锌基液体反应物和铅基液体反应物。本文公开的系统和方法采用各种技术来减少电化学储能系统的复杂性和成本。可通过将液体反应物分配系统的各个部件结合在分流流道(flow manifold)中来减少电化学储能系统的复杂性和成本。在各个实施例中，分流流道可设置用于将液体反应物分配到电池堆的多个通道。在各个实施例中，分流流道可与分流流道盖结合使用。其他实施例可包括替代结构，这些替代结构用于建立可用来在电化学储能系统中分配液体反应物的流体通道。例如，可使用不同的制造工艺(例如，失去材料的铸造工艺或滚塑成型工艺)在这样的实施例中形成流体通道。分流流道盖可配置成支撑液体反应物系统的多个部件。这样的部件可包括一个或多个液体反应物泵马达、入口和出口、参比电池以及多个传感器。经由入口和出口接收的液体反应物到电池堆的分配可主要由分流流道盖完成。在某些实施例中，分流流道和分流流道盖可直接连接到电池堆。如本文所使用的术语，电池堆包括多个单个的电化学电池。将分流流道和分流流道盖连接到电池堆可实现几个优点，包括(1)通过减少在安装过程中建立的流体连接的数量简化电化学储能系统 的安装；(2)减少电化学储能系统内流体连接的数量可提高可靠性；(3)减小电化学储能系统的尺寸；(4)允许在一个生产线上作为组合系统生产电化学储能系统；以及(5)允许对电池堆和反应物分配系统两者使用普通的结构部件。本文所公开的各个实施例还可实现安全和可靠性的某些优点。更确切地说，通过减少暴露的管的量和反应物通过其流动的互连件的数量，存在在系统的操作过程中，管和互连件的意外损坏减少的可能性。另外，电化学储能系统中的管和互连件可能需要使用有毒的粘合剂。在本文所公开的需要较少流体互连的实施例中，这些实施例也需要减少的粘合剂的量。上面提到的优点，连同本领域技术人员将意识到的其他优点，允许电化学储能系统的生产、安装和操作更安全、成本更低、更紧凑、更容易生产和安装成本更低。图I示出结合电池堆122的电化学储能系统100的一个实施例的框图。电池堆122可包括多个单个的电化学电池。多个单个的电化学电池中的每一个都可如名称为 Electrochemical Battery Incorporating Internal Manifolds 的美国专利No. 7, 687, 193 (“ ’ 193专利”)中所描述的操作，所述专利的全部内容通过引用合并于此。本领域技术人员将理解，电化学储能系统可很大地变化。图I所示的框图是为了示例性目的示出的。如由电化学储能系统100可用于其中的特定应用所指出的，任意数量的电池和宽范围的电池表面积可包括在电池堆122中。电池堆122可包括反应物入口 142和144。反应物可由泵116和118分别供应到反应物入口 142和144。泵116和118可从反应物存储罐190和191抽取液体反应物。泵马达192和193由驱动轴158和159连接到泵116和118。反应物入口 142和144之一可用来容许阳性反应物(例如，分析物溶液)进入，而另一入口可用来容许阴性反应物(例如，阴极电解质溶液)进入。反应物存储罐190和191可存储液体反应物。反应物存储罐190和191之一可存储阳性反应物，而另一个可存储阴性反应物。电池堆122还可包括反应物出口 176和177，反应物可从反应物出口 176和177离开电池堆122，返回到反应物存储罐190和191。参比电池120可提供电池堆122性能的指标。参比电池120可经由入口 168接收反应物，并且反应物可通过参比电池出口 169离开参比电池120。从电池堆122获得的测量可根据从电池堆122瞬时提取多少电力直接波动。基于电力波动，直接监测电池堆122的电输出可提供电化学储能系统100性能的差的测量结果。相反，参比电池120可不经受类似的电力提取波动，因此，参比电池120可提供电池堆122整体性能的良好指标。参比电池120的电引线(未示出)可连接到监视和/或控制系统(未示出)。参比电池120的电引线可配置成监视参比电池120的开路电压。电化学储能系统100还可包括多个传感器和阀门。传感器108a、108b、I IOa和I IOb可配置成监视液体反应物的某些特性。例如，传感器108a和108b可监视一种反应物的温度和压力，而传感器IlOa和IlOb监视另一反应物的温度和压力。此外，混合阀134可配置成选择性地混合反应物。电引线132和133可将电能传导至电池堆122，或从电池堆122传导电能。电引线132可电连接到一个或多个电源和一个或多个电力负载。根据连接的电力负载的电力需求，或根据电源供应的电能，泵马达192和193可调整它们的速度，以改变经过电池堆122的反应物的量。以此方式，电池堆122可吸收或供应可变量的电能。可采用控制系统( 未示出)，以根据需要的电能或可用的电能使泵马达192和193的作用优化。某些实施例可采用如在名称为 System and Method for Optimizing Efficiency and Power Outputfrom aVanad本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.22 US 12/820,9721.一种电化学储能系统，包括 电化学电池堆； 液体反应物分配系统，包括 分流流道，包括， 多个液体反应物流动通道，以接收液体反应物并分配所述液体反应物， 多个分流流道孔，以提供与所述电化学电池堆的流体连通； 分流流道盖，包括， 多个分流流道盖孔，以提供与所述分流流道的流体连通， 多个安装点，以支撑多个液体反应物分配系统部件；以及 支撑框架，以支撑所述电化学电池堆、所述分流流道和所述分流流道盖； 其中，所述分流流道盖建立至少部分地沿所述多个液体反应物流动通道中的至少一个的长度的流体密封。2.如权利要求I所述的电化学储能系统，还包括第一液体反应物泵马达和第二液体反应物泵马达，并且其中，所述多个安装点包括用于所述第一液体反应物泵马达和所述第二液体反应物泵马达的多个安装点。3.如权利要求2所述的电化学储能系统，其中，所述第一液体反应物泵马达和所述第二液体反应物泵马达各自包括叶轮，并且 其中，所述分流流道包括， 第一叶轮壳体，所述第一叶轮壳体配置成接收所述第一液体反应物泵马达的叶轮，以及 第二叶轮壳体，所述第二叶轮壳体配置成接收所述第二液体反应物泵马达的叶轮。4.如权利要求I所述的电化学储能系统，还包括放置在所述分流流道与所述分流流道盖之间的垫片，所述垫片帮助至少部分地沿所述多个液体反应物流动通道中的至少一个的长度的流体密封。5.如权利要求I所述的电化学储能系统，还包括参比电池，并且其中，所述参比电池提供所述电化学电池堆电性能的指标。6.如权利要求4所述的电化学储能系统，其中，所述分流流道还包括多个参比电池通道。7.如权利要求6所述的电化学储能系统，其中，所述分流流道盖还包括多个孔，所述多个孔配置成允许所述多个参比电池通道与所述参比电池之间的流体连通。8.如权利要求I所述的电化学储能系统，其中，所述分流流道盖还包括多个孔以及与所述多个孔流体连通的多个液体反应物端口连接器。9.如权利要求8所述的电化学储能系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修·艾伯特·麦克伦南·哈佩尔，加里·赖普，蒂莫西·戴维·约翰·亨尼西，
申请(专利权)人：JD控股有限公司，
类型：
国别省市：