專利名稱：一種全釩液流儲能電池系統(tǒng)及其電解液流量梯級控制策略的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及全釩液流儲能電池系統(tǒng)領域，特別是在提高全釩液流儲能電池系統(tǒng)效率方面。
背景技術：
液流儲能電池的主要應用領域之一是太陽能、風能等可再生能源利用的儲能，而可再生能源發(fā)電系統(tǒng)具有不穩(wěn)定和不連續(xù)的非穩(wěn)態(tài)特性，發(fā)電功率變化較大，對液流儲能電池而言，不同的電解液溫度、充放電狀態(tài)以及充放電電流對電解液反應物的需求量不同， 即電解液流量的大小不同，而電解液流量的大小決定了泵的功耗，對系統(tǒng)效率又很大的影響。因此根據(jù)電解液溫度、充放電狀態(tài)和充放電電流調(diào)節(jié)電解液流量，降低泵耗，從而提高全釩液流儲能電池系統(tǒng)效率。本專利提出了全釩液流儲能電池系統(tǒng)電解液流量梯級控制策略，即在不同的電解液溫度、充放電狀態(tài)和充放電電流下選擇不同的電解液流量運行。本專利符合液流儲能電池在可再生能源利用中的應用需求，具有較強應用前景。

發(fā)明內(nèi)容
一種全釩液流儲能電池系統(tǒng)，包括正極電解液儲罐，負極電解液儲罐，泵，流量計，電池模塊，變頻器，溫度傳感器，電壓傳感器，電流傳感器，單片機，電源，負載；正極電解液儲罐通過泵經(jīng)流量計與電池模塊的正極入口相連，電池模塊的正極出口通過管路與正極電解液儲罐相連；負極電解液儲罐通過泵經(jīng)流量計與電池模塊的負極入口相連，電池模塊的負極出口通過管路與負極電解液儲罐相連；在正極電解液儲罐和負極電解液儲罐中分別設有溫度傳感器；電池模塊的正負電極分別與電源、負載導線連接，連接線路中并聯(lián)有電壓傳感器、串聯(lián)有電流傳感器；變頻器通過導線分別與泵電連接；單片機分別與流量計、變頻器、溫度傳感器、電壓傳感器、電流傳感器信號連接。全釩液流儲能電池系統(tǒng)的電解液流量梯級控制策略主要為在單片機內(nèi)提前設置當前全釩液流儲能電池系統(tǒng)的連接方式和電池模塊電極面積下的電解液流量與電解液溫度、電池電壓以及電流密度的對應關系，方法如下按照當前全釩液流儲能電池系統(tǒng)的連接方式和電池模塊電極面積，將系統(tǒng)電壓轉(zhuǎn)換為單電池電壓， 將電池模塊的電流轉(zhuǎn)換為電流密度，在此基礎上，將電解液溫度、單電池電壓和電流密度劃分為若干個區(qū)間，電解液溫度區(qū)間可按照l°c 50°C為間隔進行劃分，單電池電壓區(qū)間可按照0. OlV 0. 5V為間隔進行劃分，電流密度區(qū)間可按照lmA/cm2 50mA/cm2為間隔進行劃分；分別在在不同溫度、單電池電壓、電流密度區(qū)間內(nèi)進行充電實驗，確定相應的電解液流量，其值在綜合考慮全釩液流儲能電池系統(tǒng)的能量效率和功耗的基礎上獲得的較優(yōu)的電解液流量。電解液流量(L)與電解液溫度(T)、電池電壓(V)以及電流密度⑴的對應關系如下表所示
權利要求
1.一種全釩液流儲能電池系統(tǒng)，包括正極電解液儲罐(1)，負極電解液儲罐O)，泵 (3)，流量計(4)，電池模塊( ，變頻器(6)，溫度傳感器(7)，電壓傳感器( ，電流傳感器 (9)，單片機(10)，電源(11)，負載(12)；正極電解液儲罐(1)通過泵經(jīng)流量計(4)與電池模塊(5)的正極入口相連，電池模塊 (5)的正極出口通過管路與正極電解液儲罐(1)相連；負極電解液儲罐( 通過泵經(jīng)流量計(4)與電池模塊(5)的負極入口相連，電池模塊(5)的負極出口通過管路與負極電解液儲罐( 相連；在正極電解液儲罐(1)和負極電解液儲罐( 中分別設有溫度傳感器(7)； 電池模塊(5)的正負電極分別與電源(11)、負載(12)導線連接，連接線路中并聯(lián)有電壓傳感器⑶、串聯(lián)有電流傳感器(9)；變頻器(6)通過導線分別與泵電連接；單片機(10)分別與流量計G)、變頻器(6)、溫度傳感器(7)、電壓傳感器(8)、電流傳感器(9)信號連接。
2.—種權利要求1所述全釩液流儲能電池系統(tǒng)的電解液流量梯級控制策略，其特征在于在單片機(11)內(nèi)提前設置當前全釩液流儲能電池系統(tǒng)的連接方式和電池模塊電極面積下的電解液流量與電解液溫度、電池電壓以及電流密度的對應關系，在全釩液流儲能電池系統(tǒng)運行過程中，根據(jù)溫度傳感器(8)、電流傳感器(9)、電壓傳感器(10)采集的電解液溫度、電壓和電流值，選擇所需要的電解液流量，通過變頻器(6)調(diào)節(jié)泵C3)的工作頻率，變頻器頻率的大小根據(jù)流量計(4)反饋信息進行調(diào)節(jié)，保證全釩液流儲能電池系統(tǒng)在選擇的電解液流量下運行。
3.按照權利要求2所述系統(tǒng)，其特征在于確立電解液流量與電解液溫度、電池電壓以及電流密度的對應關系的方法如下按照當前全釩液流儲能電池系統(tǒng)的連接方式和電池模塊電極面積，將系統(tǒng)電壓轉(zhuǎn)換為單電池電壓，將電池模塊的電流轉(zhuǎn)換為電流密度，在此基礎上，將電解液溫度、單電池電壓和電流密度劃分為若干個區(qū)間，分別在在不同溫度、單電池電壓、電流密度區(qū)間內(nèi)進行充電實驗，確定相應的電解液流量，其值在綜合考慮全釩液流儲能電池系統(tǒng)的能量效率和功耗的基礎上獲得的較優(yōu)的電解液流量。
4.按照權利要求3所述系統(tǒng)，其特征在于電解液溫度區(qū)間可按照1°C 50°C為間隔進行劃分，單電池電壓區(qū)間可按照0. OlV 0. 5V為間隔進行劃分，電流密度區(qū)間可按照 lmA/cm2 50mA/cm2為間隔進行劃分。
5.按照權利要求2所述調(diào)節(jié)方法，其特征在于電解液流量選擇的順序為先判斷溫度所屬的區(qū)間，再判斷電壓所屬的區(qū)間，最后判斷電流所屬的區(qū)間，選擇對應的電解液流量作為全釩液流儲能電池系統(tǒng)在此條件下運行的電解液流量。
6.按照權利要求3所述系統(tǒng)，其特征在于在相同的電解液溫度區(qū)間、單電池電壓區(qū)間和電流密度區(qū)間，電解液流量具有唯一性。
全文摘要
本發(fā)明涉及全釩液流儲能電池系統(tǒng)，對液流儲能電池而言，不同的電解液溫度、充放電狀態(tài)以及充放電電流對電解液反應物的需求量不同，即電解液流量的大小不同，而電解液流量的大小決定了泵的功耗，對系統(tǒng)效率又很大的影響。因此根據(jù)電解液溫度、充放電狀態(tài)和充放電電流調(diào)節(jié)電解液流量，降低泵耗，從而提高全釩液流儲能電池系統(tǒng)效率。本發(fā)明提出了全釩液流儲能電池系統(tǒng)電解液流量梯級控制策略，即在不同的電解液溫度、充放電狀態(tài)和充放電電流下選擇不同的電解液流量運行。本發(fā)明符合液流儲能電池在可再生能源利用中的應用需求，具有較強應用前景。
文檔編號H01M8/18GK102299362SQ201010210100
公開日2011年12月28日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權日2010年6月25日
發(fā)明者張華民, 楊振坤, 鄒毅, 馬相坤 申請人:中國科學院大連化學物理研究所, 大連融科儲能技術發(fā)展有限公司