液流電池儲能系統(tǒng)的控制方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電化學(xué)儲能系統(tǒng)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種液流電池儲能系統(tǒng)的控制方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于風(fēng)能或太陽能等清潔能源的電能輸出存在功率的波動現(xiàn)象，為了保證最終能夠向用戶提供的穩(wěn)定電能輸出，需要通過儲能系統(tǒng)“削峰填谷”，來平滑清潔能源的發(fā)電功率輸出曲線。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，在清潔能源的發(fā)電功率不足以滿足用戶的用電需求時，可以通過液流電池儲能系統(tǒng)(如，全釩氧化還原液流電池儲能系統(tǒng))進行放電，向用戶提供電能，以補足清潔能源發(fā)電功率的不足；在清潔能源的發(fā)電功率高于用戶的用電需求時，可以對液流電池儲能系統(tǒng)進行充電，以消耗過高的發(fā)電功率，將多余的發(fā)電量存儲在液流電池儲能系統(tǒng)中。
[0004]全釩氧化還原液流電池(簡稱釩電池)分別以不同價態(tài)的釩離子V2+/V3+(負極)和v4+/v5+(正極)為電池的兩極氧化還原電對，將正負極電解液分別存儲于兩個儲液罐中，由耐酸液體泵(如，負極電解液液體泵和正極電解液液體泵)驅(qū)動活性電解液至反應(yīng)場所(即電池堆)再回至儲液罐中形成循環(huán)液流回路，以實現(xiàn)充放電過程。在整個釩電池儲能系統(tǒng)中，電池堆性能的好壞決定著整個系統(tǒng)的充放電性能，尤其是充放電功率及效率。如圖1所示，電池堆是由多片單體電池依次疊放壓緊，串聯(lián)而成。其中，單體電池5’包括液流框I’、集流板2’、電極3’以及隔膜4’，多片單體電池5’串聯(lián)疊合組成電池堆6’。
[0005]如圖2所示，液流電池系統(tǒng)包括電池堆6 ’、負極儲液罐8 ’、正極儲液罐9 ’、負極電解液液體泵10’、正極電解液液體泵11’、負極電解液導(dǎo)流管道12’以及正極電解液導(dǎo)流管道 13，。
[0006]在現(xiàn)有的液流電池設(shè)計與控制系統(tǒng)中，正極電解液與負極電解液分別置于一個正極儲液罐與一個負極儲液罐中，當(dāng)電解液的SOC(State of Charge，即荷電狀態(tài))較高時，如果液流電池儲能系統(tǒng)需要大功率充電，則電池堆電壓極化增加、電解液泵(如，上述的負極電解液液體泵和正極電解液液體泵)的泵耗增加；當(dāng)電解液的SOC較低時，如果液流電池儲能系統(tǒng)需要大功率放電，則電池堆電壓極化增加、電解液泵的泵耗增加。這種情況導(dǎo)致液流電池儲能系統(tǒng)在不同充放電功率的工況下工作時，充放電效率較低。
[0007]具體地，在充電過程中，V3+作為負極的反應(yīng)物和V4+作為正極的反應(yīng)物，在SOC較高的狀態(tài)下，V3+和V4+濃度較低，為了適應(yīng)大功率的充電需求，需要提高電解液的輸送流量，以滿足反應(yīng)消耗，從而增加了電解液泵的泵耗；在放電過程中，V2+作為負極的反應(yīng)物和V 5+作為正極的反應(yīng)物，在SOC較低的狀態(tài)下，V2+和V5+濃度較低，為了適應(yīng)大功率的放電需求，需要提高電解液的輸送流量，以滿足反應(yīng)消耗，從而增加了電解液泵的泵耗。
[0008]其中，SOC =負極電解液中V2+的濃度/負極電解液中釩離子總濃度；或者，SOC =正極電解液中V5+的濃度/正極電解液中釩離子總濃度。
[0009]針對現(xiàn)有技術(shù)中液流電池儲能系統(tǒng)工作于不同工況的情況下充放電效率低的技術(shù)問題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明實施例提供了一種液流電池儲能系統(tǒng)的控制方法和裝置，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中液流電池儲能系統(tǒng)工作于不同工況的情況下充放電效率低的技術(shù)問題。
[0011]根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方面，提供了一種液流電池儲能系統(tǒng)的控制方法，包括:獲取發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率和用電負載所需的用電功率；基于發(fā)電功率和用電功率獲取液流電池儲能系統(tǒng)的工作信息，其中，液流電池儲能系統(tǒng)包括多個第一儲液罐分區(qū)，各個第一儲液罐分區(qū)的電解液的第一荷電狀態(tài)區(qū)間不同，工作信息包括液流電池儲能系統(tǒng)充電或放電的工作功率；基于與工作功率相匹配的第二荷電狀態(tài)區(qū)間，確定多個第一儲液罐分區(qū)中的第二儲液罐分區(qū)，其中，第一荷電狀態(tài)區(qū)間包括第二荷電狀態(tài)區(qū)間；控制第二儲液罐分區(qū)執(zhí)行充電或放電操作。
[0012]進一步地，基于與工作功率相匹配的第二荷電狀態(tài)區(qū)間，確定多個第一儲液罐分區(qū)中的第二儲液罐分區(qū)包括:從預(yù)先獲取的功率曲線中讀取工作功率對應(yīng)的功率范圍；讀取與功率范圍相匹配的第二荷電狀態(tài)區(qū)間；將第二荷電狀態(tài)區(qū)間對應(yīng)的第一儲液罐分區(qū)作為第二儲液罐分區(qū)。
[0013]進一步地，工作信息為液流電池儲能系統(tǒng)執(zhí)行充電操作的工作功率，其中，控制第二儲液罐分區(qū)執(zhí)行充電或放電操作包括:控制第二儲液罐分區(qū)執(zhí)行充電操作；檢測第二儲液罐分區(qū)的第一荷電狀態(tài)是否達到第一預(yù)設(shè)閾值；若第二儲液罐分區(qū)的第一荷電狀態(tài)達到第一預(yù)設(shè)閾值，則關(guān)閉第二儲液罐分區(qū)，并控制多個第一儲液罐分區(qū)中的第三儲液罐分區(qū)執(zhí)行充電操作，其中，第三儲液罐分區(qū)的第三荷電狀態(tài)區(qū)間的右端點值不大于第二荷電狀態(tài)區(qū)間的左端點值，第一荷電狀態(tài)區(qū)間包括第三荷電狀態(tài)區(qū)間。
[0014]進一步地，工作信息為液流電池儲能系統(tǒng)執(zhí)行放電操作的工作功率，其中，控制第二儲液罐分區(qū)執(zhí)行充電或放電操作包括:控制第二儲液罐分區(qū)執(zhí)行放電操作；檢測第二儲液罐分區(qū)的第一荷電狀態(tài)是否達到第二預(yù)設(shè)閾值；若第二儲液罐分區(qū)的第一荷電狀態(tài)達到第二預(yù)設(shè)閾值，則關(guān)閉第二儲液罐分區(qū)，并控制多個第一儲液罐分區(qū)中的第四儲液罐分區(qū)執(zhí)行放電操作，其中，第二儲液罐分區(qū)的第二荷電狀態(tài)區(qū)間的右端點值不大于第四儲液罐分區(qū)的第四荷電狀態(tài)區(qū)間的左端點值，第一荷電狀態(tài)區(qū)間包括第四荷電狀態(tài)區(qū)間。
[0015]進一步地，基于發(fā)電功率和用電功率獲取液流電池儲能系統(tǒng)的工作信息包括:將發(fā)電功率與用電功率的差值作為工作功率；比較發(fā)電功率與用電功率的大?。蝗舭l(fā)電功率大于用電功率，則生成用于指示液流電池儲能系統(tǒng)執(zhí)行充電操作的工作信息；若發(fā)電功率小于用電功率，則生成用于指示液流電池儲能系統(tǒng)執(zhí)行放電操作的工作信息。
[0016]根據(jù)本發(fā)明實施例的另一個方面，還提供了一種液流電池儲能系統(tǒng)的控制裝置，包括:第一獲取模塊，用于獲取發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率和用電負載所需的用電功率；第二獲取模塊，用于基于發(fā)電功率和用電功率獲取液流電池儲能系統(tǒng)的工作信息，其中，液流電池儲能系統(tǒng)包括多個第一儲液罐分區(qū)，各個第一儲液罐分區(qū)的電解液的第一荷電狀態(tài)區(qū)間不同，工作信息包括液流電池儲能系統(tǒng)充電或放電的工作功率；確定模塊，用于基于與工作功率相匹配的第二荷電狀態(tài)區(qū)間，確定多個第一儲液罐分區(qū)中的第二儲液罐分區(qū)，其中，第一荷電狀態(tài)區(qū)間包括第二荷電狀態(tài)區(qū)間；控制模塊，用于控制第二儲液罐分區(qū)執(zhí)行充電或放電操作。
[0017]進一步地，確定模塊包括:第一讀取子模塊，用于從預(yù)先獲取的功率曲線中讀取工作功率對應(yīng)的功率范圍；第二讀取子模塊，用于讀取與功率范圍相匹配的第二荷電狀態(tài)區(qū)間；第一確定子模塊，用于確定將第二荷電狀態(tài)區(qū)間對應(yīng)的第一儲液罐分區(qū)作為第二儲液罐分區(qū)。
[0018]進一步地，工作信息為液流電池儲能系統(tǒng)執(zhí)行充電操作的工作功率，其中，控制模塊包括:第一控制子模塊，用于控制第二儲液罐分區(qū)執(zhí)行充電操作；第一檢測子模塊，用于檢測第二儲液罐分區(qū)的第一荷電狀態(tài)是否達到第一預(yù)設(shè)閾值；第一控制子模塊，用于在第二儲液罐分區(qū)的第一荷電狀態(tài)達到第一預(yù)設(shè)閾值的情況下，關(guān)閉第二儲液罐分區(qū)，并控制多個第一儲液罐分區(qū)中的第三儲液罐分區(qū)執(zhí)行充電操作，其中，第三儲液罐分區(qū)的第三荷電狀態(tài)區(qū)間的右端點值不大于第二荷電狀態(tài)區(qū)間的左端點值，第一荷電狀態(tài)區(qū)間包括第三荷電狀態(tài)區(qū)間。
[0019]進一步地，工作信息為液流電池儲能系統(tǒng)執(zhí)行放電操作的工作功率，其中，控制模塊包括:第二控制子模塊，用于控制第二儲液罐分區(qū)執(zhí)行放電操作；第二檢測子模塊，用于檢測第二儲液罐分區(qū)的第一荷電狀態(tài)是否達到第二預(yù)設(shè)閾值；第二控制子模塊，用于在第二儲液罐分區(qū)的第一荷電狀態(tài)達到第二預(yù)設(shè)閾值的情況下，關(guān)閉第二儲液罐分區(qū)，并控制多個第一儲液罐分區(qū)中的第四儲液罐分區(qū)執(zhí)行放電操作，其中，第二儲液罐分區(qū)的第二荷電狀態(tài)區(qū)間的右端點值不大于第四儲液罐分區(qū)的第四荷電狀態(tài)區(qū)間的左端點值，第一荷電狀態(tài)區(qū)間包括第四荷電狀態(tài)區(qū)間。
[0020]進一步地，第二獲取模塊包括:第二確定子模塊，用于確定將發(fā)電功率與用電功率的差值作為工作功率；比較子模塊，用于比較發(fā)電功率與用電功率的大?。坏谝簧勺幽K，用于在發(fā)電功率大于用電功率的情況下，生成用于指示液流電池儲能系統(tǒng)執(zhí)行充電操作的工作信息；第一生成子模塊，用于在發(fā)電功率小于用電功率的情況下，生成用于指示液流電池儲能系統(tǒng)執(zhí)行放電操作的工作信息。
[0021]采用本發(fā)明實施例，將液流電池儲能系統(tǒng)的儲液罐劃分為多個第一儲液罐分區(qū)，在各個第一儲液罐分區(qū)中存儲不同SOC的電解液，以將不同能量分區(qū)存儲；根據(jù)發(fā)電設(shè)備的輸出(即上述的發(fā)電功率)和用電負載的需求(即上述的用電功率)確定多個第一儲液罐分區(qū)中用于執(zhí)行充電或放電操作的第二儲液罐分區(qū)，實現(xiàn)了將不同儲液罐分區(qū)中存儲的不同SOC的電解液靈活應(yīng)用于不同充放電工況，避免了現(xiàn)有技術(shù)中液流電池儲能系統(tǒng)工作于變工況的情況下充放電效率低的問題，降低了電池堆反應(yīng)極化，降低了電解液泵的泵耗，從而提高了液流電池儲能系統(tǒng)的充放電效率。通過本發(fā)明實施例，將不同SOC的電解液存儲于不同儲液罐分區(qū)，根據(jù)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率和用電負載的用電功率確定用于執(zhí)行充電或放電操作的儲液罐分區(qū)，從而實現(xiàn)了將不同儲液罐分區(qū)中存儲的不同SOC的電解液靈活應(yīng)用于不同充放電工況的技術(shù)效果，解決了現(xiàn)有技術(shù)中液流電池儲能系統(tǒng)工作于不同工況的情況下充放電效率低的技術(shù)問題，提高了液流電池儲能系統(tǒng)的充放電效率。
【附圖說明】
[0022]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0023]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種液流電池的電池堆的示意圖；
[0024]圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種液流電池系統(tǒng)的示意圖；
[0025]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的液流電池儲能系統(tǒng)的控制方法的流程圖；
[0026]圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種可選的第二儲液罐分區(qū)的確定方法的流程圖；
[0027]圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種可選的功率曲線的示意圖；
[0028]圖6是根據(jù)圖5的一種可選的液流電池儲能系統(tǒng)的示意圖；
[0029]圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的另一種可選的功率曲線的示意圖；
[0030]圖8是根據(jù)圖7的一種可選的液流電池儲能系統(tǒng)的示意圖；以及
[0031]圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例的液流電池儲能系統(tǒng)的控制裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0032]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分的實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0033]需要說明的是，本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。
[0034]根據(jù)本發(fā)明實施例，提供了一種液流電池儲能系統(tǒng)的控制方法的方法實施例，需要說明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執(zhí)行指令的計算機系統(tǒng)中執(zhí)行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。
[0035]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的液流電池儲能系統(tǒng)的控制方法的流程圖，如圖3所示，該方法可以包括如下步驟:
[0036]步驟S302，獲取發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率和用電負載所需的用電功率。
[0037]步驟S304，基于發(fā)電功率和用電功率獲取液流電池儲能系統(tǒng)的工作信息。
[0038]其中，液流電池儲能系統(tǒng)包括多個第一儲液罐分區(qū)，各個第一儲液罐分區(qū)的電解液的