[发明专利]使液流电池能源存储系统安全运行的系统和方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

根据本发明的一个方面，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。

根据本发明的另一个方面，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。