[发明专利]液流电池系统及其控制方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及液流电池领域，具体而言，涉及一种液流电池系统及其控制方法和装置。

背景技术

全钒氧化还原液流电池是一种以不同价态的钒离子电解液进行氧化还原的电化学反应装置，能够高效地实现化学能与电能之间的相互转化。该类电池具有使用寿命长，能量转化效率高，安全性好，环境友好等优点，能用于风能发电和光伏发电配套的大规模储能系统，是电网削峰填谷、平衡负载的主要选择之一。因此，近年来全钒氧化还原液流电池逐渐成为大容量储能电池研究的重点。

全钒氧化还原液流电池分别以钒离子V2+/V3+和V4+/V5+作为电池的正负极氧化还原电对，将正负极电解液分别存储于两个储液罐中，由耐酸液体泵驱动活性电解液至反应场所(电池堆)再回至储液罐中形成循环液流回路，以实现充放电过程。在全钒氧化还原液流电池储能系统中，电池堆性能的好坏决定着整个系统的充放电性能，尤其是充放电功率及效率。电池堆是由多片单电池依次叠放压紧，串联而成。其中，传统的单片液流电池的组成如图1所示，液流框1、集流板2、电极3和隔膜4组成单体电池5，通过N个单体电池5的堆叠组成电池堆6。

为了组建大功率氧化还原液流电池系统，需要将多个电池堆或多个电池堆模块接入充放电系统。电路上接入系统的方式可以选用串联或并联，而液路系统的接入方式一般为并联方式。电解液在主液路管道内部流动的过程中存在着由液流阻尼引起的压降(管道和电堆)，因此从主液路管道不同位置接出的各电池堆所得到的电解液流速或压强存在一定差异，从而造成不同电池堆间电解液流速或流量的不均匀性。这种流量的不均匀性会影响不同电堆内电解液反应的均一性，在不同的电堆之间形成旁路电流，降低电池堆的充放电性能并影响整个液流电池系统的使用寿命。

针对相关技术中液流电池系统中电池堆充放电性能差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种液流电池系统及其控制方法和装置，以解决液流电池系统中电池堆充放电性能差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种液流电池系统的控制方法。

根据本发明的液流电池系统的控制方法包括：调节液流电池系统中电解液的流量以使液流电池系统中电解液的流量均一，其中，液流电池系统包括多个电池堆。

进一步地，在调节液流电池系统中电解液的流量之前，根据本发明的液流电池系统的控制方法还包括：检测液流电池系统中电池堆的充放电性能参数值是否超出预设参数值范围，其中，电池堆的充放电性能参数值包括旁路电流值和/或电池堆的电压值，其中，当液流电池系统中电池堆的充放电性能参数值超出预设参数值范围时，调节液流电池系统中电解液的流量。

进一步地，通过采用以下任意一种或多种方式调节液流电池系统中电解液的流量：调节液流电池系统中电解液的液流速度；调节液流电池系统中电解液的液流管道阻尼；调节液流电池系统中电池堆的电解液的流进口和/或流出口的截面面积；调整液流电池系统中电池堆的内部结构参数；以及调节液流电池系统中电解液的液流压力。

进一步地，调节液流电池系统中电解液的液流速度包括：通过可调速流量计调节液流电池系统中电解液的液流速度，其中，可调速流量计设置于液流电池系统中。

进一步地，通过采用以下任意一种或多种方式调节液流电池系统中电解液的液流管道阻尼：调整液流电池系统中液流管道的长度；调整液流电池系统中液流管道的材质；以及调整液流电池系统中液流管道的管径大小。

进一步地，通过采用以下任意一种或多种方式调整液流电池系统中电池堆的内部结构参数：调节液流电池系统中液流框的液流进出口内部截面积；调节液流电池系统中液流框的流道；调节液流电池系统中集流板的流道设计；以及调节液流电池系统中多孔电极的流道。

进一步地，调节液流电池系统中电解液的液流压力包括：通过多个液体泵调节液流电池系统中电解液的液流压力，其中，多个液体泵设置于液流电池系统的电解液循环回路中。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种液流电池系统的控制装置。

根据本发明的液流电池系统的控制装置包括：调节单元，用于调节液流电池系统中电解液的流量以使液流电池系统中电解液的流量均一，其中，液流电池系统包括多个电池堆。