[发明专利]基于电能成本运行液流电池系统的方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

申请人特此要求对2011年2月7日提交的美国专利号为13/022,285的专利之优先权，其公开的内容纳入本文作为参考。该应用还与2009年12月18日提交的PCT/US09/68681有关，其内容全部纳入本文作为参考。

技术领域

本发明主要关于液流电池系统，尤其是关于基于电能成本控制液流电池系统的方法。

背景技术

典型的液流电池系统被配置用于存储并释放电能。比如，这种液流电池可将电源产生的电能转化为化学能存储在阳极电解液和阴极电解液溶液组中。液流电池系统可稍后将存储的化学能转化为电能，转移并在该液流电池系统外使用。 

流体电池系统通常在大致恒定和相对较高的循环效率下运行，通过尽量降低运营成本以尽力获得最大的净收入。此处所用术语“循环效率”是指将电能转化为化学能、存储该化学能并将该化学能转换回电能的效率。可在相对较高的循环效率下尽量降低运营成本是因为(i) 购买用于存储的电能与 (ii) 释放和销售电能的比例通常随着循环效率的增加而减少。但是，在这种相对较高循环效率下的流体电池系统的运营中并未计算电能成本的波动。此处所用术语“电能成本”或“能源成本”是指电能的货币净成本。

有多种因素可影响电能成本，如天数和消费者的能量需求。例如，典型的一天内电能成本将在用电峰值（例如消费者的需求高峰时）和非用电峰值（例如消费者需求低时）间变化。 

电能成本还可被其他因素影响，如电能过剩。当一或多个能量源产生的电能大于消费者的能量需求时将发生电能过剩。风力发动机的电能净成本相对较低或甚至在夜间时段为负值，例如，当发生电能过剩时，公用事业向风力发电运营者付钱以减少或停止其向公共电网的风电输出。

附图说明

图1是液流电池系统一实施例的示意图，包括一或多个成堆栈排列的液流蓄电池组电池。

图2是图1所示实施例中一液流蓄电池组电池的图解说明。 

图3是图2所示实施例中一液流蓄电池组电池的图解说明。

图4图示说明了在储电（即充电）和放电操作模式时，液流蓄电池组电池的超电势效率和功率密度的功能关系。

图5是图1所示液流电池系统的一操作方法的流程图。

具体实施方式

参考图1，该图是液流电池系统10的示意图。本液流电池系统10被配置用于可根据电能成本而存储和/或释放电能。液流电池系统10包括一第一电解液储罐12、一第二电解液储罐14、一第一电解质电路回路16、一第二电解质电路回路18、一第一流量调节器19、一第二流量调节器21、一或多个排列在堆栈22中的液流蓄电池组电池20、一功率变换器25和一控制器23。

第一和第二电解液储罐12和14都适合于容纳并存储电解质溶液组中之一种（例如阳极电解液或阴极电解液）。合适的电解液组示例包括钒和钒溶液、溴和多硫化物溶液、钒和溴溶液等。 

第一和第二电解质电路回路16和18都分别包括一源管道24、26，和一返回管道28、30。

第一和第二流量调节器19和21都适合于选择性地调节分别从电解质电路回路16、18之一通过的电解质溶液，以响应各自的调节控制信号。取决于液流电池系统特定的设计要求，每一流量调节器19、21可包括一单一设备，比如一变速泵或电子驱动阀，或多个同类设备。但本系统10并不限于任何特定类型的流量调节器。

参考图2，每一液流蓄电池组电池20包括一第一集电器32、一第二集电器34、一第一液体多孔电极层36（下文的“第一电极层”）、一第二液体多孔电极层38（下文的“第二电极层”）和一离子交换膜40。参考图3，离子交换膜40有一横截面41。再次参考图2，离子交换膜40被安置于第一和第二电极层36和38之间。第一和第二电极层36和38被安置于第一和第二集电器32和34之间。PCT申请编号为PCT/US09/68681中公开的这种液流蓄电池组电池被整个纳入本文作为参考。