[发明专利]一种提高液流电池电堆电压一致性的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池技术领域和新能源领域，具体的说是涉及一种提高液流电池电堆电压一致性的装置及方法。

背景技术

现代经济社会发展对传统能源的日益增长的需求，使得其供给不足的问题日益突出。人们不得不寻找风能、太阳能等可再生能源，近些年以风能和太阳能为代表的新能源已经占据了能源供给的一席之地，随着需求增加，其比例仍然在不断增大，但其易受天气影响而造成发电间歇性的供需矛盾比较突出，规模储能的发展已经势在必行。

作为大规模能量储存的途径--液流电池的产生和发展为上述新能源的缺陷提供了很好的补充。液流电池具有安全性好、寿命长，蓄电容量大、功率与容量分离可调、选址自由和清洁环保等特点，可以保证风能、太阳能等新能源经过存储调整后的平稳输出，实现规模化电能管理、电网辅助、电压控制、大型不间断电源的重要作用。

电堆是化学能与电能相互转化的场所，是液流电池的核心部件，目前电堆是以多个单电池以串联方式依次连接，每一节单电池结构均相同；一张隔膜将正负极隔开，正负极结构相同；每一侧依次为电极和双极板(正负极共用)。若干个电堆通过串、并联的方式集成为液流电池系统。

液流电池电堆的内阻包括部件电阻、部件间接触电阻和电化学反应电阻等。当电池处于运行状态时，由于不同环境温度、充放电方式以及荷电状态等因素的影响，其内阻始终处于动态变化中，无法实现精确测量，因此，现有技术无法有效保证液流电池在实时状态电堆的电压一致性。特别是在液流电池充电初期和放电末期，各电堆内阻差异成倍放大，长期运行会造成部分电堆过充或过放，进而缩短电堆的使用寿命。

目前，尽管现有技术中就如何保证电池电压一致性问题，已经提出一定研究或者论证，如申请号为CN2010105486592(实现在充电过程中对电池均衡的装置及方法)、申请号为CN 201010572115X(电池均衡装置)的专利申请，提出了可以在一定程度上解决电池电压一致性的技术方案。但是，以上解决方案仅仅适用于解决固体电池的电压一致性问题，并不能将其照搬解决液流电池电压一致性问题，其主要原因为：固体电池的内阻多为固定值，在考虑电压一致性时，可以直接参考定值进行研究；而 液流电池在结构、性能等方面均与固体电池存在着较大的不同，如液流电池电堆的内阻为一个无法时刻监测的动态值，其内阻是电堆多个状态，如环境温度、充放电方式、如电解液流量、电解液浓度、荷电状态等的综合作用值，因而无法结合一定的参考定值进行研究。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种提高液流电池电堆电压一致性的装置，通过该装置使得电池系统各电堆电压保持一致性，进而避免各电堆由于电压不一致造成的过充或过放的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：

一种提高液流电池电堆电压一致性的装置，其特征在于：

包括分别并联于液流电池各电堆的阻值调节部件，该阻值调节部件用以实时调节各自对应的并联电路的总电阻值，使得任意两个液流电池电堆之间的电压偏差均小于阈值。

进一步的，所述装置还包括用以检测液流电池各电堆实时电压的电压检测部件。

进一步的，所述阻值调节部件包括：

各可调电阻元件；

以及与各可调电阻元件串联的可控开关；该可控开关用以使得所述可调电阻元件在液流电池各电堆处于充电或者放电状态时被接入到对应的并联电路中。

优选的，所述可调电阻元件的最小阻值至少是液流电池电堆内阻最大值的N倍，N≧100。

进一步的，液流电池的电堆数量至少为3个。

进一步的，所述装置还包括：

电堆监测模块，用以基于电压检测部件检测的各电堆电压，分析查找当前电压存在异常的电堆；

以及阻值管理模块，用以控制与电压异常的电堆对应的阻值调节部件进行阻值调节，使得当前电压异常的电堆的电压与其他电堆的电压偏差均小于阈值。

优选的，所述电压存在异常的电堆的分析查找过程是指：逐个比较任一电堆电压与其他电堆电压平均值的绝对差值，若该绝对差值大于报警阈值，则该 电堆为电压异常的电堆；所述绝对差值是指任一电堆电压与其他电堆电压平均值差值的绝对值。

优选的，所述阻值管理模块用以判断当前电压异常的电堆是否大于其他电堆电压的平均值；是，则控制阻值调节部件以阻值递减的方式进行阻值调节；否，则控制阻值调节部件以阻值递增的方式进行阻值调节。

本发明还要提供一种提高液流电池电堆电压一致性的方法，其特征在于：