[发明专利]全钒液流电池的余热回收系统及全钒液流电池冷却方法

说明书

全钒液流电池的余热回收系统及全钒液流电池冷却方法，属于液流电池领域，为了解决现有液流电池在放电阶段进行电解液冷却占用调峰负荷的问题，且实现热能的集中收集，技术要点是：包括用于监测全钒液流电池充放电状态的监测装置，及于监测装置发出全钒液流电池为充电状态的信号以启动的冷却系统；所述冷却系统以换热方式对电解液储罐中的电解液冷却；所述余热回收系统还包括对冷却系统于电解液中获取的热量收集并存储的蓄热系统，效果是：可降低制冷机组功率及投资。

技术领域

本发明属于液流电池领域，涉及一种大规模全钒液流电池的余热回收系统及全钒液流电池冷却方法。

背景技术

液流电池中电解液温度过高将影响电池性能，还有可能导致电解液结晶，需进行适当冷却。

由于放电阶段，液流电池为放热，因而现有的液流电池中电解液冷却在放电阶段进行，然而，放电阶段冷却电解液会占用调峰负荷，降低了储能电站调峰能力及储能电站输出功率。

而作为进一步的技术问题，在现有电池运行和电解液冷却方式下，只是通过分散的工艺空调等设备对电解液进行冷却，或者大多是通过集装箱模块化设计，每个集装箱都采用风冷或水冷的实时冷却的方式维持电解液的温度。这样的冷却方式功耗较大，大致占电池总输出功率的4-5％，因而降低了电池的输出功率。并且目前的电解液冷却的方式，对于电解液的热量不能有效回收，造成能源浪费。

发明内容

为了解决现有液流电池在放电阶段进行电解液冷却占用调峰负荷的问题，并且实现电解液热量回收，本发明提出如下技术方案：一种全钒液流电池的余热回收系统，包括：用于监测全钒液流电池充放电状态的监测装置，及于监测装置发出全钒液流电池为充电状态的信号以启动的冷却系统；所述冷却系统以换热方式对电解液储罐中的电解液冷却；所述余热回收系统还包括对冷却系统换取的电解液的热量进行收集的蓄热系统。

进一步的，所述冷却系统包括安装于正极电解液储罐的电解液循环管路，该管路上具有电解液循环泵及电解液换热器，所述电解液换热器的壳侧为电解液，管侧为若干并联的制冷剂管内的制冷工质。

进一步的，热泵机组的蒸发器通过所述制冷剂管路吸收电解液释放的热量，热泵机组的冷凝器释放热量于蓄热系统并由蓄热系统存储，所述的蓄热系统为存储蓄热介质的蓄热罐。

进一步的，热泵机组的蒸发器与冷凝器之间安装有压缩机，该压缩机可由控制装置控制在全钒液流电池充电状态启动、全钒液流电池放电状态停止。

进一步的，换热器控制阀设置在电解液换热器和/或热泵机组的冷剂侧，并与控制装置连接。

进一步的，所述的全钒液流电池的余热回收系统还包括位于正极电解液储罐的一侧的负极电解液储罐，该负极电解液储罐的电解液循环管路上具有电解液循环泵，且电解液循环泵的下游连接电堆，电堆回连于负极电解液储罐。

进一步的，在蒸发器与冷凝器之间的连接管路上安装截止阀，在截止阀与蒸发器之间的连接管路上安装膨胀阀，在截止阀与冷凝器之间的连接管路上安装止回阀。

进一步的，测温装置设置在正极电解液储罐的电解液循环泵的入口处。

进一步的，一种所述的全钒液流电池的余热回收系统的全钒液流电池冷却方法，冷却系统于全钒液流电池充电阶段对电解液进行制冷，并于放电阶段停止制冷以形成充电阶段的分时制冷。

进一步的，所述制冷为集中制冷，温度控制方法如下：S1.根据测试数据确定单次循环温升特性曲线得到电解液的温升特性曲线；S2.电池开始充电后，确定电池现有蓄电量，根据电池蓄电量、电解液初始温度、电池运行控制温度，对电解液的温升特性曲线查询以得出剩余充电时间及电池完全放电结束后的电解液放电后温度；S3.根据公式求得电池充电过程中需要冷却的热量，公式如下：

Q＝(T1-T2)×C×V；