[发明专利]适用于液流电池的热量回收系统及回收方法

说明书

适用于液流电池的热量回收系统及回收方法，属于热量回收领域，用于解决全钒液流电池系统能量效率提升的问题，技术要点是：包括电堆、与电堆分别连接的负极电解液储罐及正极电解液储罐，所述负极电解液储罐、正极电解液储罐中的至少一个连接于热泵以将在其储罐中流动的电解液与存储介质换热。效果是：所述热量回收系统将热泵与液流电池系统进行了结合，既能实现液流电池电解液的冷却，又能回收液流电池工作中产生的热量，从而提高液流电池系统的整体能量效率。

技术领域

本发明属于热量回收领域，涉及一种液流电池的热量回收系统及回收方法。

背景技术

液流电池以其环境友好、安全可靠、功率和容量可灵活设计组合等优点，在大规模储能领域具有极大的应用价值。液流电池中，储能介质通常为电解质的水溶液，电解质溶解度在不同温度下差异较大。此外，电池内电化学反应速率也受温度的直接影响。为保证液流电池的安全稳定运行，需要对液流电池电解液的温度进行严格的控制。

液流电池在充放电过程中，电能与化学能的转换过程存在一定的能量损失，该损失能量中的绝大部分都存留于电解液中引起电解液温度的升高。在连续充放电运行的液流电池系统中，需要采取措施对电解液进行降温。

在目前常见的液流电池系统中，多采取在电解液回路中增加空冷散热器或空调制冷机等散热制冷设备来对电解液进行降温。这种冷却方式，只是将热量散失到环境中，并不能对这些热量进行有效利用，而散热环节还为液流电池系统增加了循环泵和制冷机的电耗，进一步降低了整体能量效率。

热泵作为余热回收领域的常见技术设备，能够以较小的高品位电能的消耗，回收大量的低温热能，在低品位热量回收场景中得到了广泛应用。如在液流电池中引入热泵形式的余热回收装置，并结合液流电池运行模式的工况特点，开发热泵热量回收控制策略及方法，在满足电解液降温需求的同时，将液流电池能量转换损失的大部分能量进行回收，可显著提升液流电池系统能量效率及输出外特性。

发明内容

为了解决对全钒液流电池系统能量效率提升的问题，本发明提出如下技术方案：

一种适用于液流电池的热量回收系统，包括电堆、与电堆分别连接的正极电解液储罐及负极电解液储罐，所述负极电解液储罐、正极电解液储罐中的至少一个连接于热泵以将在其储罐中流动的电解液与存储介质换热。

进一步的，正极电解液储罐、负极电解液储罐分别通过管道经电解液循环泵与电堆入口相连接；电堆出口通过管道经第一蒸发器进液阀与热泵蒸发器的热源介质入口相连接，热泵蒸发器的热源介质出口经第一蒸发器出液阀的阀门与正极电解液储罐相连接，电堆出口还通过管道经第一蒸发器旁路阀与正极电解液储罐直接连接。

进一步的，正极电解液储罐、负极电解液储罐分别通过管道经电解液循环泵与电堆入口相连接；电堆出口通过管道经第二蒸发器进液阀与热泵蒸发器的热源介质入口相连接，热泵蒸发器的热源介质出口经第二蒸发器出液阀的阀门与负极电解液储罐相连接，电堆出口还通过管道经第二蒸发器旁路阀与负极电解液储罐直接连接。

进一步的，所述热泵，其热泵蒸发器循环介质出口经管道与热泵压缩机的入口连接，热泵压缩机的出口经管道与热泵冷凝器的循环介质入口连接，热泵冷凝器的循环介质出口经管道与热泵节流阀的入口连接，热泵节流阀的出口经管道与热泵蒸发器循环介质入口连接。

进一步的，所述存储介质为蓄水箱中的循环水，蓄水箱的循环水出口经水循环泵与热泵冷凝器的循环水入口连接，热泵冷凝器的循环水出口与蓄水箱的循环水入口连接，蓄水箱冷水进水口、热水出水口与外部连接。

进一步的，所述存储介质为循环水，冷水进水与热泵蒸发器的循环水入口连接，热水出水与热泵蒸发器的循环水出口连接。

本发明还涉及一种所述适用于液流电池的热量回收系统的回收方法，其特征在于，电池放电使电堆内产生热量，由电解液携带出电堆，当电解液温度偏高时，从电堆流出的电解液先进入热泵蒸发器降温，再进入电解液储罐。