[发明专利]液流电池换热装置及安装换热装置的方法

说明书

本发明涉及散热领域，提供一种液流电池换热装置(22)及安装换热装置方法，装置(22)包括毛细管架，其为长形，长度适于竖直设置在液流电池的储液罐(21)内；多根毛细管(221)，布设于所述毛细管架；至少一对连接组件(222)，设置在所述换热装置(22)的上端，每对连接组件(222)分别将所述毛细管(221)的进液端和出液端固定连接至所述储液罐(21)的上部，实现该毛细管(221)与外部的流体连通。本装置采用换热装置内置的方式，能够减小空间的占用，且易于安装和拆卸。

技术领域

本发明涉及散热领域，尤其涉及一种液流电池换热装置及安装换热装置的方法。

背景技术

近年来，风力发电和光伏发电高速发展，风光发电并网规格也越来越大，由于风光发电的间歇性和随机性的特点，大规模风光发电并网将影响一定区域内电网的稳定性。电力储能技术作为新能源接入领域的关键环节之一，能有效弥补风光发电的间歇性、波动性缺点。其中，全钒液流电池储能具有运行安全、循环寿命长、适用于大规模储能、绿色环保等优点，近来来日益得到重视。

钒电池的功率和容量相互独立，电池功率取决于电堆的功率，电池能量储存在电解液中。由此可见，电解液是全钒液流储能系统的核心。钒电池储能系统既需要高浓度的电解质溶液以实现电池的高能量密度，又要有高稳定性和高电化学活性以实现高倍率放电特性、电压效率、能量效率和低维护成本。在实际应用中，随着充放电的进行，电解液的温度会持续升高，电解液及电池性能性能受到温度因素影响很大，随着电解液温度升高，电解液粘度会降低，流动性和活性增强，系统的充放电效率会提高。但当温度过高且五价钒达到一定浓度时，就会有五氧化二钒晶体析出，造成流道堵塞，从而使电池性能急剧恶化，直至失效，所以在充放电的过程中，对系统的温度进行有效的控制显得十分关键。

全钒液流储能电池工作时，正极产生两种价态离子V(IV)和V(V)，负极产生两种价态离子V(II)和V(III)，不同价态离子在一定温度下稳定性存在差异。在电堆中，正负极电解液存在交叉渗透，反映过程中会涉及热反应，特别是放电过程中，电堆发热更明显。温度的变化不仅会影响电解质本身的稳定性，更会对电极活性物质在电极上的电化学反应产生影响，从而影响电池性能。

目前液流电池常用的换热方式有水冷和风冷两种方式，水冷和风冷循环换热装置是通过冷却水或冷风与高温电解液进行热交换达到降温作用。换热器换热面积相同的前提下，水冷的换热效果明显优于风冷。在实际应用中，水冷换热器一般是外置式，为给储罐内电解液降温，需在储罐外额外增加管路并连接换热器，或将换热器串联在管路中，这种方案增加了占地空间和泵的功耗，使得换热成本大幅增加。

如图1所示，图1为常见的一种组合式换热器1安装图，在已制作好的储罐11的顶部或侧面加工有用于安装、检修用的人孔111。对于直径较大的换热器12，制作好后无法放入储罐11内部。因此，通常将换热器12加工成多个圆弧组合式的结构，将多段圆弧形的换热器12框架从储罐人孔111放入，再在储罐12内部拼接起来，在储罐11内部盘绕毛细管，完成换热器12在储罐11内部的组装。这种组合式换热器1结构十分不方便安装、维修。

中国专利申请号CN201821297562.7公开了用于全钒液流电池系统的换热储罐，该换热储罐为一种夹套式换热储罐，包括外桶及承装电解液的内桶，内桶被安装与外桶中，内桶与外桶之间为夹套层，外桶壁上具有连通与夹套层的换热介质进、出口，夹套层以内桶壁，外桶壁、桶底壁、盖板所形成以隔绝内、外桶的封闭空间，夹套层被挡流板分区为若干个相对独立的挡流分区，并在挡流板上开出使唤热介质能够在不同挡流分区间流动的间隙孔，冷却介质为水。这种方式冷热介质没有直接接触，实际是通过冷却水给内桶桶壁降温达到给电解液降温的目的，由于电解液具有腐蚀性，使用的储罐一般都是用耐腐蚀的PP、PPH、PE等塑料材料，这些材料本身散热效果差，所以这种方式散热效果不佳。而且夹套式储罐结构，储罐有效容积小，制造工艺难度大、制作成本高。