[发明专利]全钒液流电池停机状态参数预测方法、装置和电子设备

说明书

本发明提供了一种全钒液流电池停机状态参数预测方法、装置和电子设备，其中方法包括：基于等效电阻法搭建全钒液流电池的等效电路模型；其中全钒液流电池的各子部件与等效电路模型中各元器件具有对应关系；根据全钒液流电池停机后荷电状态下降一定范围计算对应的时间；以等效电路模拟出漏电电流，在经过荷电状态下降一定范围对应时间后，计算状态参数的变化；其中状态参数包括电解液绝热温升，电解液绝热温升用于判断五价钒离子是否析出沉淀。本发明在全钒液流电池储能系统放电阶段，对停机后各处漏电电流、电解液绝热温升等状态参数与时间的关系进行预测，进而保证停机后全钒液流电池储能系统安全。

技术领域

本发明主要涉及全钒液流电池技术领域，尤其涉及一种全钒液流电池停机状态参数预测方法、装置和电子设备。

背景技术

全钒液流电池(All-vanadium redox flow battery，VRB)通过正负极电解液中不同价态钒离子的电化学反应以实现电能和化学能的互相转化。正负极电解液由各自的泵驱动实现在电堆与储罐之间的循环流动，充电时发生氧化反应，正极四价态钒离子升高到五价态，负极三价态钒离子降低到二价态，放电过程与之相反。

全钒液流电池正极反应的标准电位为+1.004V，负极为-0.255V，电池的标准开路电压约为1.259V，因为电解质溶液的浓度及充放电状态参数变化，电池开路电压最高可达1.6V。为了满足全钒液流电池系统并网要求，需要将多个电堆进行串联，组成单元电池系统。电解质溶液通过泵、管路等均匀输送到每个电堆中，并且在电解质溶液储罐间连续循环。当电池停机时，电解液连通系统中具有不同的电位点，且由于电解液是离子导体，因此管路流道内电解液会形成导电通路，产生自放电电流。自放电电流的产生使得全钒液流电池系统内部产生漏电损耗，导致电池系统效率下降。此外，漏电损耗会转化成热量，导致局部升温，这不仅会加速材料的老化，甚至会造成局部电解液析出沉淀，影响电堆及电池系统的使用寿命，同时漏电损耗产生的热量还会增加热管理系统负担，导致辅助制冷设备功耗增加，进一步降低电池系统能量转换效率。

可见，如何对全钒液流电池停机后的各状态参数，如电解液绝热温升、损耗功率、荷电状态等进行预测十分必要。但目前在全钒液流电池的等效电路中，等效电路将功率单元整体转化为电阻和电容等效模型，不能反应出停机后的各子部分的漏电情况；另外虽然也有等效模型将全钒液流电池中各子部件都进行等效，但却只能得到稳态结果，无法得到全钒液流电池系统各状态参数与时间的关系，因此无法预测液流电池在停机后的情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种全钒液流电池停机状态参数预测方法、装置和电子设备，对停机后各处漏电电流、电解液绝热温升等状态参数与时间的关系进行预测，保证停机后全钒液流电池储能系统安全。

为解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种全钒液流电池停机状态参数预测方法，包括：基于等效电阻法搭建所述全钒液流电池的等效电路模型；其中所述全钒液流电池的各子部件与所述等效电路模型中各元器件具有对应关系；根据所述全钒液流电池停机后荷电状态下降一定范围计算对应的时间；以所述等效电路模拟出漏电电流，在经过所述荷电状态下降一定范围对应时间后，计算所述状态参数的变化；其中所述状态参数包括电解液绝热温升，所述电解液绝热温升用于判断五价钒离子是否析出沉淀。

可选地，基于等效电阻法搭建所述全钒液流电池的等效电路模型包括：将电堆内公共流道、分支流道、电池的电极、双极板、膜、电解液和所述全钒液流电池管路中的电解液计算为等效电阻，单节电池电动势作为电压源。

可选地，基于等效电阻法搭建所述全钒液流电池的等效电路模型包括：采用MATLAB/Simulink软件基于等效电阻法搭建所述全钒液流电池的等效电路模型。

可选地，根据所述全钒液流电池停机后荷电状态下降一定范围计算对应的时间包括：在单节电池电动势与荷电状态呈对应关系的条件下，利用单节电池电动势仿真得到的损耗功率为荷电状态下降一定范围的功率，推导出荷电状态下降一定范围所用时间。