CN102593487A - 一种用于全钒液流电池电解液存储装置中的温控装置 - Google Patents

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李爱魁
杨祥军
马军
刘飞
谷山强
严川伟
刘建国
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Abstract

本发明涉及一种恒温控制装置，特别是一种用于全钒液流电池电解液存储装置中的温控装置。本发明通过采用循环温控法对电解液储存装置进行恒温控制，有效地保证整个系统处在最佳的工作温度，同时散热面积大，利用储液罐内部空间，节省储能系统占地面积，保证系统安全稳定可靠地运行。本装置设计新颖，结构合理，能实时控制系统的工作温度，维持温度恒定，保证系统安全可靠地运行。本装置可方便的集成在全钒液流电池储能系统中，实现大规模储能系统的工程应用，有效地提高系统的稳定性。

Description

一种用于全钒液流电池电解液存储装置中的温控装置
技术领域
本发明涉及一种恒温控制装置，特别是一种用于全钒液流电池电解液存储装置中的温控装置。
背景技术
全钒液流电池（Vanadium Redox Batty，简称VRB）是一种新型清洁能源存储装置，具有寿命长、安全环保、功率容量可独立设计、操作及维护费用少、支持频繁大电流充放电等技术优势。
由于全钒液流电池系统在大电流放电过程中会产生一定的热量，随着系统工作时间的延长热量不断累积，导致循环电解液温度逐渐升高，电解液稳定性下降，从而影响到储能系统的正常工作。同时，如果系统工作的环境温度太低会使低价态的离子产生沉析，影响储能系统的正常工作。因此，保证系统恒温工作已经成了目前亟待解决的问题。
根据工作介质的不同，循环法温控系统可分为两大类，即水循环及气体循环。其中水循环温控系统效率高，在激光、军工、医疗、电力电子、工业设备等行业有着广泛的应用。水循环温控系统的原理非常简单：在一个密闭的液体循环装置里，通过水泵产生动力，推动密闭系统中的液体循环，将热量带到面积更大的散热/加热装置中，进行恒温处理。经过恒温处理后的液体再次回流到设备中，如此往复循环。
CN200820056072.8 公开的通信用全钒液流电池系统除电池堆外，还配置有储液罐、循环泵、温控系统和控制器。循环泵把正极电解液从储液罐抽出，通过阀门，注入电池堆，在电池堆内实施电解液的离子交换，完成充放电工作后，进入温控系统，使电解液温度保持在0～45℃之间，然后返回至正极储液罐。负极电解液的工作过程与正极相同。该温控系统由电解液热交换器和半导体致冷组件组成，通过半导体致冷组件正向或反向通电，对电解液实施冷却或加热。该方法需要增设电解液热交换器和半导体制冷组件，使得原本体积庞大的全钒液流电池系统增加了占地面积，特别是大规模应用过程中，所需配备的热交换器和半导体制冷组件数目过多，控制繁琐，导致生产成本大幅度增加，阻碍了全钒液流电池储能系统的大规模应用。同时半导体致冷组件工作时需要用到系统所储电能，影响了整个系统的能量效率。
由于目前国内尚无类似的用于全钒液流电池电解液存储装置中的温控系统，导致大规模应用的全钒液流电池系统在充放电过程中的温度无法得到有效的控制，给全钒液流电池储能系统的正常运行埋下隐患。
 
发明内容
本发明的目的是，在有效控制系统成本及占地空间的基础上，提供一种用于全钒液流电池电解液存储装置中的温控装置，有效的解决大规模应用的全钒液流电池系统在充放电过程中的温度无法得到有效的控制的问题，提高系统的稳定性。
本发明的技术解决方案是，一种用于全钒液流电池电解液存储装置中的温控装置，包括温度控制系统，储液罐、泵、散热/加热部件、温度传感器和连接管件，温度传感器安装在储液罐上部出口处，其特征在于：储液罐内壁上设有吸热部件，吸热部件下部设有工作介质进口，上部设有工作介质出口，散热/加热部件进口与工作介质出口，散热/加热部件出口与泵进口相接，泵出口与工作介质进口采用连接管件相接，温度控制系统根据采集温度传感器温度控制泵的转速。其有益效果是：采用循环温控法对电解液储存装置进行恒温控制，有效地保证整个系统处在最佳的工作温度，同时散热面积大，能巧妙利用储液罐内部空间，节省储能系统占地面积，保证系统安全稳定可靠地运行。本装置设计新颖，结构合理，能实时控制系统的工作温度，维持温度恒定，保证系统安全可靠地运行。本装置可方便的集成在全钒液流电池储能系统中，实现大规模储能系统的工程应用，有效地提高系统的稳定性。
如上所述的温控装置，其特征在于：所述吸热部件由螺旋钛合金管和支撑部件组成，所述螺旋钛合金管直接挂接固定在支撑部件上。其有益效果是：能巧妙利用储液罐内部空间，节省储能系统占地面积，保证系统安全稳定可靠地运行。
如上所述的温控装置，其特征在于：所述温度控制系统由PLC作为主控器件。其有益效果是：能快速的实现系统编程，便于设备升级换代。
如上所述的温控装置，其特征在于：所述散热/加热部件由固定框和弯曲回形铜管组成，铜管用扣件固定在固定框上。其有益效果是：散热/加热效果良好，设备器件少，便于维修。
如上所述的温控装置，其特征在于：所述连接管件采用钢丝软管。其有益效果是：系统安装方便及可操作性强。
如上所述的温控装置，其特征在于：温控装置中的工作介质采用普通水或空气。其有益效果是：工作介质采用普通水或空气，对环境无污染。
如上所述的温控装置，其特征在于：吸热部件的支撑部件可与储液罐采用一体化成型或支撑部件制作完成后固定在储液罐中。其有益效果是：可根据生产条件及工艺选择适当的加工形式。系统安装方便及可操作性强。
 
附图说明
附图1、本发明的系统原理示意图；
附图2、本发明的吸热部件结构图；
附图3、本发明的散热/加热部件结构图；
附图4、本发明储液罐的立体图。
具体实施方式
图中标记的说明：储液罐1、吸热部件2、泵3、散热/加热部件4、温度传感器5、PLC控制单元6、导线7、支撑部件8、螺旋钛合金管9、固定框10、铜管11、工作介质进口12、泵出口13、泵进口14、出口15、进口16、工作介质出口17、连接管件18
以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如附图1、图4所示，本发明由储液罐1、吸热部件2、泵3、散热/加热部件4、温度传感器5、PLC控制单元6和连接管件18组成。
如图2所示，吸热部件2由螺旋钛合金管9和支撑部件8组成，支撑部件选用聚丙烯塑料。螺旋钛合金管9直接挂接固定在支撑部件8上。在吸热部件2下部设有工作介质进口12，上部设有工作介质出口17。支撑部件8和储液罐1之间的连接采用塑料热熔焊接。如采用大批量生产，可将螺旋钛合金管9作为单一部件，其余部分整体一次性成型制作。在储液罐1还未封顶之前将支撑部件8焊接在储液罐1内壁及底部上，保证足够的焊接强度。然后将螺旋钛合金管9套入支撑部件8中，并将下部工作介质进口12和上部工作介质出口17由预留的孔中穿到储液罐1外面来。螺旋钛合金管9与支撑部件8直接挂接固定在支撑部件8上，工作介质进出管12和17与储液罐1之间的间隙采用径向密封件密封，并进行局部加强处理，保证储液罐1足够的强度和良好的密封性能。
如附图3所示，散热/加热部件4由固定框10和铜管11组成。铜管11用扣件固定在固定框10上，并设置有进口16和出口15。散热/加热部件4可采用以下几种方式摆设：
Ⅰ 散热/加热部件4摆放在室内比较空旷的地方，利用周边的环境温度进行自然恒温控制，此法仅适用于四季温差不大的区域（室内环境温度维持在23±2℃之间）。
Ⅱ 散热/加热部件4摆放在室内比较空旷的地方，采用强制鼓风的方式进行恒温控制。
Ⅲ 散热/加热部件4 事先埋放在土壤深处（1.5m—2m的位置，视地域气候而定），利用土壤的温度维持恒温。
Ⅳ 周边有大量水资源，散热/加热部件4 可事先安放在江河湖泊深处维持恒温。
Ⅴ 在其他特殊的情况下，可在散热/加热部件4上配置热交换机，实时降温及升温自动控制过程。
当散热/加热部件4安放在室外，且输送距离较远时，可以在路径管外包裹一层隔热保温棉，保持良好的恒温效果。
用于全钒液流电池电解液存储装置中的温控装置由如下器件组建：连接管件18可选用钢丝软管，用钢丝软管将吸热部件进口12与泵出口13连接，吸热部件出口17与散热/加热部件进口16连接，散热/加热部件出口15与泵进口14连接。同时在吸热部件出口17附近设置温度传感器5，通过导线7将温度传感器5和泵3与PLC控制单元6连接，由温度传感器5反馈循环工作介质的实时温度信号给PLC控制单元6，并通过PLC处理后输出控制信号给泵3，控制泵3的转速，从而控制整个循环系统中工作介质的流速，起到恒温控制的作用。

Claims (7)

1.一种用于全钒液流电池电解液存储装置中的温控装置，包括温度控制系统，储液罐、泵、散热/加热部件、温度传感器和连接管件，温度传感器安装在储液罐上部出口处，其特征在于：储液罐内壁上设有吸热部件，吸热部件下部设有工作介质进口，上部设有工作介质出口，散热/加热部件进口与工作介质出口，散热/加热部件出口与泵进口相接，泵出口与工作介质进口采用连接管件相接，温度控制系统根据采集温度传感器温度控制泵的转速。
2.如权利要求1所述的温控装置，其特征在于：所述吸热部件由螺旋钛合金管和支撑部件组成，所述螺旋钛合金管直接挂接固定在支撑部件上。
3.如权利要求1或2所述的温控装置，其特征在于：所述温度控制系统由PLC作为主控器件。
4.如权利要求1或2所述的温控装置，其特征在于：所述散热/加热部件由固定框和弯曲回形铜管组成，铜管用扣件固定在固定框上。
5.如权利要求1或2所述的温控装置，其特征在于：所述连接管件采用钢丝软管。
6.如权利要求1或2所述的温控装置，其特征在于：温控装置中的工作介质采用普通水或空气。
7.如权利要求1或2所述的温控装置，其特征在于：吸热部件的支撑部件可与储液罐采用一体化成型或支撑部件制作完成后固定在储液罐中。
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