CN105322661B - 一种复合储能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种复合储能系统，包括均存储有电解液的上储液仓和下储液仓，所述上储液仓的水平高度高于下储液仓的水平高度，上储液仓下方设置有液流电池，液流电池与下储液仓之间设置有电站机组；电站机组包括相连接的耐酸腐蚀泵和发电电动机，上储液仓、液流电池、耐酸腐蚀泵和下储液仓之间通过耐酸腐蚀管道相连接。本发明的有益效果是：采用液流电池和抽水储能电站相结合的方式，充分利用两者在场地和能量损失部分的重叠，使在抽水储能和液流电池储能过程中避免重复出现，避免了系统能量的重复损耗，大大提高了储能的效率，有效地增大储能系统容量。
Description
技术领域
本发明属于电力储能技术领域，特别涉及一种复合储能系统。
背景技术
由于石油、天然气和煤等资源的不可再生以及环境的污染，以风能、太阳能和潮汐能为代表的可再生能源受到越来越多的重视。但是可再生能源易受到时间和天气的影响，具有很大的不稳定性，因此配套储能装置具有非常重要的意义。储能装置与大型风能发电和光伏发电并网，可以起着调峰和调频，保证电网中电力的品质不受并网影响的作用。另外，电力负荷存在峰谷波动，在负载高峰期常常限电，在负载低时又出现了发电能力过剩和浪费。因此迫切需要经济、可靠的大规模储能系统。
目前储能技术主要分为物理储能、化学储能和电磁储能。物理储能中最常用的是抽水储能，化学储能主要为电化学电池储能。相比于化学储能，物理储能存储能量大、结构简单，但是前期投入大，维护成本高。传统化学储能设备灵活、投入小，但相对储能规模也较小。近年来液流电池发展迅速，其结构设计灵活、容量大，电池功率和电池容量可独立设计，能适合各种场所，因此应用前景十分广阔。单液流电池以其简单的结构和低廉的成本成为研究热点，其中全沉积铅酸液流电池是目前研究较多、应用前景较好的但液流电池。
抽水储能电站储能规模受限于蓄水池的容量和水池的高度差，大多抽水储能电站依据地理环境而建，储能规模的增大需要大规模基础施工，成本消耗巨大。由于在抽水过程中管道摩擦造成的能量损失、水泵和电机的能量效率导致的损失、线损等，损耗达30%左右。
发明内容
为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种能量损失小，储能效率高的复合储能系统。
本发明是通过以下措施实现的：
本发明的一种复合储能系统，包括均存储有电解液的上储液仓和下储液仓，所述上储液仓的水平高度高于下储液仓的水平高度，上储液仓下方设置有液流电池，液流电池与下储液仓之间设置有电站机组；电站机组包括相连接的耐酸腐蚀泵和发电电动机，上储液仓、液流电池、耐酸腐蚀泵和下储液仓之间通过耐酸腐蚀管道相连接。
上述液流电池包括若干单组电池，所述单组电池包括正极板和负极板，正极板和负极板之间夹有中隔板，所述中隔板上开有连通正极板和负极板的通孔，所述正极板外侧上部设置有出液口，负极板外侧下部设置有进液口，出液口通过耐酸腐蚀管道与上储液仓底部相连通，进液口通过耐酸腐蚀管道与耐酸腐蚀泵相连通。
上述正极板嵌有石墨粘材质，负极板嵌有泡沫镍材质，电解液采用甲基磺酸和甲基磺酸铅。
上述耐酸腐蚀管道采用PP管。
本发明的有益效果是：采用液流电池和抽水储能电站相结合的方式，充分利用两者在场地和能量损失部分的重叠，使在抽水储能和液流电池储能过程中避免重复出现，避免了系统能量的重复损耗，大大提高了储能的效率，有效地增大储能系统容量。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图。
图2为本发明液流电池的结构示意图。
其中：1上储液仓，2液流电池，3耐酸腐蚀管道，4电站机组，5下储液仓，2-1正极板，2-2负极板，2-3中隔板，2-4出液口，2-5进液口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的描述：
如图1所示，本发明的一种复合储能系统，与传统抽水储能不同，本储能系统利用液流电池2电解液作为储能介质。上、下水库分别由上下储液仓5取代，实现储能系统储能规模的扩大以及减少不必要的能量损耗，提高储能效率。
具体结构为，包括均存储有电解液的上储液仓1和下储液仓5，上下储液仓5由与电解液不反应的惰性材料制备。储液仓的水平高度高于下储液仓5的水平高度，上储液仓1下方设置有液流电池2，液流电池2与下储液仓5之间设置有电站机组4；电站机组4包括相连接的耐酸腐蚀泵和发电电动机，上储液仓1、液流电池2、耐酸腐蚀泵和下储液仓5之间通过耐酸腐蚀管道3相连接。耐酸腐蚀泵能够在电解液的环境下工作。耐酸腐蚀泵的叶轮转动可以带动发电电动机的转轴转动实现发电，相反的，发电电动机通电后转轴转动也带动耐酸腐蚀泵的叶轮转动实现抽水。
如图2所示，液流电池2包括若干单组电池，单组电池包括正极板2-1和负极板2-2，正极板2-1和负极板2-2之间夹有中隔板2-3，中隔板2-3上开有连通正极板2-1和负极板2-2的通孔，正极板2-1外侧上部设置有出液口2-4，负极板2-2外侧下部设置有进液口2-5，出液口2-4通过耐酸腐蚀管道3与上储液仓1底部相连通，进液口2-5通过耐酸腐蚀管道3与耐酸腐蚀泵相连通。本发明采用结构相对简单的全沉积铅酸液流电池2，以甲基磺酸和甲基磺酸铅为基础电解液，正极材料为石墨粘，负极材料为泡沫镍板。多孔的电极材料能有效的增大电极表面积，降低电流密度，提高沉积物附着率，提高电池效率。
抽送电解液的管道以及电池的外壳材料使用耐酸腐蚀的材料，例如PP管等。
复合储能系统储能时，利用电能带动耐酸腐蚀泵抽取下储液仓5的电解液送往上储液仓1，在到达上储液仓1前电解液先经过液流电池2。此时，另一部分电能接在电池组的正负极上，电解液流过的同时为液流电池2组充电。
放电时，打开闸门电解液从上储液仓1流往下储液仓5，首先经过液流电池2，此时电池组对外放电。电解液的势能转化为动能，带动耐酸腐蚀泵，进而带动发电电动机发电，最后存储到下储液仓5中。
外来电源接到电池组需要电源控制系统控制，控制充放电电流，经前期试验表明发现电流密度在10-20mA之间，能保证较高的能量效率。电解液中甲基磺酸浓度为1M，甲基磺酸铅为0.7M。电池经过多次充放电后，电极表面沉积物不紧密会导致PbO2或者Pb剥落到电解液中，在储液仓中沉积。经过一定时间使用后储液仓存在大量黑色物质，需要利用一定量的H2O2溶解沉淀，保证电池组的充放电效率。
以上所述仅是本专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利的保护范围。
Claims (2)
1.一种复合储能系统，其特征在于：包括均存储有电解液的上储液仓和下储液仓，所述上储液仓的水平高度高于下储液仓的水平高度，上储液仓下方设置有液流电池，液流电池与下储液仓之间设置有电站机组；电站机组包括相连接的耐酸腐蚀泵和发电电动机，上储液仓、液流电池、耐酸腐蚀泵和下储液仓之间通过耐酸腐蚀管道相连接；
所述液流电池包括若干单组电池，所述单组电池包括正极板和负极板，正极板和负极板之间夹有中隔板，所述中隔板上开有连通正极板和负极板的通孔，所述正极板外侧上部设置有出液口，负极板外侧下部设置有进液口，出液口通过耐酸腐蚀管道与上储液仓底部相连通，进液口通过耐酸腐蚀管道与耐酸腐蚀泵相连通；
所述正极板嵌有石墨毡材质，负极板嵌有泡沫镍材质，电解液采用甲基磺酸和甲基磺酸铅，浓度分别为1mol/L和0.7mol/L；
所述液流电池的电流密度为10-20mA/cm2 之间。
2.根据权利要求1所述复合储能系统，其特征在于：所述耐酸腐蚀管道采用PP管。
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