CN107204480A - 液流电池电解液参数确定方法及其系统、液流电池 - Google Patents

液流电池电解液参数确定方法及其系统、液流电池 Download PDF

Info

Publication number
CN107204480A
CN107204480A CN201610144561.8A CN201610144561A CN107204480A CN 107204480 A CN107204480 A CN 107204480A CN 201610144561 A CN201610144561 A CN 201610144561A CN 107204480 A CN107204480 A CN 107204480A
Authority
CN
China
Prior art keywords
interval
electrolyte
flow battery
attenuation rate
soc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610144561.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107204480B (zh
Inventor
叱干婷
张华民
马相坤
吴静波
吕善强
陈宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian Rongke Power Co Ltd
Original Assignee
Dalian Rongke Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian Rongke Power Co Ltd filed Critical Dalian Rongke Power Co Ltd
Priority to CN201610144561.8A priority Critical patent/CN107204480B/zh
Publication of CN107204480A publication Critical patent/CN107204480A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107204480B publication Critical patent/CN107204480B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184—Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/188—Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种液流电池电解液参数确定方法及其系统、液流电池，所述方法包括如下步骤：获知液流电池当前的电解液温度、SOC、充电功率或放电功率、以及电解液容量衰减率；确定出液流电池当前的电解液温度所属的电解液温度区间、当前SOC所属的SOC区间、当前充电功率所属的充电功率区间或当前放电功率所属的放电功率区间、以及当前的电解液容量衰减率所属的容量衰减率区间；得出最优电解液流量参数；本发明根据液流电池当前运行状态参数来配置正极电解液和负极电解液之间的体积差、以及控制相应的电解液流量，能够保证液流电池在最优条件下持续运行，满足液流电池的流量需求，以及实现循环泵功耗的降低。

Description

液流电池电解液参数确定方法及其系统、液流电池
技术领域
本发明属于液流电池技术领域，具体为一种液流电池电解液参数确定方法及其系统、液流电池。
背景技术
液流电池具有设计灵活(功率和容量可独立设计)、使用寿命长、充放电性能好、选址自由、能量效率高、安全环保、维护费用低和易实现规模化蓄电等其它常规电池所不具备的诸多优点。实际应用时，液流电池可以广泛应用于风能、太阳能等可再生能源发电系统作为储能系统，使产生的电力能够连续稳定的输出；也可以用来对电网进行削峰填谷，将用电低谷的电力储存起来，在用电高峰时输出，以此来平衡电力供需；另外，还可以作为应急电源系统和备用电站等，被认为是最具商业化前景的储能技术之一。目前，多个国家已相继建成kW～MW级的液流电池示范系统，配套于太阳能、风能等可再生能源发电系统起到平滑输出、跟踪计划发电、平衡负荷和削峰填谷等作用。
液流电池运行状态参数较多，现有技术中，对液流电池的电解液流量和体积控制方式较为单一，仅仅考虑输入及输出功率的需求进而对循环泵进行控制，并未考虑不同电解液温度、SOC、容量衰减率和充放电功率等多种因素对电解液反应物的需求。现有技术采用的方式将导致液流电池运行过程中，无法根据用户侧需求精确控制电解液的流量和体积，大大增加循环泵及辅助设备的使用功耗，使得液流电池整体效率下降，影响液流电池的运行稳定性和寿命。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研制一种液流电池电解液参数确定方法及其系统、液流电池。
本发明的技术手段如下：
一种液流电池电解液参数确定方法，包括如下步骤：
获知液流电池当前的电解液温度、SOC、充电功率或放电功率、以及电解液容量衰减率；
确定出液流电池当前的电解液温度所属的电解液温度区间、当前SOC所属的SOC区间、当前充电功率所属的充电功率区间或当前放电功率所属的放电功率区间、以及当前的电解液容量衰减率所属的容量衰减率区间；
根据确定出的电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间或放电功率区间、以及容量衰减率区间，结合电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间、容量衰减率区间、与最优电解液流量之间的对应关系，或者结合电解液温度区间、SOC区间、放电功率区间、容量衰减率区间、与最优电解液流量之间的对应关系，得出最优电解液流量参数；
调整液流电池当前电解液流量为得出的所述最优电解液流量；
另外，所述方法还包括如下步骤：
根据确定出的电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间或放电功率区间、以及容量衰减率区间，结合电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间、容量衰减率区间、与最优正负极电解液体积差之间的对应关系，或者结合电解液温度区间、SOC区间、放电功率区间、容量衰减率区间、与最优正负极电解液体积差之间的对应关系，得出最优正负极电解液体积差参数；
调整液流电池当前正负极电解液体积差为得出的所述最优正负极电解液体积差；
进一步地，所述电解液容量衰减率通过如下步骤获知：
监测液流电池运行状态参数；
根据所监测的液流电池运行状态参数，结合所述液流电池运行状态参数与电解液容量衰减率之间的对应关系，获知液流电池当前的电解液容量衰减率；
进一步地，在获知液流电池当前的电解液容量衰减率步骤之前还具有如下步骤：
确定液流电池运行状态参数与电解液容量衰减率之间的对应关系并存储；
所述确定液流电池运行状态参数与电解液容量衰减率之间的对应关系的步骤具体包括：
获得初始液流电池运行状态参数；
对液流电池进行充放电实验，获取充放电实验过程中的不同液流电池运行状态参数；
随着液流电池运行状态参数在充放电实验过程中的变化，进行多次正极电解液和负极电解液的取样，并获知取样的正极电解液和负极电解液的钒离子浓度；
根据获知的正极电解液和负极电解液的钒离子浓度情况，计算出相应的电解液容量衰减率情况；
得出液流电池运行状态参数与电解液容量衰减率之间的对应关系。
一种液流电池电解液参数确定系统，包括：
第一监测单元，用于检测电解液温度；
第二监测单元，用于检测液流电池SOC；
第一获取单元，用于获知液流电池当前的充电功率或放电功率；
第二获取单元，用于获知液流电池当前的电解液容量衰减率；
与第一监测单元、第二监测单元、第一获取单元和第二获取单元相连接的第一处理单元；所述第一处理单元用于确定出液流电池当前的电解液温度所属的电解液温度区间、当前SOC所属的SOC区间、当前充电功率所属的充电功率区间或当前放电功率所属的放电功率区间、以及当前的电解液容量衰减率所属的容量衰减率区间；
与第一处理单元相连接的第二处理单元；所述第二处理单元用于根据确定出的电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间或放电功率区间、以及容量衰减率区间，结合电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间、容量衰减率区间、与最优电解液流量之间的对应关系，或者结合电解液温度区间、SOC区间、放电功率区间、容量衰减率区间、与最优电解液流量之间的对应关系，得出最优电解液流量参数；
与第二处理单元相连接的控制单元；所述控制单元用于调整液流电池当前电解液流量为得出的所述最优电解液流量；
进一步地，所述第二处理单元还用于根据确定出的电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间或放电功率区间、以及容量衰减率区间，结合电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间、容量衰减率区间、与最优正负极电解液体积差之间的对应关系，或者结合电解液温度区间、SOC区间、放电功率区间、容量衰减率区间、与最优正负极电解液体积差之间的对应关系，得出最优正负极电解液体积差参数；所述控制单元还用于调整液流电池当前正负极电解液体积差为得出的所述最优正负极电解液体积差；
进一步地，所述第二获取单元包括：
监测模块，用于监测液流电池运行状态参数；
存储模块，用于存储液流电池运行状态参数与电解液容量衰减率之间的对应关系；
处理模块，用于根据所述监测模块所监测的液流电池运行状态参数，结合存储模块所存储的所述液流电池运行状态参数与电解液容量衰减率之间的对应关系，获知液流电池当前的电解液容量衰减率。
一种液流电池，具有上述所述的液流电池电解液参数确定系统。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的液流电池电解液参数确定方法及其系统，根据液流电池当前运行状态参数来配置正极电解液和负极电解液之间的体积差、以及控制相应的电解液流量，能够保证液流电池在最优条件下持续运行，满足液流电池的流量需求，以及实现循环泵功耗的降低，提高了液流电池整体效率，保证液流电池的运行稳定性和寿命长久。
附图说明
图1、图2是本发明所述方法的流程图；
图3是本发明所述系统的结构示意图；
图4是本发明所述第二获取单元的结构框图。
图中：1、液体输送管路，2、电动阀，3、正极电解液储罐，4、负极电解液储罐，5、循环泵，6、电堆，61、正极电解液出口，62、负极电解液出口，63、正极电解液入口，64、负极电解液入口。
具体实施方式
如图1和图2所示的一种液流电池电解液参数确定方法，包括如下步骤：
获知液流电池当前的电解液温度、SOC、充电功率或放电功率、以及电解液容量衰减率；
确定出液流电池当前的电解液温度所属的电解液温度区间、当前SOC所属的SOC区间、当前充电功率所属的充电功率区间或当前放电功率所属的放电功率区间、以及当前的电解液容量衰减率所属的容量衰减率区间；
根据确定出的电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间或放电功率区间、以及容量衰减率区间，结合电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间、容量衰减率区间、与最优电解液流量之间的对应关系，或者结合电解液温度区间、SOC区间、放电功率区间、容量衰减率区间、与最优电解液流量之间的对应关系，得出最优电解液流量参数；
调整液流电池当前电解液流量为得出的所述最优电解液流量；
另外，所述方法还包括如下步骤：
根据确定出的电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间或放电功率区间、以及容量衰减率区间，结合电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间、容量衰减率区间、与最优正负极电解液体积差之间的对应关系，或者结合电解液温度区间、SOC区间、放电功率区间、容量衰减率区间、与最优正负极电解液体积差之间的对应关系，得出最优正负极电解液体积差参数；
调整液流电池当前正负极电解液体积差为得出的所述最优正负极电解液体积差；
进一步地，所述电解液容量衰减率通过如下步骤获知：
监测液流电池运行状态参数；
根据所监测的液流电池运行状态参数，结合所述液流电池运行状态参数与电解液容量衰减率之间的对应关系，获知液流电池当前的电解液容量衰减率；
进一步地，在获知液流电池当前的电解液容量衰减率步骤之前还具有如下步骤：
确定液流电池运行状态参数与电解液容量衰减率之间的对应关系并存储；
所述确定液流电池运行状态参数与电解液容量衰减率之间的对应关系的步骤具体包括：
获得初始液流电池运行状态参数；
对液流电池进行充放电实验，获取充放电实验过程中的不同液流电池运行状态参数；
随着液流电池运行状态参数在充放电实验过程中的变化，进行多次正极电解液和负极电解液的取样，并获知取样的正极电解液和负极电解液的钒离子浓度；
根据获知的正极电解液和负极电解液的钒离子浓度情况，计算出相应的电解液容量衰减率情况；
得出液流电池运行状态参数与电解液容量衰减率之间的对应关系。
如图3和图4所示的一种液流电池电解液参数确定系统，包括：第一监测单元，用于检测电解液温度；第二监测单元，用于检测液流电池SOC；第一获取单元，用于获知液流电池当前的充电功率或放电功率；第二获取单元，用于获知液流电池当前的电解液容量衰减率；与第一监测单元、第二监测单元、第一获取单元和第二获取单元相连接的第一处理单元；所述第一处理单元用于确定出液流电池当前的电解液温度所属的电解液温度区间、当前SOC所属的SOC区间、当前充电功率所属的充电功率区间或当前放电功率所属的放电功率区间、以及当前的电解液容量衰减率所属的容量衰减率区间；与第一处理单元相连接的第二处理单元；所述第二处理单元用于根据确定出的电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间或放电功率区间、以及容量衰减率区间，结合电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间、容量衰减率区间、与最优电解液流量之间的对应关系，或者结合电解液温度区间、SOC区间、放电功率区间、容量衰减率区间、与最优电解液流量之间的对应关系，得出最优电解液流量参数；与第二处理单元相连接的控制单元；所述控制单元用于调整液流电池当前电解液流量为得出的所述最优电解液流量；进一步地，所述第二处理单元还用于根据确定出的电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间或放电功率区间、以及容量衰减率区间，结合电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间、容量衰减率区间、与最优正负极电解液体积差之间的对应关系，或者结合电解液温度区间、SOC区间、放电功率区间、容量衰减率区间、与最优正负极电解液体积差之间的对应关系，得出最优正负极电解液体积差参数；所述控制单元还用于调整液流电池当前正负极电解液体积差为得出的所述最优正负极电解液体积差；进一步地，所述第二获取单元包括：监测模块，用于监测液流电池运行状态参数；存储模块，用于存储液流电池运行状态参数与电解液容量衰减率之间的对应关系；处理模块，用于根据所述监测模块所监测的液流电池运行状态参数，结合存储模块所存储的所述液流电池运行状态参数与电解液容量衰减率之间的对应关系，获知液流电池当前的电解液容量衰减率。
本发明还提供了一种液流电池，具有上述所述的液流电池电解液参数确定系统。
具体地，本发明电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间、容量衰减率区间、与最优电解液流量之间的对应关系，电解液温度区间、SOC区间、放电功率区间、容量衰减率区间、与最优电解液流量之间的对应关系事先确定并存储；具体地，可以将电解液温度按照1～50℃进行分区间划分，将SOC区间按照1～50％进行分区间划分，充电功率或放电功率以20～125kW进行分区间划分，容量衰减率以5～15％进行分区间划分，电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间、容量衰减率区间、与最优电解液流量之间的对应关系的具体确定过程如下：分别在不同的电解液温度区间、SOC区间、容量衰减率区间、充电功率区间下进行充电实验，以确定相应条件下的最优电解液流量，每一电解液温度区间、SOC区间、容量衰减率区间、充电功率区间条件下的最优电解液流量的获得是在该电解液温度区间、SOC区间、容量衰减率区间、充电功率区间下，进行不同的电解液流量设定，则能量效率和电解液利用率最优的那组充电实验对应的电解液流量为最优电解液流量，电解液温度区间、SOC区间、放电功率区间、容量衰减率区间、与最优电解液流量之间的对应关系的具体确定过程如下：分别在不同电解液温度区间、SOC区间、容量衰减率区间、放电功率区间下进行放电实验，以确定相应条件下的最优电解液流量，每一电解液温度区间、SOC区间、容量衰减率区间、放电功率区间条件下的最优电解液流量的获得是在该电解液温度区间、SOC区间、容量衰减率区间、放电功率区间下，进行不同的电解液流量设定，能量效率和电解液利用率最优的那组放电实验对应的电解液流量为最优电解液流量，具体地，电解液流量与电解液温度区间、SOC区间、容量衰减率区间、与充电功率区间或放电功率区间之间对应的关系如下表，其中，[T1，T2]、[T2，T3]为电解液温度区间示例，[SOC1，SOC2]、[SOC2，SOC3]和[SOC3，SOC4]为SOC区间示例，[R1，R2]、[R2，R3]为容量衰减率区间示例，[P1，P2]、[P2，P3]和[P3，P4]为充电功率区间或放电功率区间的示例，F1至F36为电解液流量的示例。
表1.电解液流量、电解液温度区间、SOC区间、容量衰减率区间、与充电功率区间或放电功率区间之间对应关系的示例表。
因为在液流电池运行过程中，不同的电解液温度、SOC、容量衰减率和充放电功率对电解液反应物的需求量是不同的，本发明能够根据不同的液流电池运行状态参数来控制相应的电解液流量，能够保证液流电池在最优条件下持续运行，满足液流电池的流量需求，以及实现循环泵功耗的降低。
本发明电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间、容量衰减率区间、与最优正负极电解液体积差之间的对应关系，电解液温度区间、SOC区间、放电功率区间、容量衰减率区间、与最优正负极电解液体积差之间的对应关系事先确定并存储；具体地，可将电解液温度按照1～50℃进行分区间划分，将SOC区间按照1～50％进行分区间划分，充电功率或放电功率以20～125kW进行分区间划分，容量衰减率以5～15％进行分区间划分，电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间、容量衰减率区间、与最优正负极电解液体积差之间的对应关系的具体确定过程如下：分别在不同电解液温度区间、SOC区间、容量衰减率区间、充电功率区间下进行充电实验，以确定相应条件下的最优正负极电解液体积差，每一电解液温度区间、SOC区间、容量衰减率区间、充电功率区间条件下的最优正负极电解液体积差的获得是在该电解液温度区间、SOC区间、容量衰减率区间、充电功率区间下，设定不同的正负极电解液体积差(正极电解液储罐内的电解液与负极电解液储罐内的电解液之间的体积差)，能量效率和电解液利用率最优的那组充电实验对应的正负极电解液体积差为最优正负极电解液体积差，电解液温度区间、SOC区间、放电功率区间、容量衰减率区间、与最优正负极电解液体积差之间的对应关系的具体确定过程如下：分别在不同电解液温度区间、SOC区间、容量衰减率区间、放电功率区间下进行放电实验，以确定相应条件下的最优正负极电解液体积差，每一电解液温度区间、SOC区间、容量衰减率区间、放电功率区间条件下的最优正负极电解液体积差的获得是在该电解液温度区间、SOC区间、容量衰减率区间、放电功率区间下，设定不同的正负极电解液体积差，能量效率和电解液利用率最优的那组放电实验对应的正负极电解液体积差为最优正负极电解液体积差；因为在液流电池运行过程中，不同的电解液温度、SOC、容量衰减率和充放电功率对电解液反应物的需求量是不同的，本发明能够根据不同的液流电池运行状态参数来配置正极电解液和负极电解液之间的体积差，能够保证液流电池在最优条件下持续运行，满足液流电池的流量需求，以及实现循环泵功耗的降低；提高了液流电池整体效率，提高了液流电池整体效率，保证液流电池的运行稳定性和寿命长久。
现有技术中的液流电池通常包括电堆6、正极电解液储罐3、负极电解液储罐4、循环泵5和液体输送管路1；正极电解液储罐3经循环泵5通过液体输送管路1与电堆6的正极电解液入口63相连，电堆6的正极电解液出口61经液体输送管路1与正极电解液储罐3相连，负极电解液储罐4经循环泵5通过液体输送管路1与电堆6的负极电解液入口64相连，电堆6的负极电解液出口62经液体输送管路1与负极电解液储罐4相连；所述液体输送管路1上设置有电动阀2，本发明所述电解液参数包括电解液流量和正负极电解液体积差，电解液流量为循环泵5所在的液体输送管路1流经的正极电解液或负极电解液的流量，正负极电解液体积差为正极电解液储罐3内的电解液与负极电解液储罐4内的电解液之间的体积差。
本发明所述液流电池运行状态参数为荷电状态SOC和/或正负极液位差正极储罐内的电解液与负极储罐内的电解液之间的液位差，下面以液流电池运行状态参数为荷电状态SOC来对确定液流电池运行状态参数与电解液容量衰减率之间的对应关系步骤作具体说明：首先获得初始荷电状态SOC0(液流电池未进行下面的充放电实验之前的SOC，通常初始荷电状态可以为100％或0％)，然后对液流电池以额定功率进行连续充放电实验，在充放电实验过程中的不同SOC状态下截止充放电，并分别进行多次正极电解液和负极电解液的取样，同时获知取样的正极电解液和负极电解液的钒离子浓度；根据获知的正极电解液和负极电解液的钒离子浓度情况，计算出相应的电解液容量衰减率R；进一步地，得出在充放电实验过程中的不同SOC与电解液容量衰减率之间的对应关系，具体地，能够电解液容量衰减率R＝(xi-SOC0)/(1-SOC0)，这里的xi为电解液不同取样时刻i所对应的荷电状态SOC(多次截止充放电实验时的不同SOC)；下面以液流电池运行状态参数为正负极液位差来对确定液流电池运行状态参数与电解液容量衰减率之间的对应关系步骤作具体说明：首先获得正极储罐内的电解液与负极储罐内的电解液的初始液位高度L0；然后对液流电池以额定功率进行连续充放电实验，并获取在充放电实验过程中的不同正负极液位差；随着正负极液位差在充放电实验过程中的变化，分别进行多次正极电解液和负极电解液的取样，并获知取样的正极电解液和负极电解液的钒离子浓度；根据获知的正极电解液和负极电解液的钒离子浓度情况，计算出相应的电解液容量衰减率R；进一步地，得出在充放电实验过程中的不同正负极液位差与电解液容量衰减率之间的对应关系，具体地，得出电解液容量衰减率R＝yi/2L0，这里的yi为电解液不同取样时刻i所对应的正负极液位差；下面以液流电池运行状态参数为荷电状态SOC和正负极液位差来对确定液流电池运行状态参数与电解液容量衰减率之间的对应关系步骤作具体说明：首先获得初始荷电状态SOC0(液流电池未进行下面的充放电实验之前的SOC，通常初始荷电状态可以为100％或0％)、正极储罐内的电解液与负极储罐内的电解液的初始液位高度L0；然后对液流电池以额定功率进行连续充放电实验，在充放电实验过程中的不同SOC状态下截止充放电，同时获取截止充放电时的正负极液位差，并分别进行多次正极电解液和负极电解液的取样，以及获知取样的正极电解液和负极电解液的钒离子浓度；根据获知的正极电解液和负极电解液的钒离子浓度情况，计算出相应的电解液容量衰减率R；进一步地，得出在充放电实验过程中的不同的荷电状态SOC和正负极液位差与电解液容量衰减率之间的对应关系，具体地，得出电解液容量衰减率R＝(xi-SOC0)/(1-SOC0)+yi/2L0，这里的xi为电解液不同取样时刻i所对应的荷电状态SOC(多次截止充放电实验时的不同SOC)，yi为电解液不同取样时刻i所对应的正负极液位差；这里提到的初始荷电状态SOC0和充放电实验过程中的不同SOC的获得可以通过SOC检测装置直接获取，也可以通过本申请人于2014年11月3日申请的主题名称为《液流电池系统荷电状态监测方法及其系统》、申请号为201410613631.0的专利申请文件中记载的荷电状态监测系统来间接获取。本发明通过容量衰减程度的在线监测和调控，能够获知液流电池任意时刻和状态下的容量衰减情况，省略了前往液流电池项目现场进行电解液取样并分析步骤，操作便捷，实用性强，大幅度节省液流电池运行维护阶段的人力、物力和财力。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种液流电池电解液参数确定方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
获知液流电池当前的电解液温度、SOC、充电功率或放电功率、以及电解液容量衰减率；
确定出液流电池当前的电解液温度所属的电解液温度区间、当前SOC所属的SOC区间、当前充电功率所属的充电功率区间或当前放电功率所属的放电功率区间、以及当前的电解液容量衰减率所属的容量衰减率区间；
根据确定出的电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间或放电功率区间、以及容量衰减率区间，结合电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间、容量衰减率区间、与最优电解液流量之间的对应关系，或者结合电解液温度区间、SOC区间、放电功率区间、容量衰减率区间、与最优电解液流量之间的对应关系，得出最优电解液流量参数；
调整液流电池当前电解液流量为得出的所述最优电解液流量。
2.根据权利要求1所述的液流电池电解液参数确定方法，其特征在于所述方法还包括如下步骤：
根据确定出的电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间或放电功率区间、以及容量衰减率区间，结合电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间、容量衰减率区间、与最优正负极电解液体积差之间的对应关系，或者结合电解液温度区间、SOC区间、放电功率区间、容量衰减率区间、与最优正负极电解液体积差之间的对应关系，得出最优正负极电解液体积差参数；
调整液流电池当前正负极电解液体积差为得出的所述最优正负极电解液体积差。
3.根据权利要求1所述的液流电池电解液参数确定方法，其特征在于所述电解液容量衰减率通过如下步骤获知：
监测液流电池运行状态参数；
根据所监测的液流电池运行状态参数，结合所述液流电池运行状态参数与电解液容量衰减率之间的对应关系，获知液流电池当前的电解液容量衰减率。
4.根据权利要求3所述的液流电池电解液参数确定方法，其特征在于在获知液流电池当前的电解液容量衰减率步骤之前还具有如下步骤：
确定液流电池运行状态参数与电解液容量衰减率之间的对应关系并存储；
所述确定液流电池运行状态参数与电解液容量衰减率之间的对应关系的步骤具体包括：
获得初始液流电池运行状态参数；
对液流电池进行充放电实验，获取充放电实验过程中的不同液流电池运行状态参数；
随着液流电池运行状态参数在充放电实验过程中的变化，进行多次正极电解液和负极电解液的取样，并获知取样的正极电解液和负极电解液的钒离子浓度；
根据获知的正极电解液和负极电解液的钒离子浓度情况，计算出相应的电解液容量衰减率情况；
得出液流电池运行状态参数与电解液容量衰减率之间的对应关系。
5.一种液流电池电解液参数确定系统，其特征在于所述系统包括：
第一监测单元，用于检测电解液温度；
第二监测单元，用于检测液流电池SOC；
第一获取单元，用于获知液流电池当前的充电功率或放电功率；
第二获取单元，用于获知液流电池当前的电解液容量衰减率；
与第一监测单元、第二监测单元、第一获取单元和第二获取单元相连接的第一处理单元；所述第一处理单元用于确定出液流电池当前的电解液温度所属的电解液温度区间、当前SOC所属的SOC区间、当前充电功率所属的充电功率区间或当前放电功率所属的放电功率区间、以及当前的电解液容量衰减率所属的容量衰减率区间；
与第一处理单元相连接的第二处理单元；所述第二处理单元用于根据确定出的电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间或放电功率区间、以及容量衰减率区间，结合电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间、容量衰减率区间、与最优电解液流量之间的对应关系，或者结合电解液温度区间、SOC区间、放电功率区间、容量衰减率区间、与最优电解液流量之间的对应关系，得出最优电解液流量参数；
与第二处理单元相连接的控制单元；所述控制单元用于调整液流电池当前电解液流量为得出的所述最优电解液流量。
6.根据权利要求5所述的液流电池电解液参数确定系统，其特征在于所述第二处理单元还用于根据确定出的电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间或放电功率区间、以及容量衰减率区间，结合电解液温度区间、SOC区间、充电功率区间、容量衰减率区间、与最优正负极电解液体积差之间的对应关系，或者结合电解液温度区间、SOC区间、放电功率区间、容量衰减率区间、与最优正负极电解液体积差之间的对应关系，得出最优正负极电解液体积差参数；所述控制单元还用于调整液流电池当前正负极电解液体积差为得出的所述最优正负极电解液体积差。
7.根据权利要求5所述的液流电池电解液参数确定系统，其特征在于所述第二获取单元包括：
监测模块，用于监测液流电池运行状态参数；
存储模块，用于存储液流电池运行状态参数与电解液容量衰减率之间的对应关系；
处理模块，用于根据所述监测模块所监测的液流电池运行状态参数，结合存储模块所存储的所述液流电池运行状态参数与电解液容量衰减率之间的对应关系，获知液流电池当前的电解液容量衰减率。
8.一种液流电池，其特征在于所述液流电池具有权利要求5至7任一项所述的液流电池电解液参数确定系统。
CN201610144561.8A 2016-03-14 2016-03-14 液流电池电解液参数确定方法及其系统、液流电池 Active CN107204480B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610144561.8A CN107204480B (zh) 2016-03-14 2016-03-14 液流电池电解液参数确定方法及其系统、液流电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610144561.8A CN107204480B (zh) 2016-03-14 2016-03-14 液流电池电解液参数确定方法及其系统、液流电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107204480A true CN107204480A (zh) 2017-09-26
CN107204480B CN107204480B (zh) 2020-04-24

Family

ID=59903558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610144561.8A Active CN107204480B (zh) 2016-03-14 2016-03-14 液流电池电解液参数确定方法及其系统、液流电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107204480B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108110295A (zh) * 2017-12-08 2018-06-01 上海电气集团股份有限公司 液流电池装置的能效优化控制方法及系统
CN109546186A (zh) * 2017-09-28 2019-03-29 大连融科储能技术发展有限公司 检测液流电池内电解液状态的soc检测装置、方法及具有soc检测装置的液流电池系统
CN112670532A (zh) * 2020-12-21 2021-04-16 广东三水合肥工业大学研究院 一种全钒液流电池储能功率优化分配控制方法
CN114217237A (zh) * 2021-11-05 2022-03-22 东软睿驰汽车技术（沈阳）有限公司 基于存储耐久的电池健康状态确定方法、装置和电子设备

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008148148A1 (en) * 2007-06-07 2008-12-11 V-Fuel Pty Ltd Efficient energy storage systems using vanadium redox batteries for electricity trading, fossil fuel reduction and electricity power cost savings for consumers
CN102299362A (zh) * 2010-06-25 2011-12-28 中国科学院大连化学物理研究所 一种全钒液流储能电池系统及其电解液流量梯级控制策略
CN102306814A (zh) * 2011-08-17 2012-01-04 中国东方电气集团有限公司 液流电池系统及其控制方法和装置
CN103367785A (zh) * 2013-07-17 2013-10-23 大连融科储能技术发展有限公司 一种全钒液流电池及其运行方式
CN103534858A (zh) * 2011-03-29 2014-01-22 伊奈沃特公司 监测氧化还原液流电池组系统中的电解质浓度
CN103647094A (zh) * 2013-12-06 2014-03-19 中国东方电气集团有限公司 液流电池的控制方法
CN104835975A (zh) * 2014-02-12 2015-08-12 Oci有限公司 用于评估氧化还原液流电池的方法和系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008148148A1 (en) * 2007-06-07 2008-12-11 V-Fuel Pty Ltd Efficient energy storage systems using vanadium redox batteries for electricity trading, fossil fuel reduction and electricity power cost savings for consumers
CN102299362A (zh) * 2010-06-25 2011-12-28 中国科学院大连化学物理研究所 一种全钒液流储能电池系统及其电解液流量梯级控制策略
CN103534858A (zh) * 2011-03-29 2014-01-22 伊奈沃特公司 监测氧化还原液流电池组系统中的电解质浓度
CN102306814A (zh) * 2011-08-17 2012-01-04 中国东方电气集团有限公司 液流电池系统及其控制方法和装置
CN103367785A (zh) * 2013-07-17 2013-10-23 大连融科储能技术发展有限公司 一种全钒液流电池及其运行方式
CN103647094A (zh) * 2013-12-06 2014-03-19 中国东方电气集团有限公司 液流电池的控制方法
CN104835975A (zh) * 2014-02-12 2015-08-12 Oci有限公司 用于评估氧化还原液流电池的方法和系统

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109546186A (zh) * 2017-09-28 2019-03-29 大连融科储能技术发展有限公司 检测液流电池内电解液状态的soc检测装置、方法及具有soc检测装置的液流电池系统
CN109546186B (zh) * 2017-09-28 2021-11-09 大连融科储能技术发展有限公司 检测液流电池内电解液状态的soc检测装置、方法及具有soc检测装置的液流电池系统
CN108110295A (zh) * 2017-12-08 2018-06-01 上海电气集团股份有限公司 液流电池装置的能效优化控制方法及系统
CN108110295B (zh) * 2017-12-08 2020-09-18 上海电气集团股份有限公司 液流电池装置的能效优化控制方法及系统
CN112670532A (zh) * 2020-12-21 2021-04-16 广东三水合肥工业大学研究院 一种全钒液流电池储能功率优化分配控制方法
CN114217237A (zh) * 2021-11-05 2022-03-22 东软睿驰汽车技术（沈阳）有限公司 基于存储耐久的电池健康状态确定方法、装置和电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN107204480B (zh) 2020-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106030883B (zh) 氧化还原液流电池系统以及氧化还原液流电池的工作方法
CN106300545B (zh) 一种用于液态金属电池的主动均衡控制装置及控制方法
JP6491347B2 (ja) フロー電池システムの荷電状態の監視測定方法とそのシステム、ｓｏｃ検出装置の冗長設計に基づくフロー電池、フロー電池の実容量確定方法とその装置、及びフロー電池の交流側の入出力特性見積方法とそのシステム
CN103683339B (zh) 钒电池管理系统
CN107204480A (zh) 液流电池电解液参数确定方法及其系统、液流电池
Hsieh et al. Measurement of local current density of all-vanadium redox flow batteries
CN101614794A (zh) 一种基于电位差参数的液流电池荷电状态在线检测方法
Binyu et al. Modeling of an all-vanadium redox flow battery and optimization of flow rates
CN108957335B (zh) 2kW/10kW·h全钒液流电池的SOC在线估算方法
CN109997250A (zh) 具有可调节循环速率能力的液流电池及其相关方法
CN109713660A (zh) 直流微电网并联储能电池荷电状态均衡控制方法及装置
CN106655526A (zh) 一种大规模全钒液流电池储能电站及其控制方法
CN107195944B (zh) 一种液流电池调控方法及其调控系统、液流电池
CN105742668A (zh) 一种全钒液流电池系统电解液流量优化控制方法
CN202798068U (zh) 钒电池管理系统
CN108110295B (zh) 液流电池装置的能效优化控制方法及系统
CN108583326A (zh) 一种电动汽车电池组均衡控制方法
KR102357651B1 (ko) 레독스 흐름 전지의 모듈 시스템
König et al. Volumetric electrolyte flow rate control in vanadium redox flow batteries using a variable flow factor
CN105572594B (zh) 液流电池系统荷电状态监测方法及其系统
CN107195931A (zh) 液流电池容量衰减在线确定方法及其系统、容量衰减调控方法及其系统
CN109713339B (zh) 一种基于电流优化策略的液流电池系统控制方法
Tsuda et al. Improvement of performance in redox flow batteries for PV systems
CN107195932A (zh) 液流电池容量稳定调控方法、系统及液流电池
Huang et al. Research on performance improvement methods of vanadium redox flow battery in microgrid

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant