CN109946619A - 一种测量液流电池旁路电流的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量液流电池旁路电流的方法，具体涉及液流电池领域，包括液流电池的双极板，所述液流电池的双极板引出的两个端子可用于测量端子间流过的电流，具体测量步骤为：步骤一：液流电池正极和负极电解液存储在不同的存储罐内，由液泵送入电堆进行充放电。本发明也可通过将输液管道内充满的电解液看作旁路电流流过的电阻，建立一个等效电路模型，并将总电流I通过终端正极进入第一个单电池的电解液，电流依次向右通过，直到从终端负极流出形成一个整体电路回路，建立模型后便于用模型电路进行测量和计算，并且能够根据不同的电解液存储罐容量进行调整，计算灵活且可以通过不同的方式进行验证，数据更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及液流电池技术领域，更具体地说，本发明涉及一种测量液流电池旁路电流的方法。
背景技术
太阳能、风能等可再生能源，波动性、间歇性和分散性的特点严重制约可再生能源市场的发展。开发安全高效的大规模储能技术，是解决可再生能源发电非稳态特性的重要手段。液流电池技术是一种新型的大规模高效电化学储能技术，通过电解液内活性物质的价态变化实现电能与化学能相互转换与能量存储。具有功率与容量设计相互独立的特点，适合于大规模储能。
为了提高电池的输出功率，液流电池的电堆一般由几十个单体电池串联而成。电解液通过输液总管并列分配到每个单体电池中。由于电解液是离子导体，在有电势差时会存在电流，引起电荷的损失。另外，对于有隔膜的液流电池，由于通过隔膜的交叉反应，也将引起电荷损失。这将不利于电池的安全运行和控制。
在实际生产和运用中，为了能够精确控制液流电池的正常运行，需要实时对液流电池旁路电流进行测量，但是目前并没有较为简单完善的方法进行测量，并且旁路电流的实际测量数据较少。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种测量液流电池旁路电流的方法，通过电堆内双极板引出的端子测量流过双极板的电流，电堆的外部充放电电流与双极板电流的差值为旁路电流，也可通过将输液管道内充满的电解液看作旁路电流流过的电阻，建立一个等效电路模型，并将总电流I通过终端正极进入第一个单电池的电解液到电流依次向右通过，直到从终端负极流出形成一个整体电路回路，可以对模型中不同的节点采用基尔霍夫和欧姆定律列出一系列线性或者非线性方程计算得出旁路电流I2的大小，建立模型后便于模型电路进行测量和计算，并且能够根据不同的电解液存储罐容量进行调整，计算灵活且可以通过不同的方式进行验证，数据更加准确。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种测量液流电池旁路电流的方法，包括液流电池的双极板，所述液流电池的双极板引出的两个端子可用于测量端子间流过的电流，具体测量步骤为：
步骤一：液流电池正极和负极电解液存储在不同的存储罐内，由液泵送入电堆进行充放电，将充满电解液的输液管道看作旁路电流流过的通道，即电阻，建立一个等效电路模型；
步骤二：在等效电路模型中，充电时总电流I通过终端正极进入第一个单电池的正极，其中一部分穿越隔膜，另一部分进入正极输液管内的电解液形成旁路电流，正极的旁路电流在正极电解液液路中形成闭合回路；
步骤三：穿越隔膜的电流到达负极后，一部分进入双极板到达第二个单电池，另一部分进入负极输液管内的电解液形成旁路电流，负极的旁路电流在负极的电解液液路中形成闭合回路；
步骤四：通过双极板引出的端子可以测量双极板中流过的电流I1，总电流I与I1的差值就是旁路电流值；
步骤五：电流依次向右通过，直到从终端负极流出，单电池开路电压为V，单电池与总管联接部分是并联关系，由于电堆的进出电解液管道结构对称，进口总管和出口总管部分也是并联关系；
步骤六：总管各部分的电阻根据电解液的电导率，管径的面积和管道的长短进行计算；
步骤七：对模型中不同的节点采用基尔霍夫和欧姆定律列出一系列线性或者非线性方程，解方程后就可以得到双极板电流I2和各个通道旁路电流的大小。
在一个优选实施方式中，所述步骤四中通过双极板引出的端子测量流过的电流，对于没有隔膜的液流电池也适用此方法，此方法适用于双极性堆体。
在一个优选实施方式中，所述步骤七中可得到相应的旁路电流的电流数值，得到的方程组中方程的数量大，较为复杂，因此需通过计算机解方程，对于没有隔膜的液流电池也适用此方法。
本发明的技术效果和优点：
本发明通过双极板引出的端子可以测量双极板中流过的电流I1，总电流I与I1的差值就是旁路电流值，可通过将输液管道内充满的电解液看作旁路电流流过的电阻，建立一个等效电路模型，并将总电流I通过终端正极进入第一个单电池的电解液到电流依次向右通过，直到从终端负极流出形成一个整体电路回路，并对模型中不同的节点采用基尔霍夫和欧姆定律列出一系列线性或者非线性方程计算得出流过双击板的I2和旁路电流，建立模型后便于用模型电路进行计算，并且能够根据不同的电解液存储罐容量进行调整，计算灵活且可以通过不同的方式进行验证，数据更加准确。
附图说明
图1为本发明的实施例一中测量接线图；
图2为本发明的实施例二中电路模型电路图；
附图标记为：1正极侧输液管道内的电解液形成的闭合回路、2隔膜、3负极侧输液管道内的电解液形成的闭合回路、4电流表、5双极板、6电堆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明提供了如图1所示的一种测量液流电池旁路电流的方法，具体测量步骤为：
步骤一：液流电池正极和负极电解液存储在不同的存储罐内，由液泵送入电堆进行充放电，将充满电解液的输液管道看作旁路电流流过的通道，即电阻，建立一个等效电路模型；
步骤二：在等效电路模型中，充电时总电流I通过终端正极进入第一个单电池的正极，其中一部分穿越隔膜，另一部分进入正极输液管内的电解液形成旁路电流，正极的旁路电流在正极电解液液路中形成闭合回路；
步骤三：穿越隔膜的电流到达负极后，一部分进入双极板到达第二个单电池，另一部分进入负极输液管内的电解液形成旁路电流，负极的旁路电流在负极的电解液液路中形成闭合回路；
步骤四：通过双极板引出的端子可以测量双极板中流过的电流I1，总电流I与I1的差值就是旁路电流值；
步骤五：电流依次向右通过，直到从终端负极流出，单电池开路电压为V，单电池与总管联接部分是并联关系，由于电堆的进出电解液管道结构对称，进口总管和出口总管部分也是并联关系；
步骤六：总管各部分的电阻根据电解液的电导率，管径的面积和管道的长短进行计算。
另外，以上是以充电时为例说明的，放电时也可同理得到，放电时I、I1、I2的方向与充电时相反。
实施例二：
本发明提供了如图2所示的一种测量液流电池旁路电流的方法，具体测量步骤为：
步骤一：液流电池正极和负极电解液存储在不同的存储罐内，由液泵送入电堆进行充放电，将充满电解液的输液管道看作旁路电流流过的通道，即电阻，建立一个等效电路模型；
步骤二：在等效电路模型中，充电时总电流I通过终端正极进入第一个单电池的正极，其中一部分穿越隔膜，另一部分进入正极输液管内的电解液形成旁路电流，正极的旁路电流在正极电解液液路中形成闭合回路；
步骤三：穿越隔膜的电流到达负极后，一部分进入双极板到达第二个单电池，另一部分进入负极输液管内的电解液形成旁路电流，负极的旁路电流在负极的电解液液路中形成闭合回路；
步骤四：电流依次向右通过，直到从终端负极流出，单电池开路电压为V，单电池与总管联接部分是并联关系，由于电堆的进出电解液管道结构对称，进口总管和出口总管部分也是并联关系；
步骤五：总管各部分的电阻根据电解液的电导率，管径的面积和管道的长短进行计算；
步骤六：对模型中不同的节点采用基尔霍夫和欧姆定律列出一系列线性或者非线性方程，解方程后就可以得到双极板电流I2和各个通道旁路电流的大小。
另外，以上是以充电时为例说明的，放电时也可同理得到，放电时I、I1、I2的方向与充电时相反。
实施例三：
根据实施例一和实施例二提供的计算步骤和计算方法，分别对不同位置的双极板电流进行测试，对计算的I1和I2均由单位(A)表示，当充放电电流I是3.15A，电堆由16个单体电池构成时的具体测试结果如下表：
由上述测量和数据计算分析后可得出，I1和I2基本接近，总电流I通过终端正极进入第一个单电池的电解液到电流依次向右通过，直到从终端负极流出形成一个整体电路回路，并对模型中不同的节点采用基尔霍夫和欧姆定律列出一系列线性或者非线性方程计算得出I2的大小，建立模型后便于用模型电路进行计算，也可用双极板引出端子测量流过双极板的电流和计算旁路电流，并且能够根据不同的电解液存储罐容量进行调整，计算灵活且可以通过不同的方式进行验证，数据更加准确。
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种测量液流电池旁路电流的方法，包括液流电池的双极板，其特征在于：所述液流电池的双极板引出的两个端子可用于测量端子间流过的电流，具体测量步骤为：
步骤一：液流电池正极和负极电解液存储在不同的存储罐内，由液泵送入电堆进行充放电，将充满电解液的输液管道看作旁路电流流过的通道，即电阻，建立一个等效电路模型；
步骤二：在等效电路模型中，充电时总电流I通过终端正极进入第一个单电池的正极，其中一部分穿越隔膜，另一部分进入正极输液管内的电解液形成旁路电流，正极的旁路电流在正极电解液液路中形成闭合回路；
步骤三：穿越隔膜的电流到达负极后，一部分进入双极板到达第二个单电池，另一部分进入负极输液管内的电解液形成旁路电流，负极的旁路电流在负极的电解液液路中形成闭合回路；
步骤四：通过双极板引出的端子可以测量双极板中流过的电流I1，总电流I与I1的差值就是旁路电流值；
步骤五：电流依次向右通过，直到从终端负极流出，单电池开路电压为V，单电池与总管联接部分是并联关系，由于电堆的进出电解液管道结构对称，进口总管和出口总管部分也是并联关系；
步骤六：总管各部分的电阻根据电解液的电导率，管径的面积和管道的长短进行计算；
步骤七：对模型中不同的节点采用基尔霍夫和欧姆定律列出一系列线性或者非线性方程，解方程后就可以得到双极板电流I2和各个通道旁路电流的大小。
2.根据权利要求1所述的一种测量液流电池旁路电流的方法，其特征在于：所述步骤四中通过双极板引出的端子测量流过的电流，对于没有隔膜的液流电池也适用此方法，此方法适用于双极性堆体。
3.根据权利要求1所述的一种测量液流电池旁路电流的方法，其特征在于：所述步骤七中可得到相应的旁路电流的电流数值，得到的方程组中方程的数量大，较为复杂，因此需通过计算机解方程，对于没有隔膜的液流电池也适用此方法。
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| CN101562253A (zh) * | 2009-05-27 | 2009-10-21 | 青岛武晓集团有限公司 | 一种全钒离子氧化还原液流电池的液流框装置 |
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