CN112803046B - 一种带有内置soc电池的液流电池电堆 - Google Patents

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Abstract

本发明属于液流电池技术领域，公开了一种带有内置SOC电池的液流电池电堆。克服现有独立的SOC电池系统对整个储能系统体积、占地空间的占用过大的不足。在储能电堆的首节电池之外，增加一节SOC电池系统，其增加的SOC电池系统与储能电堆共用进出电解液流道，但不参与电堆的充放电，并能够实时记录系统电解液的电荷状态，减少了对电解液的多频次重复取样所造成的系统停复机成本及取样分析的人工成本。

Description

一种带有内置SOC电池的液流电池电堆
技术领域
本发明属于液流电池技术领域，涉及可实现储能功能的液流电池系统，具体涉及一种带有内置SOC电池的液流电池电堆。
背景技术
当今社会，随着生活水平的提高，各种电子器件产品如手机、电脑、电视、电动汽车等高端设备不断发展，极大的丰富了广大用户的生活。这些高科技产品的发展，对高品位能源(主要是电能)的需求日益增多。
同时，煤炭、石油、天然气等能源的日渐减少以及使用时引起的环境污染，使研究和发展大规模可再生能源成为首选。由于可再生能源(如风能、太阳能、潮汐能等)发电具有不稳定和不连续的特点，需要配套的储能系统进行平衡才能保证其连续和平稳的使用。
储能电池是储能系统的心脏。在已有的储能电池中，液流电池由于具有安全性好、功率大、使用寿命长、清洁环保等优点，是实现大规模储能方案的最佳选择。
在液流电池储能系统运行充放电过程中，需要对储能系统储罐中的电解液电位及电能密度等进行实时监测，这一项功能由储能系统中安装的独立的监测SOC(State ofCharge，充电状态)电池来实现；对于储能系统长期运行过程中的电解液偏离初始状态的情况，采取离机电解液采样测评后使用独立的参比SOC电池来测定。在现有系统中，所有SOC电池独立于储能电堆存在，储能系统需要为之提供单独的液流管路及信号采集线路。这将增加储能系统的体积，增加占地空间，影响系统集成的实现。
而在现有电池储能系统中，随着系统集成的程度越来越高，导致剩余空间狭小，由于管路安装等条件限制，使用独立的SOC电池系统变得越来越困难，这样做存在以下缺点：
1、独立的SOC电池系统需要单独的液流管路及信号线路支持，增加了材料成本；
2、独立的SOC电池系统的安装及拆卸增加了人工成本；
3、独立的SOC电池系统，铺设单独的液流管路及信号线增加了系统质量风险；
4、增加储能系统的体积，增加占地空间，影响储能系统的集成。
发明内容
为了克服现有独立的SOC电池系统对整个储能系统体积、占地空间等占用过大的不足，本发明提供一种带有内置SOC电池的液流电池电堆，这种使用内置SOC电池系统的方式可以将独立的SOC系统内置于液流电池电堆中，达到减小储能系统体积、占地空间的目的。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：在储能电堆的首节电池之外，增加一节SOC电池系统，其增加的SOC电池系统在储能电堆内部，与储能电堆共用进出电解液流道，但不参与储能电堆的充放电，并能够实时记录储能系统电解液的电荷状态。
储能电堆内置SOC电池系统包括：内置监测SOC电池、内置参比SOC电池、内置参比电解液池，正负极电解液流道。储能电堆与内置监测SOC电池、内置参比SOC电池三者通过正负极电解液流道并联。
由系统储罐传输的正极电解液，通过并联分流，分别进入内置监测SOC电池、内置参比SOC电池、储能电堆。然后汇集到一起流回系统储罐。由系统储罐传输的负极电解液，通过并联分流，分别进入内置监测SOC电池、储能电堆。然后汇集到一起流回系统。内置参比SOC电池的负极使用内置参比电解液池中的电解液，并不使用系统储罐的负极电解液。
内置参比SOC电池能够实现对系统正极电解液与内置参比电解液池中的原始电解液的实时对比，监测其电位水平及电解液的价态偏移程度，为电堆系统电解液的调平提供监测数据。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
1)内置SOC电池系统在储能电堆上，与储能电堆构成一个整体。
2)内置SOC电池系统的进出液及信号线路与储能电堆的相独立，不对储能电堆的正常充放电造成影响。
3)节省了因独立SOC电池系统使用的管路、信号线连接造成的材料、人工成本；
4)避免了因独立SOC电池系统管路、信号线连接引起的系统安装质量不良隐患；
5)减少了因独立SOC电池系统管路、信号线连接占用的整体系统空间；
6)监测SOC与参比SOC同时使用，减少了对电解液的多频次重复取样所造成的系统停复机成本及取样分析的人工成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是电堆系统配备独立SOC装置示意图。
图2是带有内置SOC电池系统的储能电堆图。
图3是内置SOC电池系统的正面图。
图4是内置SOC电池系统的反面图。
图中1.储能电堆，2.电堆进出电解液管路，3.独立SOC电池进出电解液管路，4.独立监测SOC电池，5.独立参比电解液储罐，6.独立参比SOC电池，7.内置SOC电池系统，8.负极电解液流道出口，9.内置参比SOC电池，10.内置监测SOC电池，11.负极集流板，12.负极电解液流道进口，13.正极集流板，14.正极电解液流道出口，15.内置参比电解液池，16.正极电解液流道进口。
具体实施方式
下面通过具体实施例详述本发明，但不限制本发明的保护范围。如无特殊说明，本发明所采用的实验方法均为常规方法，所用实验器材、材料、试剂等均可从商业途径获得。
实施例1
储能电堆(1)内置SOC电池系统(7)装置包括：负极电解液流道出口(8)、内置参比SOC电池(9)、内置监测SOC电池(10)，负极集流板(11)、负极电解液流道进口(12)、正极集流板(13)、正极电解液流道出口(14)、内置参比电解液池(15)、正极电解液流道进口(16)。
在内置SOC电池系统(7)装置中：负极电解液流道进口(12)与储能电堆(1)并联，负极电解液流经负极电解液流道进口(12)分别进入内置参比SOC电池(9)、内置监测SOC电池(10)，再经由与储能电堆(1)并联的负极电解液流道出口(8)流回系统负极电解液储罐。
系统监测设备连接内置检测SOC电池(10)的负极集流板(11)，监测系统负极电解液的电荷变化。
在内置SOC电池系统(7)装置中：正极电解液流道进口(16)与储能电堆(1)并联，正极电解液流经正极电解液流道进口(16)进入内置监测SOC电池(10)，再经由与储能电堆(1)并联的正极电解液流道出口(14)流回系统正极电解液储罐。
系统监测设备连接内置检测SOC电池(10)的正极集流板(13)，监测系统正极电解液的电荷变化。
内置参比SOC电池(9)的正极与内置参比电解液池(15)相连接。只起到电荷导通的作用，不进行电解液流动。
对比例1
一种带有内置SOC的液流电池电堆；
与Unipal液流电池储能系统进行对比：
以Unipal液流电池储能系统为例，该系统配置独立的SOC电池系统(包括监测SOC电池、进出电解液管路、信号线)及参比SOC电池系统。将这两种SOC电池系统集成到电堆中，SOC电池成本仅为原有的13％，为每个储能系统节约成本1.7％，计算后续的维护成本，该电池电堆为每个储能系统节约9.6万元。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的全部实施例。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (1)

1.一种带有内置SOC电池的液流电池电堆，其特征在于，在储能电堆的首节电池之外，增加一节SOC电池系统，其增加的SOC电池系统在储能电堆内部，与储能电堆共用进出电解液流道，但不参与储能电堆的充放电，并能够实时记录储能系统电解液的电荷状态；储能电堆内置SOC电池系统包括：负极电解液流道出口、内置参比SOC电池、内置监测SOC电池，负极集流板、负极电解液流道进口、正极集流板、正极电解液流道出口、内置参比电解液池、正极电解液流道进口；所述储能电堆内置SOC电池系统中储能电堆与内置监测SOC电池、内置参比SOC电池三者通过正负极电解液流道并联；所述内置SOC电池系统装置中：正极电解液流道进口与储能电堆并联，正极电解液流经正极电解液流道进口进入内置监测SOC电池，再经由与储能电堆并联的正极电解液流道出口流回系统正极电解液储罐；所述内置SOC电池系统装置中：负极电解液流道进口与储能电堆并联，负极电解液流经负极电解液流道进口分别进入内置参比SOC电池、内置监测SOC电池，再经由与储能电堆并联的负极电解液流道出口流回系统负极电解液储罐；所述内置SOC电池系统装置中：内置参比SOC电池的负极使用内置参比电解液池中的电解液，并不使用系统储罐的负极电解液。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203312415U (zh) * 2013-05-22 2013-11-27 东方电气集团东方汽轮机有限公司 一种液流电池电堆
CN103985891A (zh) * 2014-05-29 2014-08-13 大连融科储能技术发展有限公司 一种液流电池系统的控制系统及其方法
CN104300165A (zh) * 2014-11-03 2015-01-21 大连融科储能技术发展有限公司 一种soc 检测装置及其方法和液流电池系统
TWI525890B (zh) * 2015-02-25 2016-03-11 行政院原子能委員會核能研究所 多功能整合型液流電池模組
CN206673032U (zh) * 2017-03-01 2017-11-24 江苏朗阁德瑞储能科技有限公司 全钒液流储能电池电解液管路集成系统
CN207320236U (zh) * 2017-10-23 2018-05-04 杭州科工电子科技有限公司 一种液流电池在线监控管理系统
CN108134123A (zh) * 2016-12-01 2018-06-08 中国科学院大连化学物理研究所 一种氧化还原液流电池的电堆
CN108511779A (zh) * 2018-03-15 2018-09-07 高岩 一种液流电池储能系统
CN109004706A (zh) * 2018-07-25 2018-12-14 合肥工业大学 一种兆瓦级液流电池长待机供电与soc测量集一体控制方法
CN110611109A (zh) * 2019-09-20 2019-12-24 中国东方电气集团有限公司 电解液的调控方法和系统以及液流电池储能系统
CN211017264U (zh) * 2019-12-12 2020-07-14 中国科学院大连化学物理研究所 一种集装箱式液流电池系统结构单元

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6414463B2 (ja) * 2014-12-22 2018-10-31 住友電気工業株式会社 レドックスフロー電池の運転方法、及びレドックスフロー電池システム
WO2017156681A1 (zh) * 2016-03-14 2017-09-21 大连融科储能技术发展有限公司 电解液储罐、液流电池、箱式液流电池系统及液流电池充放电控制方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203312415U (zh) * 2013-05-22 2013-11-27 东方电气集团东方汽轮机有限公司 一种液流电池电堆
CN103985891A (zh) * 2014-05-29 2014-08-13 大连融科储能技术发展有限公司 一种液流电池系统的控制系统及其方法
CN104300165A (zh) * 2014-11-03 2015-01-21 大连融科储能技术发展有限公司 一种soc 检测装置及其方法和液流电池系统
TWI525890B (zh) * 2015-02-25 2016-03-11 行政院原子能委員會核能研究所 多功能整合型液流電池模組
CN108134123A (zh) * 2016-12-01 2018-06-08 中国科学院大连化学物理研究所 一种氧化还原液流电池的电堆
CN206673032U (zh) * 2017-03-01 2017-11-24 江苏朗阁德瑞储能科技有限公司 全钒液流储能电池电解液管路集成系统
CN207320236U (zh) * 2017-10-23 2018-05-04 杭州科工电子科技有限公司 一种液流电池在线监控管理系统
CN108511779A (zh) * 2018-03-15 2018-09-07 高岩 一种液流电池储能系统
CN109004706A (zh) * 2018-07-25 2018-12-14 合肥工业大学 一种兆瓦级液流电池长待机供电与soc测量集一体控制方法
CN110611109A (zh) * 2019-09-20 2019-12-24 中国东方电气集团有限公司 电解液的调控方法和系统以及液流电池储能系统
CN211017264U (zh) * 2019-12-12 2020-07-14 中国科学院大连化学物理研究所 一种集装箱式液流电池系统结构单元

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
锌镍单液流电池发展现状;杨朝霞;娄景媛;李雪菁;王涵文;王柯忠;尤东江;;储能科学与技术(第06期);第92-104页 *

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