CN114335615A - 液流储能系统中各液流单元间soc均衡系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统和方法，每一液流单元包括正极电解液流路装置和负极电解液流路装置，所述系统包括：正极混液单元，将各液流单元的正极电解液流路装置连通；负极混液单元，将各液流单元的负极电解液流路装置连通；以及控制器，配置为控制所述正极混液单元进行液流单元同极混液操作，以及控制所述负极混液单元进行液流单元同极混液操作。该系统能够监测各液流单元之间SOC的差值以及液流储能系统的运行时长，当各液流单元之间SOC的差值超过一定的数值时或者液流储能系统运行时长大于设定时长时，启动混液操作，实现SOC的调平。能够避免因液流单元之间的SOC差值过大导致液流储能系统功率降低。

Description

液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统和方法

技术领域

本发明主要涉及液流电池领域，具体地涉及一种液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统。

背景技术

为实现碳达峰和碳中和的目标，须大量建设太阳能和风力发电设施。随着可再生能源的装机和发电量的增加以及火电机组的逐步减少，电力系统由原来以火电为主逐步改变成以新能源为主的新型电力系统。由于风电和太阳能出力的随机性和不可控性，为了保证电力系统的稳定可靠运行和满足时刻变化的负荷需求，储能系统对于较少或避免弃风弃光和电网的可靠安全运行是必不可少的设施。作为新型储能的主要组成部分之一的液流储能，将在储能领域发挥重要的作用。

在一套液流储能系统(由一个或多个液流单元组成)中，需要将两个或两个以上的功率单元(由一个或一个以上的电堆经过串联和/或并联组成的将电解液中的化学能转换成电能以及将电能转化成电解液中的化学能的装置)进行串联或/和并联后，将输出的直流电能输出到PCS(Power Conversion System，储能变流器)进行逆变。在由两个或两个以上液流单元(由一个功率单元、正负极电解液、一台正极泵、一台负极泵、冷却设备、若干阀门、管道和控制设备等组成的系统)组成的一套液流储能系统中，每运行一定的时间后，各液流单元间的SOC会产生差异，导致该套液流储能系统的输出降低。

所以，如何实现SOC均衡(或称为SOC调平)以及避免液流储能系统输出的降低是亟待解决的问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统，每一液流单元包括正极电解液流路装置和负极电解液流路装置，所述系统包括：正极混液单元，将各液流单元的正极电解液流路装置连通；负极混液单元，将各液流单元的负极电解液流路装置连通；控制器，配置为控制所述正极混液单元进行液流单元同极混液操作，以及控制所述负极混液单元进行液流单元同极混液操作；以及电解液储罐和运行管路，所述运行管路包括进罐管路和出罐管路；其中，所述液流单元还包括功率单元，所述进罐管路连接所述功率单元的出液口和所述电解液储罐的进液口，所述出罐管路连接所述电解液储罐的出液口和所述功率单元的进液口。

在本发明的一实施例中，所述同极混液操作包括将同极电解液流路装置中的电解液进行汇聚操作、混合操作与回流操作。

在本发明的一实施例中，所述控制器开启所述同极混液操作的阈值条件包括：所述各液流单元间SOC值中的最高值和最低值的差值超过第一设定差值或所述液流储能系统的运行时长超过第一设定时长。

在本发明的一实施例中，所述控制器结束所述同极混液操作的阈值条件包括：当所述电解液流路的循环流量达到第三流量阈值或混液循环时长超过第四设定时长。

在本发明的一实施例中，所述混液单元将各液流单元对应的电解液流路装置连通，所述混液单元具有输入端和输出端两端，所述混液单元的两端并联装设于所述进罐管路和/或出罐管路

在本发明的一实施例中，所述混液单元包括混液装置和混液管路，所述混液管路包括混液输入管路和混液输出管路；所述进罐管路包括串行连接的进液管和进液控制阀，所述出罐管路包括串行连接的出液管和液流泵；一个或多个所述混液单元的两端并联装设于所述进罐管路和/或出罐管路，包括：当一个所述混液单元的两端并联装设于所述进罐管路时，所述混液输入管路连接所述功率单元的出液口和所述混液装置的进液口，所述混液输出管路连接所述混液装置的出液口和所述电解液储罐的进液口。

在本发明的一实施例中，所述混液单元包括混液装置和混液管路，所述混液管路包括混液输入管路和混液输出管路；所述进罐管路包括进液管，所述出罐管路包括串行连接的出液管、出液控制阀和液流泵；一个或多个所述混液单元的两端并联装设于所述进罐管路和/或出罐管路，包括：当一个所述混液单元的两端并联装设于所述出罐管路时，所述混液输入管路连接所述电解液储罐的出液口和所述混液装置的进液口，所述混液输出管路连接所述混液装置的出液口和所述功率单元的进液口。

在本发明的一实施例中，所述混液单元包括混液装置和混液管路，所述混液管路包括混液输入管路和混液输出管路；所述进罐管路包括串行连接的进液管和进液控制阀，所述出罐管路包括串行连接的出液管、出液控制阀和液流泵；一个或多个所述混液单元的两端并联装设于所述进罐管路和/或出罐管路包括：当多个所述混液单元的两端并联装设于所述进罐管路和出罐管路时，所述多个混液单元包括第一混液单元和第二混液单元；所述第一混液单元的混液输入管路连接所述功率单元的出液口和所述混液装置的进液口，所述第一混液单元的混液输出管路连接所述混液装置的出液口和所述电解液储罐的进液口；所述第二混液单元的混液输入管路连接所述电解液储罐的出液口和所述混液装置的进液口，所述第二混液单元混液输出管路连接所述混液装置的出液口和所述功率单元的进液口。

在本发明的一实施例中，所述混液单元包括混液装置和混液管路，当所述液流储能系统包括两个所述液流单元和一个混液单元时，所述一个混液单元的混液装置和混液管路形成的液流通路作为两个所述液流单元中的一个所述液流单元的进罐管路或作为一个所述液流单元的出罐管路的一部分。

在本发明的一实施例中，所述混液输入管路包括串行连接的混液输入管和混液输入控制阀，所述混液输出管路包括串行连接的混液输出管和混液输出控制阀；所述正极电解液流路装置或负极电解液流路装置的多个同极性电解液储罐之间连接有液面平衡管，所述液面平衡管上装设有平衡阀门。

在本发明的一实施例中，开启所述同极混液操作包括：开启所述混液管路上的混液输入控制阀、混液输出控制阀和所述液面平衡管上的平衡阀门，关闭所述运行管路上的进液控制阀和/或出液控制阀，结束所述同极混液操作包括：开启所述运行管路上的进液控制阀和/或出液控制阀，关闭所述混液管路上的混液输入控制阀、混液输出控制阀和所述液面平衡管上的平衡阀门。

在本发明的一实施例中，所述液流储能系统包括全钒液流储能系统。

本发明还提供一种液流储能系统中各液流单元间SOC均衡方法，每一液流单元包括正极电解液流路装置和负极电解液流路装置，所述方法包括：控制与各液流单元的正极电解液流路装置连通的正极混液单元进行同极液流单元混液操作；以及控制与各液流单元的负极电解液流路装置连通的负极混液单元进行同极液流单元混液操作。

在本发明的一实施例中，所述同极混液操作包括将同极电解液流路装置中的电解液进行汇聚操作、混合操作与回流操作。

在本发明的一实施例中，开启所述同极混液操作的阈值条件包括：所述各液流单元间SOC值中的最高值和最低值的差值超过第一设定差值或所述液流储能系统的运行时长超过第一设定时长。

在本发明的一实施例中，结束所述同极混液操作的阈值条件包括：当所述电解液流路的循环流量达到第三流量阈值或混液循环时长超过第四设定时长。

在本发明的一实施例中，所述电解液流路装置包括电解液储罐和运行管路，所述运行管路包括进罐管路和出罐管路；所述液流单元还包括功率单元，所述进罐管路连接所述功率单元的出液口和所述电解液储罐的进液口，所述出罐管路连接所述电解液储罐的出液口和所述功率单元的进液口。

在本发明的一实施例中，所述混液单元将各液流单元的电解液流路装置连通，所述混液单元具有输入端和输出端两端，所述混液单元的两端并联装设于所述进罐管路和/或出罐管路。

本发明通过在液流储能系统中设置同极电解液混液装置，当监测到各液流单元之间SOC的差值超过一定的数值时或者液流储能系统的运行时长大于设定时长时，启动混液操作，实现SOC的均衡。能够避免因液流单元之间的SOC差值过大导致液流储能系统功率降低。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是本发明一实施例的一种液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统的框架结构示意图；

图2是本发明一实施例的一种液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统的框架结构示意图；

图3是本发明一实施例的一种液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统的框架结构示意图；

图4是本发明一实施例的一种液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统的框架结构示意图；

图5是本发明一实施例的一种液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统的框架结构示意图；

图6是本发明一实施例的一种液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统的框架结构示意图；

图7是本发明一实施例的一种液流储能系统中各液流单元间SOC均衡方法的流程示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或下面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，或将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

接下来将通过实施例详细说明本发明的液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统。

图1所示为一实施例中液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统的框架结构示意图。如图1所示，均衡系统中的液流单元110包括正极电解液流路装置和负极电解液流路装置，为叙述方便，同时，因正极电解液流路装置和负极电解液流路装置除极性不同外，其余的构成与设置基本相同，故后文不再作特别的区分，皆简称为电解液流路装置。该电解液流路装置均包括电解液储罐112、功率单元111和运行管路113。其中，运行管路113包括进液管113a和与其串联连接的进液控制阀113b组成的进罐管路，以及由出液管113c组成的出罐管路，此外，运行管路113还包括液流泵113d。

图1的例示中包括三个功率单元，这里只作为一种示例。在实际应用中，功率单元可能多于三个，也可能少于三个。功率单元之间的连接和使用方式，可以是多个功率单元的串联，也可能是多个功率单元的并联，也可能是多个功率单元串联和/或并联。

具体地，进罐管路通过进液管113a连接功率单元111的出液口和电解液储罐112的进液口，出罐管路通过出液管113c连接功率单元111的进液口和电解液储罐112的出液口。电解液储罐112用于盛放电解液；进液控制阀113b用以控制进入罐内的电解液是由混液装置122而来还是直接由功率单元111进入电解液储罐112。，液流泵113d用于将电解液储罐112中的电解液通过出液管113c输送到功率单元111。

其中，功率单元111的出液口为液体离开(图中向下箭头的指向)功率单元111的出口，功率单元111的进液口为液体进入(图中向上箭头的指向)功率单元111的入口，电解液储罐112的出液口为液体离开电解液储罐112的出口，电解液储罐112的进液口为液体进入电解液储罐112的入口。下文实施例中的进液口和出液口与上述一致，后文中不再描述。

进一步，图1中实施例的液流储能系统还包括正极混液单元和负极混液单元。其中，正极混液单元将各液流单元的正极电解液流路装置连通，负极混液单元将各液流单元的负极电解液流路装置连通。为叙述方便且除极性不同外不作特别区分，故下文将正极混液单元和负极混液单元统称为混液单元。

具体地，如图1所示，混液单元120由混液装置122和混液管路121组成(由混液输出管路和混液输入管路组成)。其中，混液输入管路由混液输入管121a和与其串联的混液输入控制阀123a组成，混液输出管路由混液输出管121b和与其串联的混液输出控制阀123b组成。混液单元具有输入端A和输出端B，混液单元通过上述两端与进罐管路和/或出罐管路并联。

进一步，液流储能系统还包括控制器，用于控制正极混液单元和负极混液单元进行液流单元同极混液操作。其中同极混液操作包括将同极电解液流路装置中的电解液进行汇聚操作、混合操作与回流操作。当各液流单元间SOC值中的最高值和最低值的差值超过第一设定差值或液流储能系统的运行时长超过第一设定时长时，控制器将开启同极混液操作；当电解液流路的循环流量达到第三流量阈值或混液循环时长超过第四设定时长时，控制器结束同极混液操作。混液操作的具体过程将在后文进行描述。

混液单元与液流单元的连接方式有多种，接下来将通过一些实施例进行说明。

在本发明一些实施例中，如图1所示，混液输入管路通过输入管121a连接功率单元111的出液口和混液装置122的进液口，混液输出管路通过输出管121b连接电解液储罐112的进液口和混液装置122的出液口。通过上述连接方式，混液单元的A端和B端并联于进罐管路，使得混液单元将各液流单元的进罐管路进行连通。

现结合图1中的所示的液流储能系统结构示意图来解释说明混液操作。检测各液流单元间SOC值中的最高值和最低值的差值超过第一设定差值或液流储能系统的运行时长超过第一设定时长时，控制器将开启同极混液操作。

具体地，开启混液管路121(包括混液输入管121a和混液输出管121b)上的混液输入控制阀123a和混液输出控制阀123b，开启液面平衡管130上的平衡阀门140，关闭运行管路113上的进液控制阀113b。如此，从功率单元111出液口流出的电解液将通过混液输入管121a进入到混液装置122中进行同级混液操作；在经过同级混液操作后，电解液通过混液装置122的出液口经混液输出管121b流入到电解液储罐112中；然后电解液将再次进入到功率单元111。反复进行上述过程直至电解液流路的循环流量达到第三流量阈值或混液循环时长超过第四设定时长后，控制器控制结束同极混液操作。结束同极混液操作的具体过程如下：开启运行管路113上的进液控制阀113b，关闭混液管路(包括混液输入管121a和混液输出管121b)上的混液输入控制阀123a和混液输出控制阀123b，关闭液面平衡管130上的平衡阀门140。混液完成后，系统恢复到正常的运行状态。

通过上述的同级混液操作可以使各液流单元间SOC的偏差在设定的范围内，避免因SOC偏差导致输出功率降低。。

上述实施例中的液流储能系统包括全钒液流储能系统。

图1所示的实施例中，流路装置(包括正极流路装置和负极流路装置)还包括连接在同极电解液储罐112之间的液面平衡管130，以及装设在其上的平衡阀门140。当电解液储罐112中的电解液的液面高低不一致时，可以通过开启平衡阀门140来调节电解液的液面使其高度一致。后文实施例中的液流储能系统中同样包括上述液面平衡管和平衡阀门，其原理与作用与图1所示实施例相同，后文将不再赘述。

图1所示的实施例中，进罐管路包括串行连接的进液管和进液控制阀，出罐管路包括串行连接的出液管和液流泵。

在本发明的其他一些实施例中，混液单元220与液流单元210也可以通过图2所示的方式进行连接。混液管路221包括混液输入管路和混液输出管路组成。其中，混液输入管路通过混液输入管221a连接电解液储罐212的出液口和混液装置222的进液口，混液输出管路通过混液输出管221b连接混液装置222的出液口和功率单元211的进液口。通过上述连接方式，混液单元220的A端和B端并联于出罐管路，使得混液单元将各液流单元的出罐管路进行连通。

当混液单元220与液流单元210采用图2所示的方式进行连接时，其混液操作过程如下：

开启混液管路221(包括混液输入管221a和混液输出管221b)上的控制阀223(混液输入控制阀223a和混液输出控制阀223b)，开启液面平衡管230上的平衡阀门240，关闭运行管路213上的出液控制阀213c。如此，电解液从功率单元211经进液管213a流入电解液储罐212，再从电解液储罐212出液口流出的电解液将通过混液输入管221a进入到混液装置222中进行同级混液操作；在经过同级混液操作后，电解液通过混液装置222的出液口经混液输出管221b流入到功率单元211中。反复进行上述过程直至电解液流路的循环流量达到第三流量阈值或混液循环时长超过第四设定时长后，控制器控制结束同极混液操作。结束同极混液操作的具体过程如下：开启运行管路213b上的控制阀213c，关闭混液管路(包括混液输入管221a和混液输出管221b)上的混液输入控制阀223a和混液输出控制阀223b，关闭液面平衡管230上的平衡阀门240。混液完成后，系统恢复到正常的运行状态。

图2所示的实施例中，进罐管路包括进液管，出罐管路包括串行连接的出液管、出液控制阀和液流泵。

在本发明的液流储能系统中，混液单元的数量可以是多个，接下来将通过一些实施例进行说明。图3的例示中包括三个功率单元，这里只作为一种示例。在实际应用中，功率单元可能多于三个，也可能少于三个。功率单元之间的连接和使用方式，可以是多个功率单元的串联，也可能是多个功率单元的并联，也可能是多个功率单元串联和/或并联。

在本发明如图3所示一实施例中，为便于描述，与上述实施例中相同的是该实施例中也具有三套液流单元，不同的是该实施例中的混液单元320包括两套混液单元(第一混液单元和第二混液单元)。第一混液单元和第二混液单元与液流单元的连接方式类似于上述实施例中连接方式的叠加，具体地如下：

图3实施例中混液管路321包括混液输入管321a和混液输出管321b，且其混液装置322包括两个混液装置：混液装置322a和混液装置322b。

第一混液单元与液流单元的连接方式如下：混液输入管路通过用于第一混液单元的混液输入管321a连接功率单元311的出液口和第一个混液装置322a的进液口；混液输出管路通过用于第一混液单元的混液输出管321b连接第一个混液装置322a的出液口和电解液储罐312的进液口。

第二混液单元与液流单元的连接方式如下：混液输入管路通过用于第二混液单元的混液输入管321a连接电解液储罐312的出液口和混液装置322b的进液口；混液输出管路通过用于第二混液单元的混液输出管321b连接混液装置322b的出液口和功率单元311的进液口。

可以理解，在图3所示的实施例中，混液单元320有三种工作模式：

(1)只运行混液装置322a，具体操作过程参见图1中的实施例。

(2)只运行混液装置322b，具体操作过程参见图2中的实施例。

(3)同时运行混液装置322a和322b，操作过程为(1)和(2)。

通过同时运行两个混液装置，可以缩短混液操作的时间。

图3所示的实施例中，进罐管路包括串行连接的进液管和进液控制阀，出罐管路包括串行连接的出液管、出液控制阀和液流泵。

在本发明的另外一些实施例中，液流储能系统中的液流单元为两个，以及包括一个混液单元。此时，一个混液单元的混液装置和混液管路形成的液流通路作为两个液流单元中的一个液流单元的进罐管路或作为一个液流单元的出罐管路的一部分。接下来将通过一些实施例进行说明。

在图4所示的实施例中，混液单元420中的混液装置和混液管路形成的液流通路作为两个液流单元中的一个液流单元的进罐管路。该实施例中的混液单元420中的混液装置422、右侧的混液输入管421a和右侧的混液输出管421b形成了右侧混液单元的进罐管路。

当左侧的混液输入管421a上的混液输入控制阀423a和左侧的混液输出管421b上的混液输出控制阀423b关闭时，从右侧功率单元411出液口流出的电解液经过右侧的混液输入管421a进入到混液装置422，然后再从混液装置422的出液口经右侧的混液输出管421b流入到电解液储罐412中。其中，控制阀423(即混液输入控制阀423a和混液输出控制阀423b)在管路上的位置可根据实际需要进行调整，以方便管线排布，从而节省空间。具体操作如下：

开启混液管路421(包括混液输入管421a和混液输出管421b)上的控制阀423(混液输入控制阀423a和混液输出控制阀423b)，开启液面平衡管430上的平衡阀门440，关闭运行管路413a上的控制阀413b，系统进入同极混液过程。如此，电解液从功率单元411经进液管421a进入到混液装置422中进行同级混液操作；在经过同级混液操作后，电解液通过混液装置422的出液口经混液输出管421b流入到电解液储罐412中，该次混液过程直至电解液流路的循环流量达到第三流量阈值或混液循环时长超过第四设定时长后，控制器控制结束同极混液操作。

结束同极混液操作的具体过程如下：开启运行管路413a上的控制阀413b，关闭混液管路(包括混液输入管421a和混液输出管421b)上的混液输入控制阀423a和混液输出控制阀423b，关闭液面平衡管430上的平衡阀门440。混液完成后，系统恢复到正常的运行状态。

在图5所示的实施例中，混液单元520中的混液装置和混液管路形成的液流通路作为两个液流单元中的一个液流单元的出罐管路。混液管路521包括混液输入管521a和混液输出管521b，以及位于混液管路521上的控制阀523(混液输入控制阀523a和混液输出控制阀523b)。混液装置522、左侧的混液输入管521a和左侧的混液输出管521b形成了左侧混液单元的出罐管路。

当右侧的混液输入管521a上的混液输入控制阀523a和右侧的混液输出管521b上的混液输出控制阀523b关闭时，从左侧电解液储罐512中流出的电解液经过左侧的混液输入管521a进入到混液装置522，然后再从混液装置522的出液口经左侧的混液输出管521b流入到功率单元511中。

通过将混液装置和混液管路形成的液流通路作为两个液流单元中的一个液流单元的进罐或储罐管路，可以节省管路和阀门的设置与安装，降低了系统构建的成本。

上述实施例中，将一个混液单元的混液装置和混液管路作为两个液流单元中一个的进罐管路或出罐管路的一部分。可以理解，如图6所示的实施例中，还可以将两混液单元中的混液装置和混液管路分别作为两个液流单元的进罐管路和出罐管路的一部分。具体地，混液装置622中的混液装置622a和混液管路621(包括混液输入管621a和混液输出管621b)作为右侧液流单元中进罐管路的一部分；混液装置622中的混液装置622b和混液管路621(包括混液输入管621c和混液输出管621d)作为左侧液流单元中出罐管路的一部分。

本发明还提供一种液流储能系统中各液流单元间SOC均衡方法，液流单元包括电解液流路装置。该方法可控制与各液流单元的电解液流路装置连通的混液单元进行同极液流单元混液操作。

如图1至图6所示，电解液流路装置包括电解液储罐和运行管路，运行管路包括进罐管路和出罐管路。混液单元将各液流单元的进罐管路进行连通，或混液单元将各液流单元的电解液储罐进行连通或混液单元将各液流单元的出罐管路进行连通。

此外，混液单元具有输入端和输出端两端，如图1和图2所示的输入端A和输出端B。混液单元的两端并联装设于进罐管路和/或出罐管路，具体的并联方式见前文图1至图6实施例中的描述，在此不再赘述。

混液输入管路例如包括串行连接的混液输入管和混液输入控制阀，混液输出管路例如包括串行连接的混液输出管和混液输出控制阀。

图7是本申请一实施例的一种液流储能系统中各液流单元间SOC均衡方法的流程示意图。

现通过图1和图6所示的实施例详细说明该均衡方法，该实施例包括以下步骤：

步骤S10：读取每个液流单元的SOC值。

步骤S20：最高与最低SOC差值大于Δ或液流系统的运行时长(初次混液时，以初始运行时间起算；历次混液时，以上次混液结束时间起算)是否大于设定的时长。

具体地，在本发明一些实施例中，可以根据实际需要定义阈值Δ的大小以及平衡系统连续运行的时长。例如，将Δ大小设定为第一设定差值，将运行时长设定为第一设定时长。当各液流单元间SOC值中的最高值和最低值的差值超过第一设定差值时或液流储能系统的运行时长超过第一设定时长时，开启同级混液操作。其中，同极混液操作包括将同极电解液流路装置中的电解液进行汇聚操作、混合操作与回流操作。

步骤S30：开启混液输入控制阀、混液输出控制阀和平衡阀门，关闭进液控制阀和/或出液控制阀。若步骤S20中的结果判定为N(否)，则继续执行步骤S10，若步骤S20中的结果判定为Y(是)则执行步骤S30。具体过程如下，结合图1所示，开启混液管路121(包括混液输入管121a和混液输出管121b)上的混液控制阀门123(混液输入控制阀123a和混液输出控制阀123b)，开启液面平衡管130上的平衡阀门140，关闭运行管路113上的进液控制阀113b。

步骤S40：液流储能系统进入同极电解液混液状态。具体过程如下，结合图1所示，在步骤S30后，从功率单元111出液口流出的电解液将通过混液输入管121a进入到混液装置122中进行同级混液操作；在经过同级混液操作后，电解液通过混液装置122的出液口经混液输出管121b流入到电解液储罐112中；然后电解液将再次进入到功率单元111。

步骤S50：是否达到目标循环流量或目标混液时长。具体地，在本发明一些实施例中，可以根据实际需要将目标循环流量设置为第三流量阈值，将目标混液循环时长设定为第四设定时长。若步骤S50中的结果判定为N(否)，则继续进行混液操作，若步骤S50中的结果判定为Y(是)，则执行步骤S60。

步骤S60：开启进液控制阀和/或出液控制阀，关闭混液输入控制阀、混液输出控制阀和平衡阀门。通过步骤S60结束同极混液操作，结合图1所示，其具体过程如下：开启运行管路113上的进液控制阀113b，关闭混液管路(包括混液输入管121a和混液输出管121b)上的混液输入控制阀123a和混液输出控制阀123b，关闭液面平衡管130上的平衡阀门140。

上述方法对各液流单元之间SOC差值进行检测，当SOC差值较大时，启动混液操作，实现SOC的调平。能够避免因液流单元之间的SOC差值过大导致液流储能系统功率降低。

本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述发明披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

Claims (21)

1.一种液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统，每一液流单元包括正极电解液流路装置和负极电解液流路装置，所述系统包括：

正极混液单元，将各液流单元的正极电解液流路装置连通；

负极混液单元，将各液流单元的负极电解液流路装置连通；

控制器，配置为控制所述正极混液单元进行液流单元同极混液操作，以及控制所述负极混液单元进行液流单元同极混液操作；以及

电解液储罐和运行管路，所述运行管路包括进罐管路和出罐管路；

其中，所述液流单元还包括功率单元，所述进罐管路连接所述功率单元的出液口和所述电解液储罐的进液口，所述出罐管路连接所述电解液储罐的出液口和所述功率单元的进液口。

2.根据权利要求1所述的液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统，其特征在于，所述同极混液操作包括将同极电解液流路装置中的电解液进行汇聚操作、混合操作与回流操作。

3.根据权利要求1所述的液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统，其特征在于，所述控制器开启所述同极混液操作的阈值条件包括：

所述各液流单元间SOC值中的最高值和最低值的差值超过第一设定差值或所述液流储能系统运行时长超过第一设定时长。

4.根据权利要求3所述的液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统，其特征在于，所述控制器结束所述同极混液操作的阈值条件包括：

当所述电解液流路的循环流量达到第三流量阈值或混液循环时长超过第四设定时长。

5.根据权利要求1所述的液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统，其特征在于，所述混液单元将各液流单元对应的电解液流路装置连通，所述混液单元具有输入端和输出端两端，所述混液单元的两端并联装设于所述进罐管路和/或出罐管路。

6.根据权利要求5所述的液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统，其特征在于，所述混液单元包括混液装置和混液管路，所述混液管路包括混液输入管路和混液输出管路；所述进罐管路包括串行连接的进液管和进液控制阀，所述出罐管路包括串行连接的出液管和液流泵；一个或多个所述混液单元的两端并联装设于所述进罐管路和/或出罐管路包括：

当一个所述混液单元的两端并联装设于所述进罐管路时，所述混液输入管路连接所述功率单元的出液口和所述混液装置的进液口，所述混液输出管路连接所述混液装置的出液口和所述电解液储罐的进液口。

7.根据权利要求5所述的液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统，其特征在于，所述混液单元包括混液装置和混液管路，所述混液管路包括混液输入管路和混液输出管路；所述进罐管路包括进液管，所述出罐管路包括串行连接的出液管、出液控制阀和液流泵；一个或多个所述混液单元的两端并联装设于所述进罐管路和/或出罐管路，包括：

当一个所述混液单元的两端并联装设于所述出罐管路时，所述混液输入管路连接所述电解液储罐的出液口和所述混液装置的进液口，所述混液输出管路连接所述混液装置的出液口和所述功率单元的进液口。

8.根据权利要求5所述的液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统，其特征在于，所述混液单元包括混液装置和混液管路，所述混液管路包括混液输入管路和混液输出管路；所述进罐管路包括串行连接的进液管和进液控制阀，所述出罐管路包括串行连接的出液管、出液控制阀和液流泵；一个或多个所述混液单元的两端并联装设于所述进罐管路和/或出罐管路包括：

当多个所述混液单元的两端并联装设于所述进罐管路和出罐管路时，所述多个混液单元包括第一混液单元和第二混液单元；

所述第一混液单元的混液输入管路连接所述功率单元的出液口和所述混液装置的进液口，所述第一混液单元的混液输出管路连接所述混液装置的出液口和所述电解液储罐的进液口；

所述第二混液单元的混液输入管路连接所述电解液储罐的出液口和所述混液装置的进液口，所述第二混液单元混液输出管路连接所述混液装置的出液口和所述功率单元的进液口。

9.根据权利要求1所述的液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统，其特征在于，所述混液单元包括混液装置和混液管路，当所述液流储能系统包括两个所述液流单元和一个混液单元时，所述一个混液单元的混液装置和混液管路形成的液流通路作为两个所述液流单元中的一个所述液流单元的进罐管路或作为一个所述液流单元的出罐管路的一部分。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统，其特征在于，

所述混液输入管路包括串行连接的混液输入管和混液输入控制阀，所述混液输出管路包括串行连接的混液输出管和混液输出控制阀；

所述正极电解液流路装置和负极电解液流路装置的多个同极性电解液储罐之间连接有液面平衡管，所述液面平衡管上装设有平衡阀门。

11.根据权利要求10所述的液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统，其特征在于，开启所述同极混液操作包括：

开启所述混液管路上的混液输入控制阀、混液输出控制阀和所述液面平衡管上的平衡阀门，关闭所述运行管路上的进液控制阀和/或出液控制阀；

结束所述同极混液操作包括：

开启所述运行管路上的进液控制阀和/或出液控制阀，关闭所述混液管路上的混液输入控制阀、混液输出控制阀和所述液面平衡管上的平衡阀门。

12.根据权利要求1所述的液流储能系统中各液流单元间SOC均衡系统，其特征在于，所述液流储能系统包括全钒液流储能系统。

13.一种液流储能系统中各液流单元间SOC均衡方法，每一液流单元包括正极电解液流路装置和负极电解液流路装置，所述方法包括：

控制与各液流单元的正极电解液流路装置连通的正极混液单元进行同极液流单元混液操作；以及

控制与各液流单元的负极电解液流路装置连通的负极混液单元进行同极液流单元混液操作。

14.根据权利要求13所述的液流储能系统中各液流单元间SOC均衡方法，其特征在于，所述同极混液操作包括将同极电解液流路装置中的电解液进行汇聚操作、混合操作与回流操作。

15.根据权利要求13所述的液流储能系统中各液流单元间SOC均衡方法，其特征在于，开启所述同极混液操作的阈值条件包括：

所述各液流单元间SOC值中的最高值和最低值的差值超过第一设定差值或所述液流储能系统的运行时长超过第一设定时长。

16.根据权利要求15所述的液流储能系统中各液流单元间SOC均衡方法，其特征在于，结束所述同极混液操作的阈值条件包括：

当所述电解液流路的循环流量达到第三流量阈值或混液循环时长超过第四设定时长。

17.根据权利要求13所述的液流储能系统中各液流单元间SOC均衡方法，其特征在于，所述电解液流路装置包括电解液储罐和运行管路，所述运行管路包括进罐管路和出罐管路；所述液流单元还包括功率单元，所述进罐管路连接所述功率单元的出液口和所述电解液储罐的进液口，所述出罐管路连接所述电解液储罐的出液口和所述功率单元的进液口。

18.根据权利要求17所述的液流储能系统中各液流单元间SOC均衡方法，其特征在于，所述混液单元将各液流单元的电解液流路装置连通，所述混液单元具有输入端和输出端两端，所述混液单元的两端并联装设于所述进罐管路和/或出罐管路。

19.根据权利要求17所述的液流储能系统中各液流单元间SOC均衡方法，其特征在于，所述混液单元包括混液装置和混液管路，当所述液流储能系统包括两个所述液流单元和一个混液单元时，所述一个混液单元的混液装置和混液管路形成的液流通路作为两个所述液流单元中的一个所述液流单元的进罐管路或作为一个所述液流单元的出罐管路的一部分。

20.根据权利要求18或19所述的液流储能系统中各液流单元间SOC均衡方法，其特征在于，

所述混液输入管路包括串行连接的混液输入管和混液输入控制阀，所述混液输出管路包括串行连接的混液输出管和混液输出控制阀。

21.根据权利要求20所述的液流储能系统中各液流单元间SOC均衡方法，其特征在于，开启所述同极混液操作包括：

开启所述混液管路上的混液输入控制阀、混液输出控制阀和所述液面平衡管上的平衡阀门，关闭所述运行管路上的进液控制阀和/或出液控制阀；

结束所述同极混液操作包括：

开启所述运行管路上的进液控制阀和/或出液控制阀，关闭所述混液管路上的混液输入控制阀、混液输出控制阀和所述液面平衡管上的平衡阀门。

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