CN114899460B - 全钒液流储能系统的电解液钒浓度调控方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种全钒液流储能系统的电解液钒浓度调控方法和装置。该方法包括：获取全钒液流储能系统的基准充电电量和/或基准放电电量；实时获取全钒液流储能系统的当前充电电量和/或当前放电电量；计算第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个的组合，第一比值是当前充电电量与基准充电电量的比值，第二比值是当前放电电量与基准放电电量的比值，第三比值是第一和值与第二和值的比值，第一和值是当前充电电量与当前放电电量之和，第二和值是基准充电电量和基准放电电量之和；以及当第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个中的最值在预设范围内时，启动全钒液流储能系统的正、负极电解液混液操作。

Description

全钒液流储能系统的电解液钒浓度调控方法及装置
技术领域
本发明主要涉及全钒液流储能领域，尤其涉及一种全钒液流储能系统的电解液钒浓度调控方法及装置。
背景技术
作为“巴黎协定”的签署国之一，中国正在积极发展可再生能源，新能源发电逐步替代传统的化石能源发电。迄今为止，中国的太阳能和风电装机总量排名世界第一。随着新能源发电装机总量的不断增加和调节性较好的常规煤电总装机占比的逐年减少，如何满足实时变化的负荷需求是电网调度面临的巨大挑战。燃气轮机电厂和水电厂都是调节灵活的电源，非常适合于电网的调频和调峰。然而，燃气轮机电厂受控于天然气的产量很难大量发展。对于水电厂来说，由于中国的水电资源已经开发到了一定的程度，每年水电装机的增量亦难以满足电网对于调频调峰容量的需求。故储能电站对于电网的稳定运行起着举足轻重的作用。作为储能电站之一的抽水蓄能电站，其建设受地理位置和离负荷中心的距离等条件所限，不能满足电网对于储能容量的要求。储能电站的另一种方式，电化学储能在电力系统储能中将发挥举足轻重的作用。在电化学储能领域，全钒液流储能系统凭借其运行安全、寿命长、衰减小、无污染等优势，非常适用于电网侧、发电侧和用户侧的储能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在线调整正、负极电解液钒浓度偏差的全钒液流储能系统的电解液钒浓度调控方法和装置。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种全钒液流储能系统的电解液钒浓度调控方法，包括：获取所述全钒液流储能系统的基准充电电量和/或基准放电电量；实时获取所述全钒液流储能系统的当前充电电量和/或当前放电电量；计算第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个的组合，所述第一比值是所述当前充电电量与所述基准充电电量的比值，所述第二比值是所述当前放电电量与所述基准放电电量的比值，所述第三比值是第一和值与第二和值的比值，所述第一和值是所述当前充电电量与所述当前放电电量之和，所述第二和值是所述基准充电电量和所述基准放电电量之和；以及当所述第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个中的最值在预设范围内时，启动所述全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作。
在本申请的一实施例中，在启动所述全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作之后，经过一混液时长之后，停止所述正负极电解液混液操作。
在本申请的一实施例中，还包括：在停止所述正负极电解液混液操作并完成初始充电和进入正常充放电状态之后，获取所述全钒液流储能系统的当前充电电量和/或当前放电电量，当所述第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个中的最值在预设范围内时，向电解液中加入电解液恢复剂。
在本申请的一实施例中，获取所述全钒液流储能系统的基准充电电量和/或基准放电电量的步骤包括：在所述全钒液流储能系统完成初始充电并进入正常充放电状态后，获取所述基准充电电量和/或基准放电电量。
在本申请的一实施例中，在预设开路电压范围内获取所述基准充电电量和/或所述基准放电电量、所述当前充电电量和/或所述当前放电电量，所述预设开路电压范围在第一开路电压和第二开路电压之间，所述第一开路电压大于等于所述全钒液流储能系统的放电截止电压，所述第二开路电压小于等于所述全钒液流储能系统的充电截止电压。
在本申请的一实施例中，还包括：获得所述全钒液流储能系统中开路电压变送器输出的开路电压和电堆组的输出功率；在预设开路电压范围内获取所述基准充电电量或所述当前充电电量的步骤包括：计算所述开路电压从所述第一开路电压上升至所述第二开路电压的充电时长，根据所述输出功率在所述充电时长内对时间的积分获得所述基准充电电量或所述当前充电电量；以及在预设开路电压范围内获取所述基准放电电量或所述当前放电电量的步骤包括：计算所述开路电压从所述第二开路电压下降至所述第一开路电压的放电时长，根据所述输出功率在所述放电时长内对时间的积分获得所述基准放电电量或所述当前放电电量。
在本申请的一实施例中，所述最值是最小值，所述预设范围是小于一预设阈值，所述预设阈值是小于1的数值。
在本申请的一实施例中，启动所述全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作的步骤包括：同时停止正极电解液泵和负极电解液泵；开启液面平衡阀以使所述全钒液流储能系统的正极电解液储罐和负极电解液储罐连通，控制正极出液控制阀以使正极电解液不流入所述全钒液流储能系统的电堆组，以及控制负极出液控制阀以使负极电解液不流入所述电堆组；同时启动所述正极电解液泵和所述负极电解液泵，使所述正极电解液从所述正极电解液储罐流入所述负极电解液储罐，并使所述负极电解液从所述负极电解液储罐流入所述正极电解液储罐。
在本申请的一实施例中，停止所述正负极电解液混液操作的步骤包括：同时停止正极电解液泵和负极电解液泵；控制所述正极出液控制阀以使正极电解液停止从所述正极电解液储罐流入所述负极电解液储罐，以及控制所述负极出液控制阀以使所述负极电解液停止从所述负极电解液储罐流入所述正极电解液储罐；关闭所述液面平衡阀，同时启动所述正极电解液泵和所述负极电解液泵，使所述正极电解液流入所述电堆组，并使所述负极电解液流入所述电堆组。
在本申请的一实施例中，在启动所述全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作的步骤之前，还包括：所述全钒液流储能系统执行深度放电，在所述深度放电结束之后在低SOC下启动所述正负极电解液混液操作。
本申请为解决上述技术问题还提出一种全钒液流储能系统的电解液钒浓度调控装置，其特征在于，包括：电池管理系统，所述电池管理系统配置为：获取所述全钒液流储能系统的基准充电电量和/或基准放电电量；实时获取所述全钒液流储能系统的当前充电电量和/或当前放电电量；计算第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个的组合，所述第一比值是所述当前充电电量与所述基准充电电量的比值，所述第二比值是所述当前放电电量与所述基准放电电量的比值，所述第三比值是第一和值与第二和值的比值，所述第一和值是所述当前充电电量与所述当前放电电量之和，所述第二和值是所述基准充电电量和所述基准放电电量之和；以及当所述第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个中的最值在预设范围内时，启动所述全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作。
在本申请的一实施例中，所述电池管理系统还配置为：在启动所述全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作之后，经过一混液时长之后，停止所述正负极电解液混液操作。
在本申请的一实施例中，所述电池管理系统还配置为：在停止所述正负极电解液混液操作并完成初始充电和进入正常充放电状态之后，获取所述全钒液流储能系统的当前充电电量和/或当前放电电量，当所述第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个中的最值在预设范围内时，向电解液中加入电解液恢复剂。
在本申请的一实施例中，所述电池管理系统还配置为：在预设开路电压范围内获取所述基准充电电量和/或所述基准放电电量、所述当前充电电量和/或所述当前放电电量，所述预设开路电压范围在第一开路电压和第二开路电压之间，所述第一开路电压大于等于所述全钒液流储能系统的放电截止电压，所述第二开路电压小于等于所述全钒液流储能系统的充电截止电压。
在本申请的一实施例中，还包括分别与所述电池管理系统连接的开路电压变送器和功率变送器，所述开路电压变送器用于输出开路电压，所述功率变送器用于测量电堆组的输出功率，所述电池管理系统还配置为：从所述开路电压变送器获得所述开路电压，从所述功率变送器获得所述输出功率；计算所述开路电压从所述第一开路电压上升至所述第二开路电压的充电时长，根据所述输出功率在所述充电时长内对时间的积分获得所述基准充电电量或所述当前充电电量；计算所述开路电压从所述第二开路电压下降至所述第一开路电压的放电时长，根据所述输出功率在所述放电时长内对时间的积分获得所述基准放电电量或所述当前放电电量。
在本申请的一实施例中，还包括正极电解液泵、负极电解液泵、液面平衡阀、液位调整管、正极出液控制阀和负极出液控制阀，所述电池管理系统启动所述全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作的步骤包括：同时停止所述正极电解液泵和所述负极电解液泵；开启所述液面平衡阀以使所述全钒液流储能系统的正极电解液储罐和负极电解液储罐通过所述液位调整管连通，控制所述正极出液控制阀以使正极电解液不流入所述全钒液流储能系统的电堆组，以及控制所述负极出液控制阀以使负极电解液不流入所述电堆组；同时启动所述正极电解液泵和所述负极电解液泵，使所述正极电解液从所述正极电解液储罐流入所述负极电解液储罐，并使所述负极电解液从所述负极电解液储罐流入所述正极电解液储罐。
在本申请的一实施例中，所述电池管理系统停止所述正负极电解液混液操作的步骤包括：同时停止所述正极电解液泵和所述负极电解液泵；控制所述正极出液控制阀以使正极电解液停止从所述正极电解液储罐流入所述负极电解液储罐，以及控制所述负极出液控制阀以使所述负极电解液停止从所述负极电解液储罐流入所述正极电解液储罐；关闭所述液面平衡阀，同时启动所述正极电解液泵和所述负极电解液泵，使所述正极电解液流入所述电堆组，并使所述负极电解液流入所述电堆组。
本发明的电解液钒浓度调控方法和装置通过获取基准充电电量、基准放电电量、当前充电电量、当前放电电量，可以实时计算第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个，并通过将第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个中的最值与预设阈值进行比较和判断，在满足条件时启动全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作，从而实现在线地、及时地调整正、负极电解液中的钒浓度，并且在完成混液操作和初始充电并进入正常充放电状态之后，还根据混液后的当前充放电量来确定向电解液中加入恢复剂的时机，及时添加恢复剂，使全钒液流储能系统的充、放电电量得以恢复，提高全钒液流储能系统的工作效率，延长全钒液流储能系统的使用寿命。
附图说明
包括附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：
图1是本发明一实施例的全钒液流储能系统的电解液钒浓度调控方法的示例性流程图；
图2A是本发明一实施例的电解液钒浓度调控方法中获取充电电量的原理示意图；
图2B是本发明一实施例的电解液钒浓度调控方法中获取放电电量的原理示意图；
图3是包括本发明一实施例的电解液钒浓度调控装置的全钒液流储能系统的结构示意图；
图4A和4B是本发明另一实施例的电解液钒浓度调控方法的示例性流程图；
图5是包括本发明另一实施例的电解液钒浓度调控装置的全钒液流储能系统的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
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。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
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。
在全钒液流储能系统中，理想的状态是在SOC不为零的情况下正负极电解液中的钒浓度相同以及正极电解液中的五价钒离子浓度和负极电解液中的二价钒离子浓度亦相同。然而，在全钒液流储能系统的运行过程中，一是会发生正负极电解液钒浓度不平衡的现象，二是因为正极电解液中的五价钒与负极电解液中的二价钒的浓度产生偏差，这都将导致全钒液流储能系统充电和放电电量的减少。在全钒液流储能系统的电堆中，正极电解液和负极电解液之间具有隔膜。在长期运行的过程中，电堆内会出现电解液钒离子的偏移现象，该偏移现象通常是钒离子从负极透过隔膜向正极偏移，会造成正、负极电解液中的钒离子浓度发生变化，偏离其正常范围，导致储能系统充电和放电电量的衰减。在此情况下，可以通过正负极电解液的混液，使正负极电解液钒浓度恢复相同，可以使由此导致的充电和放电容量的衰减得以恢复。另一方面，如果负极电解液储罐中混入了空气，导致负极电解液中的二价钒被氧化，从而导致负极电解液中的二价钒浓度与正极电解液中五价钒浓度的不平衡，这亦将导致储能系统充电和放电电量的衰减。这种情况下，通过向电解液中加入恢复剂可使正极电解液中五价钒浓度与负极电解液中二价钒浓度相平衡，从而可以恢复储能系统的充电和放电容量。本发明的全钒液流储能系统的电解液钒浓度调控方法和装置可以自动判断储能系统充放电容量的衰减程度，并且通过混液操作自动调控正、负极电解液中的钒离子浓度恢复平衡；或向电解液中添加电解液恢复剂使负极电解液中二价钒浓度与正极电解液中五价钒浓度恢复到平衡状态，从而避免全钒液流储能系统充放电电量的衰减，保证全钒液流储能系统的稳定可靠运行。
图1是本发明一实施例的全钒液流储能系统的电解液钒浓度调控方法的示例性流程图。参考图1所示，该实施例的电解液钒浓度调控方法包括以下步骤：
步骤S110：获取全钒液流储能系统的基准充电电量和/或基准放电电量；
步骤S120：实时获取全钒液流储能系统的当前充电电量和/或当前放电电量；
步骤S130：计算第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个，第一比值是当前充电电量与基准充电电量的比值，第二比值是当前放电电量与基准放电电量的比值，第三比值是第一和值与第二和值的比值，第一和值是当前充电电量与当前放电电量之和，第二和值是基准充电电量和基准放电电量之和；
步骤S140：当第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个中的最值在预设范围内时，启动全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作。
以下结合图1-3说明上述步骤S110-S140。
在步骤S110中，获取全钒液流储能系统的基准充电电量和/或基准放电电量的步骤包括：在全钒液流储能系统完成初始充电并进入正常充放电状态后，正、负极电解液钒浓度尚未产生偏差时，获取基准充电电量和/或基准放电电量。在这些实施例中，全钒液流储能系统完成初始充电并经过几个完整的充放电循环之后，被认为是进入正常充放电状态，在这种状态下，正、负极电解液钒浓度尚未产生偏差，此时执行步骤S110。
在步骤S120中，在全钒液流储能系统的正常运行过程中，实时获取全钒液流储能系统的当前充电电量和/或当前放电电量。
本发明对如何获取基准充电电量、基准放电电量、当前充电电量和当前放电电量不做限制。在一些实施例中，可以采用相同的方式获取基准充电电量和当前充电电量，采用相同的方式获取基准放电电量和当前放电电量。
在一些实施例中，在预设开路电压范围内获取基准充电电量和/或基准放电电量、当前充电电量和/或当前放电电量，预设开路电压范围在第一开路电压和第二开路电压之间，第一开路电压大于等于全钒液流储能系统的放电截止电压，第二开路电压小于等于全钒液流储能系统的充电截止电压。
图2A是本发明一实施例的电解液钒浓度调控方法中获取充电电量的原理示意图。参考图2A所示，其横轴为时间，纵轴为开路电压变送器输出的开路电压OCV。在全钒液流储能系统中，该开路电压变送器的正极电解液回路设置在电堆组的正极入堆管路和正极出堆管路之间，负极电解液回路设置在电堆组的负极入堆管路和负极出堆管路之间。在充电过程中，开路电压OCV随着时间而逐渐增大。全钒液流储能系统具有一充电截止电压和一放电截止电压。其中，充电截止电压指该全钒液流储能系统在充电过程中，该开路电压OCV所能达到的最大值；放电截止电压指该全钒液流储能系统在放电过程中，该开路电压OCV所能达到的最小值。对于不同的全钒液流储能系统，该充电截止电压和放电截止电压都可以是不同的。
图2B是本发明一实施例的电解液钒浓度调控方法中获取放电电量的原理示意图。参考图2B所示，其横轴为时间，纵轴为开路电压变送器输出的开路电压OCV。在放电过程中，开路电压OCV随着时间而逐渐减小。图2B中的开路电压、充电截止电压和放电截止电压的概念与图2A中所示相同。
本发明在步骤S110和S120中，设置一预设开路电压范围，如图2A和2B中所示，预设开路电压范围是从第一开路电压OCV1到第二开路电压OCV2之间的一个区间，OCV1大于放电截止电压，OCV2小于充电截止电压。在预设开路电压范围内获取基准充电电量和/或基准放电电量、当前充电电量和/或当前放电电量。
图2A、2B不用于限制OCV1、OCV2的具体数值。
在一些实施例中，本发明的电解液钒浓度调控方法还包括：
步骤S211：获得全钒液流储能系统中开路电压变送器输出的开路电压和电堆组的输出功率；
步骤S212：在预设开路电压范围内获取基准充电电量或当前充电电量的步骤包括：计算开路电压从第一开路电压上升至第二开路电压的充电时长，根据电堆组的输出功率在充电时长内对时间的积分获得基准充电电量或当前充电电量；
步骤S213：在预设开路电压范围内获取基准放电电量或当前放电电量的步骤包括：计算开路电压从第二开路电压下降至第一开路电压的放电时长，根据电堆组的输出功率在放电时长内对时间的积分获得基准放电电量或当前放电电量。
参考图2A所示，在步骤S212，在计算基准充电电量时，将开路电压OCV到达OCV1时的时刻设为0，从OCV1上升至OCV2所花费的时长为基准充电时长Tc0，采用下面的公式计算基准充电电量Ec0：
Figure BDA0003659737330000111
基准充电电量Ec0用于表示在正、负极电解液钒浓度相同的条件下，开路电压OCV从OCV1上升至OCV2的时长内该全钒液流储能系统的充电电量(kWh)。
在步骤S212中，在计算当前充电电量时，设开路电压OCV从OCV1上升至OCV2所花费的时间为充电时长Tc，采用下面的公式计算当前充电电量Ec：
Figure BDA0003659737330000112
在上述的公式(1)和(2)中，p表示电堆组的输出功率，该输出功率可以是随时间变化的量。
需要说明，在计算基准充电电量Ec0和当前充电电量Ec的过程中，开路电压OCV从OCV1上升至OCV2是一连续上升的过程。如果开路电压OCV在没有到达OCV2之前，该全钒液流储能系统停止了充电或转为放电，则放弃此次计算，等待下一个开路电压OCV从OCV1上升至OCV2的连续充电过程来计算基准充电电量Ec0或当前充电电量Ec。
参考图2B所示，在步骤S213，在计算基准放电电量时，将开路电压OCV到达OCV2时的时刻设为0，开路电压OCV从OCV2下降至OCV1所花费的时间为放电时长Td0，采用下面的公式计算基准放电电量Ed0：
Figure BDA0003659737330000121
基准放电电量Ed0用于表示在正、负极电解液钒浓度相同的条件下，开路电压OCV从OCV2下降至OCV1的时长内该全钒液流储能系统的放电电量(kWh)。
在步骤S213，在计算当前放电电量时，设开路电压OCV从OCV2下降至OCV1所花费的时间为放电时长Td，采用下面的公式计算当前放电电量Ed：
Figure BDA0003659737330000122
在上述的公式(3)和(4)中，p表示电堆组的输出功率，该输出功率可以是随时间变化的量。
需要说明，在计算基准放电电量Ed0和当前放电电量Ed的过程中，开路电压OCV从OCV2下降至OCV1是一连续下降的过程。如果开路电压OCV在没有到达OCV1之前，该全钒液流储能系统停止了放电或转为充电，则放弃此次计算，等待下一个开路电压OCV从OCV2下降至OCV1的连续放电过程来计算基准放电电量Ed0或当前放电电量Ed。
在步骤S110、S120已经获得了基准充电电量Ec0、基准放电电量Ed0、当前充电电量Ec或当前放电电量Ed中的一个或多个时，在步骤S130中，可以采用下面的公式计算第一比值R1、第二比值R2和第三比值R3中的一个或任意多个的组合：
R1＝Ec/Ec0 (5)
R2＝Ed/Ed0 (6)
R3＝(Ec+Ed)/(Ec0+Ed0) (7)
上述公式(5-7)仅为示例，以第一比值R1为例，该比值的分子为当前充电电量Ec，分母为初始充电电量Ec0，在其他的实施例中，也可以将当前充电电量Ec作为分母，将初始充电电量Ec0作为分子。第二比值R2、第三比值R3的分子和分母也可以交换。本发明说明书以公式(5-7)所示示例为例进行说明，在全钒液流储能系统的正、负极电解液钒浓度相同时，R1、R2和R3的数值都接近1。在一些实施例中，根据公式(5-7)所示的示例，第一比值、第二比值和第三比值中的任意多个中的最值是最小值，预设范围是小于一预设阈值，该预设阈值是小于1的数值。
在一些情况下，如果负极电解液中的二价钒被氧化，即使正、负极电解液钒浓度相同，电量也会下降，此时的R1-R3的值不接近1。
在步骤S140，可以预先设置预设阈值Th，预设阈值是可接受的全钒液流储能系统容量衰减的程度。本发明对预设阈值的具体数量、数值不做限制。
在一些实施例中，在步骤S130中仅计算第一比值R1，则该预设阈值Th是对应于第一比值R1的第一预设阈值Th1。
在一些实施例中，在步骤S130中仅计算第二比值R2，则该预设阈值Th是对应于第二比值R2的第二预设阈值Th2。
在一些实施例中，在步骤S130中仅计算第三比值R3，则该预设阈值Th是对应于第三比值R3的第三预设阈值Th3。
在一些实施例中，在步骤S130中仅计算第一比值R1和第二比值R2，则该预设阈值Th是对应于第一比值R1和第二比值R2中较小的一个比值的第四预设阈值Th4。
在一些实施例中，在步骤S130中同时计算第一比值R1、第二比值R2和第三比值R3，则该预设阈值Th是对应于第一比值R1、第二比值R2和第三比值R3最小的一个比值的第五预设阈值Th5。
根据公式(5-7)所示的示例，第一比值R1、第二比值R2和第三比值R3越小，表示电解液中的钒离子的偏移量越多或电解液衰减幅度越大。对于不同设计的电堆、不同电堆内材料的特性、不同的电解液、不同的系统设计，全钒液流储能系统的充电电量和放电电量的衰减速率亦不同，此外，不同用户对钒浓度偏移和电解液衰减程度的容忍度也不同，可以根据实际情况设置第五预设阈值Th5。在一些实施例中，第五预设阈值Th5的范围在0.80到0.95之间。
对于公式(5-7)中的分子分母相互交换的示例，第一比值、第二比值和第三比值中的任意多个中的最值是最大值，预设范围是大于一预设阈值，该预设阈值是大于1的数值。第一比值R1、第二比值R2和第三比值R3越大，表示电解液中的钒离子的偏移量越多。在这些实施例中，根据第一比值R1、第二比值R2和第三比值R3中最大的一个比值设置预设阈值Th。
在一些实施例中，步骤S140中启动全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作的步骤包括：同时停止正电解液泵和负极电解液泵；开启液面平衡阀以使全钒液流储能系统的正极电解液储罐和负极电解液储罐连通，控制正极出液控制阀以使正极电解液不流入全钒液流储能系统的电堆组，以及控制负极出液控制阀以使负极电解液不流入电堆组；同时启动正极电解液泵和负极电解液泵，使所述正极电解液从所述正极电解液储罐流入所述负极电解液储罐，并使所述负极电解液从所述负极电解液储罐流入所述正极电解液储罐。
图3是包括本发明一实施例的电解液钒浓度调控装置的全钒液流储能系统的结构示意图。以下结合图3对本发明的电解液钒浓度调控方法进行说明。参考图3所示，该全钒液流储能系统包括电堆组301、正极电解液储罐310、负极电解液储罐320。正极电解液储罐310用于容纳正极电解液并与电堆组301通过管路连通，正极电解液可以流入电堆组301；负极电解液储罐320用于容纳负极电解液并与电堆组301通过管路连通，负极电解液流可以流入电堆组301。在正极电解液储罐310和负极电解液储罐320之间设置有液位调整管330，在该液位调整管330中设置有液面平衡阀331。当液面平衡阀331打开时，正极电解液储罐310和负极电解液储罐320可以通过液位调整管330连通。
参考图3所示，在正极电解液储罐310的流出管路上设置有正极电解液泵311，在正极电解液泵311的流出管路上设置有正极出液控制阀312；在负极电解液储罐320的流出管路上设置有负极电解液泵321，在负极电解液泵321的流出管路上设置有负极出液控制阀322。正极电解液泵311用于控制正极电解液从正极电解液储罐310流出的流量、流速等，负极电解液泵321用于控制负极电解液从负极电解液储罐320流出的流量、流速等。
在图3所示的实施例中，正极出液控制阀312和负极出液控制阀322都是三通阀。如图3所示，以正极出液控制阀312为例，其具有三个开口312a、312b、312c，其中，开口312a为进口，开口312b、312c为出口。其中，开口312a与正极电解液泵311的流出管路相连接，正极电解液可以从开口312a流入；开口312b与正极进堆管路313相连接，控制正极出液控制阀312可以使正极电解液从开口312b流出，并通过正极进堆管路313进一步地流入电堆组301中；开口312c与正极电解液混液管314相连接，控制正极出液控制阀312可以使正极电解液从开口312c流出，并通过正极电解液混液管314进一步地流入负极电解液储罐320中。同理，负极出液控制阀322具有三个开口322a、322b、322c，其中，开口322a为进口，开口322b、322c为出口。其中，开口322a与负极电解液泵321的流出管路相连接，负极电解液可以从开口322a流入；开口322b与负极进堆管路323相连接，控制负极出液控制阀322可以使负极电解液从开口322b流出，并通过负极进堆管路323进一步地流入电堆组301中；开口322c与负极电解液混液管324相连接，控制负极出液控制阀322可以使负极电解液从开口322c流出，并通过负极电解液混液管324进一步地流入正极电解液储罐310中。
参考图3所示，在上述实施例中，启动正负极电解液混液操作时，同时停止正极电解液泵311和负极电解液泵321，开启液面平衡阀331，控制正极出液控制阀312，使正极电解液不流入电堆组301，具体地，打开开口312a和312c，并关闭开口312b；控制负极出液控制阀322，使负极电解液不流入电堆组301，具体地，打开开口322a和322c，并关闭开口322b；之后同时启动正极电解液泵311和负极电解液泵321，使正极电解液通过正极电解液混液管314流入负极电解液储罐320，使负极电解液通过负极电解液混液管324流入正极电解液储罐310，从而进入正负极电解液的混液阶段。根据这样的实施例实现了正负极电解液混液操作，并且，由于正、负极电解液不流入电堆组301，同时停止正极电解液泵311和负极电解液泵321，此时储能系统进入正负极电解液混液状态，且电堆组301处于不工作状态。
全钒液流储能系统经过一段时间的运行之后，由于钒离子的偏移导致充电电量和放电电量衰减。通过上述的混液操作可以减小正、负极电解液钒离子的浓度差，使全钒液流储能系统因为正负极电解液钒离子浓度的偏差所导致的充放电量的衰减得以恢复。
在一些实施例中，在启动正负极电解液混液操作之后，经过一混液时长之后，停止该正负极电解液混液操作。该混液时长可以根据电解液体积的大小、电解液泵(正极电解液泵、负极电解液泵)流量等来设置，以使正、负极电解液在该段混液时间内得以充分混合。
在一些实施例中，停止正负极电解液混液操作的步骤包括：同时停止正极电解液泵311和负极电解液泵321；控制正极出液控制阀312以使正极电解液停止从正极电解液储罐310流入负极电解液储罐320，具体地，打开开口312a和312b，并关闭开口312c；控制负极出液控制阀322以使负极电解液停止从负极电解液储罐320流入正极电解液储罐310，具体地，打开开口322a和322b，并关闭开口322c；静置一段时间，在正负极电解液储罐液面达到一致时，关闭液面平衡阀331，同时启动正极电解液泵311和负极电解液泵321，使正极电解液流入电堆组301，以及使负极电解液流入电堆组301。
上述静置一段时间的静置时长可以根据经验来设置，也可以通过设置液位传感器，当感测到正负极电解液储罐液面达到一致时，关闭液面平衡阀331。
在一些实施例中，在停止正负极电解液混液操作之后，还包括：获取全钒液流储能系统的当前充电电量和/或当前放电电量，当第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个中的最值在预设范围内时，向电解液中加入电解液恢复剂。在实际应用中，由于电解液被氧化，导致正极电解液中五价钒与负极电解液中二价钒的浓度产生偏差，在这种情况下，经过混液操作之后，混液后充放电电量与基准充放电量相比，仍然是有所一定程度的衰减。因此，再次根据当前充电电量和/或当前放电电量进行判断，确定向电解液中加入电解液恢复剂的时机。
在一些实施例中，在检测到混液后充放电量仍有一定程度的衰减时，当SOC达到一区间时，例如60％-70％时，向电解液中添加恢复剂，以使正极电解液中五价钒浓度与负极电解液中二价钒浓度保持一致。
在一些实施例中，在启动全钒液流储能系统的正、负极电解液混液操作的步骤之前，还包括：全钒液流储能系统执行深度放电，在深度放电结束之后低SOC下启动正负极电解液混液操作，或在一定的SOC区间内向电解液中加入电解液恢复剂。
根据本发明的电解液钒浓度调控方法，通过所获取的基准充电电量、基准放电电量、当前充电电量、当前放电电量，可以实时计算第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个，并通过将第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个中的最值与预设阈值进行比较和判断，在满足条件时启动全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作，从而实现在线地、及时地调整正负极电解液中的钒浓度，使全钒液流储能系统由正负电解液钒浓度不同所导致的充放电电量的衰减得以恢复。
本发明还提出一种全钒液流储能系统的电解液钒浓度调控装置，该调控装置包括：电池管理系统，该电池管理系统用于实现前文所述的电解液钒浓度调控方法，因此，前文关于电解液钒浓度调控方法的说明内容都可以用于说明该电解液钒浓度调控装置。
参考图3所示，本发明一实施例的电解液钒浓度调控装置包括：电池管理系统(BMS)340。具体地，该电池管理系统340配置为：获取全钒液流储能系统的基准充电电量和/或基准放电电量；实时获取全钒液流储能系统的当前充电电量和/或当前放电电量；计算第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个的组合，第一比值是当前充电电量与基准充电电量的比值，第二比值是当前放电电量与基准放电电量的比值，第三比值是第一和值与第二和值的比值，第一和值是当前充电电量与当前放电电量之和，第二和值是基准充电电量和基准放电电量之和；以及当第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个中的最值在预设范围内时，启动全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作和/或向电解液中加入电解液恢复剂。
在一些实施例中，该最值是最小值，预设范围是小于一预设阈值，该预设阈值是小于1的数值。
在一些实施例中，电池管理系统340还配置为：在启动全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作之后，经过一混液时长之后，停止正负极电解液混液操作。
在一些实施例中，电池管理系统340还配置为：在停止正负极电解液混液操作及完成初始充电之后，获取全钒液流储能系统的当前充电电量和/或当前放电电量，当第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个中的最值在预设范围内时，向电解液中加入电解液恢复剂。
在一些实施例中，电池管理系统340还配置为：在预设开路电压范围内获取基准充电电量和/或基准放电电量、当前充电电量和/或当前放电电量，预设开路电压范围在第一开路电压和第二开路电压之间，第一开路电压大于等于全钒液流储能系统的放电截止电压，第二开路电压小于等于全钒液流储能系统的充电截止电压。
参考图3所示，该实施例的电解液钒浓度调控装置还包括分别与电池管理系统340连接的开路电压变送器350和功率变送器360，开路电压变送器350用于输出开路电压，该开路电压用于反映出电解液的荷电状态，功率变送器360用于测量电堆组301的输出功率，电池管理系统340还配置为：从开路电压变送器350获得开路电压，从功率变送器360获得功率；计算开路电压从第一开路电压上升至第二开路电压的充电时长，根据功率在充电时长内对时间的积分获得基准充电电量或当前充电电量；计算开路电压从第二开路电压下降至第一开路电压的放电时长，根据功率在放电时长内对时间的积分获得基准放电电量或当前放电电量。
如图3所示，开路电压变送器350通过一组管路连接在正极进堆管路313和正极进罐管路315之间，并且通过另一组管路连接在负极进堆管路323和负极进罐管路325之间，并与电池管理系统340在电气上连接，从而将开路电压发送至电池管理系统340。本发明对开路电压变送器350如何获得开路电压不做限制。
如图3所示，功率变送器360采集电堆组301的输出功率，并送至电池管理系统340。本发明对功率变送器360如何获得输出功率不做限制。
如图3所示，开路电压变送器350、功率变送器360和电池管理系统340之间采用具有箭头的虚线表示其信号传输关系。图3不用于限制开路电压变送器350、功率变送器360和电池管理系统340之间的具体通信方式，可以采用有线或无线的方式实现信号的传输。
如图3所示，在一些实施例中，该实施例的电解液钒浓度调控装置还包括正极电解液泵311、负极电解液泵321、液面平衡阀331、液位调整管330、正极出液控制阀312和负极出液控制阀322，电池管理系统340启动全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作的步骤包括：同时停止正极电解液泵311和负极电解液泵321；开启液面平衡阀331以使全钒液流储能系统的正极电解液储罐310和负极电解液储罐320通过液位调整管330连通，控制正极出液控制阀312以使正极电解液从正极电解液储罐310流入负极电解液储罐310，并使正极电解液不流入全钒液流储能系统的电堆组301，具体地，在正极出液控制阀312是三通阀的实施例中，打开开口312a和312c，并关闭开口312b；以及控制负极出液控制阀322以使负极电解液从负极电解液储罐320流入正极电解液储罐310，并使负极电解液不流入电堆组301，具体地，在负极出液控制阀322是三通阀的实施例中，打开开口322a和322c，并关闭开口322b；同时启动正极电解液泵311和负极电解液泵321，使正极电解液从正极电解液储罐310流入负极电解液储罐320，并使负极电解液从负极电解液储罐320流入正极电解液储罐310。
参考图3所示，在电池管理系统340和正极电解液泵311、负极电解液泵321、液面平衡阀331、正极出液控制阀312和负极出液控制阀322之间分别采用具有箭头的虚线表示电池管理系统340对正极电解液泵311、负极电解液泵321、液面平衡阀331、正极出液控制阀312和负极出液控制阀322的控制关系。图3不用于限制电池管理系统340和正极电解液泵311、负极电解液泵321、液面平衡阀331、正极出液控制阀312、负极出液控制阀322之间的具体通信方式，可以采用有线或无线的方式实现控制信号的传输。
在图3所示的实施例中，正极出液控制阀312和负极出液控制阀322都是三通阀。
在图3所示的实施例中，该实施例的电解液钒浓度调控装置还包括设置在正极出液控制阀312和负极电解液储罐320之间的正极电解液混液管314，以及设置在负极出液控制阀322和正极电解液储罐310之间的负极电解液混液管324。需要说明，尽管在图3中用线条表示正极电解液混液管314、负极电解液混液管324以及其他的管路，本领域技术人员可以理解这些管或管路为具有一定管径的管道。
参考图3所示，正极电解液混液管314在进入负极电解液储罐320之前先与负极进罐管路325合并为一条合并管路326；负极电解液混液管324在进入正极电解液储罐310之前先与正极进罐管路315合并为一条合并管路316。
参考图3所示，液位调整管330设置在靠近正极电解液储罐310和负极电解液储罐320偏低的位置。这样，当正极电解液储罐310和负极电解液储罐320的液面较低时，打开液面平衡阀331也可以使正极电解液和负极电解液在液位调整管330中流通。
在一些实施例中，电池管理系统340停止正负极电解液混液操作的步骤包括：同时停止正极电解液泵311和负极电解液泵321；控制正极出液控制阀312以使正极电解液停止从正极电解液储罐310流入负极电解液储罐320，具体地，在正极出液控制阀312是三通阀的实施例中，打开开口312a和312b，并关闭开口312c；以及控制负极出液控制阀322以使负极电解液停止从负极电解液储罐320流入正极电解液储罐310，具体地，在正极出液控制阀312是三通阀的实施例中，打开开口322a和322b，并关闭开口322c；静置一段时间，在正负极电解液储罐液面达到一致时，关闭液面平衡阀331，同时启动正极电解液泵310和负极电解液泵320，使正极电解液流入电堆组301，并使负极电解液流入电堆组301。
需要说明，在启动和停止正负极电解液混液操作的过程中，正极电解液泵311和负极电解液泵321的启动和停止都是同步地，以避免由于两台电解液泵的不同步导致电堆中质子膜两侧的压强不同，损坏隔膜。
在一些实施例中，电池管理系统340还配置为：控制全钒液流储能系统执行深度放电，在深度放电结束之后低SOC下启动正负极电解液混液操作，或在一定SOC区间内向电解液中加入电解液恢复剂。
本申请对如何向电解液中加入电解液恢复剂不做限制。
参考图3所示，该实施例的电解液钒浓度调控装置还包括与电池管理系统340连接的能量管理系统(EMS)370，在电池管理系统340启动正负极电解液混液操作前，电池管理系统340告知能量管理系统370储能系统将进行深度放电和混液操作。
参考图3所示，在一些实施例中，电池管理系统340还配置为：当第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个中的最值在预设范围内时，电池管理系统340告知能量管理系统370储能系统将进行深度放电，当正负极电解液混液操作结束后，电池管理系统340通知能量管理系统370储能系统一完成了正负极电解液混液操作，系统恢复正常运行状态。当深度放电结束之后，电池管理系统340停止从功率变送器360获取功率，启动正负极电解液混液操作。在该混液操作经过一段混液时长之后，停止正负极电解液混液操作，电池管理系统340通知能量管理系统370本全钒液流储能系统可以进入充电过程，能量管理系统370发出充电指令。
图4A和4B是本发明另一实施例的电解液钒浓度调控方法的示例性流程图。采用图3所示的电解液钒浓度调控装置来执行该电解液钒浓度调控方法。结合图3和图4A、4B，该实施例的电解液钒浓度调控方法包括以下步骤：
步骤S410：初始充电结束且经过几个完整的充放电循环后，电池管理系统(BMS)340实时读取OCV变送器350输出的OCV和电堆功率变送器360的输出功率，计算基准充电电量Ec0和基准放电电量Ed0。
在该步骤中，采用前文所述的方法来计算基准充电电量Ec0和基准放电电量Ed0。
步骤S412：根据OCV和电堆输出功率，实时计算当前充电电量Ec和当前放电电量Ed，并计算电量偏移度Smin。
这里的电量偏移度Smin是指第一比值、第二比值和第三比值中的最小值。
步骤S414：判断Smin<Smix？若是，则执行步骤S416，若否，则回到步骤S412。
这里的Smix即为前文所述的预设阈值，是一个小于1的数值。
步骤S416：启动正负极电解液混液操作：同时停止正极电解液泵和负极电解液泵，开启液面平衡阀，将正负极出液控制阀调整到正负极电解液混液管侧，并开始计时。
参考图3，在该步骤将正负极出液控制阀调整到正负极电解液混液管路侧，即将正极出液控制阀312中的开口312a和312c打开，关闭开口312b，使正极电解液泵311的流出管路和正极电解液混液管314连通；将负极出液控制阀322中开口322a和322c打开，关闭开口322b，使负极电解液泵321的流出管路和负极电解液混液管324连通。
步骤S418：判断混液时长混液时长≥Th？若是，则执行步骤S422，若否，则执行骤S420。
在该步骤中，Th是一预设的混液时长阈值，当混液时长超过该混液时长阈值时，认为已经充分混液，可以停止正负极电解液混液操作。
步骤S420：继续计时。
步骤S422：同时停止正极电解液泵和负极电解液泵，并开始计时。
在该步骤，计时是用于记录停止正负极电解液混液操作之后，电解液的静置时长。
步骤S424：静置时长≥Ty？若是，则执行步骤S428，若否，则执行骤S426。
在该步骤中，Ty是一预设的静置时长阈值，当电解液的静置时长超过该静置时长阈值时，认为正负极电解液的液位相等，储能系统可以开始正常的充放电过程。
步骤S426：继续计时。
步骤S428：将正负极出液控制阀调整到进堆管路侧，关闭液面平衡阀，同时启动正极电解液泵和负极电解液泵，储能系统恢复到正常状态，系统初始充电准备就绪。
参考图3，在该步骤将正负极出液控制阀调整到进堆管路侧，即将正极出液控制阀312中的开口312a和312b打开，关闭开口312c，使正极电解液泵311的流出管路和正极进堆管路313连通；将负极出液控制阀322中开口322a和322b打开，关闭开口322c，使负极电解液泵321的流出管路和负极进堆管路323连通。
步骤S430：判断经过混液操作之后的全钒液流储能系统是否完成了初始充电？若是，则执行步骤S432；若否，则继续判断。
步骤S432：根据OCV和电堆的输出功率，实时计算当前充电电量Ec和当前放电电量Ed，并计算电量偏移度Smin。
可以理解，在本步骤S432中的当前充电电量Ec和当前放电电量Ed与步骤S412中所计算出来的当前充电电量Ec和当前放电电量Ed是不一样的。根据这时的当前充电电量Ec和当前放电电量Ed，结合步骤S410中所计算出来的基准充电电量Ec0和基准放电电量Ed0计算电量偏移度Smin。
这里的电量偏移度Smin是指第一比值、第二比值和第三比值中的最小值。
步骤S434：判断Smin<Smix？若是，则执行步骤S436，若否，则回到步骤S412。
这里的Smix即为前文所述的预设阈值，是一个小于1的数值。
步骤S436：向电解液中加入电解液恢复剂，之后回到步骤S412。
上述步骤S410-S436给出了一个完整的电解液钒浓度调控方法的具体示例。首先经过检测、计算和比较，确定混液时刻；再根据检测电量，确定加入电解液恢复剂的时刻，并持续地对全钒液流储能系统的电量进行监控，实现了对电解液钒浓度的实时调控。
图5是包括本发明另一实施例的电解液钒浓度调控装置的全钒液流储能系统的结构示意图。该实施例的全钒液流储能系统与图3所示实施例的区别在于正极出液控制阀和负极出液控制阀，其他相同的结构采用相同的标号。参考图5所示，正极出液控制阀包括两个独立的正极控制阀317、318，负极出液控制阀包括两个独立的负极控制阀327、328。其中，正极控制阀317、318，负极控制阀327、328都是二通阀，即具有一个进口和一个出口。正极控制阀317设置在正极电解液泵311的流出管路和正极进堆管路313之间，正极控制阀318设置在正极电解液泵311的流出管路和正极电解液混液管314之间；负极控制阀327设置在负极电解液泵321的流出管路和负极进堆管路323之间，负极控制阀328设置在负极电解液泵321的流出管路和负极电解液混液管324之间。
根据图5所示的实施例，在启动全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作时，电池管理系统340控制正极出液控制阀以使正极电解液从正极电解液储罐310流入负极电解液储罐320，并使正极电解液不流入全钒液流储能系统的电堆组301的步骤包括：打开正极控制阀318和关闭正极控制阀317。电池管理系统340控制负极出液控制阀以使负极电解液从负极电解液储罐320流入正极电解液储罐310，并使负极电解液不流入电堆组301的步骤包括：打开负极控制阀328和关闭负极控制阀327。
根据图5所示的实施例，在停止正负极电解液混液操作时，电池管理系统340控制正极出液控制阀以使正极电解液停止从正极电解液储罐310流入负极电解液储罐320，并使正极电解液流入电堆组301的步骤包括：关闭正极控制阀318和打开正极控制阀317。电池管理系统340控制负极出液控制阀以使负极电解液停止从负极电解液储罐320流入正极电解液储罐310，并使负极电解液流入电堆组301的步骤包括：关闭负极控制阀328和打开负极控制阀327。
本发明的电解液钒浓度调控装置通过电池管理系统控制全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作，可以实现在线地、及时地调整正、负极电解液中的钒浓度，使全钒液流储能系统的充放电电量得以恢复，提高全钒液流储能系统的工作效率，延长全钒液流储能系统的使用寿命。
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。
同时，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。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
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。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。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。
虽然本申请已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，在没有脱离本申请精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本申请的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (17)

1.一种全钒液流储能系统的电解液钒浓度调控方法，包括：
获取所述全钒液流储能系统的基准充电电量和/或基准放电电量；
实时获取所述全钒液流储能系统的当前充电电量和/或当前放电电量；
计算第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个的组合，所述第一比值是所述当前充电电量与所述基准充电电量的比值，所述第二比值是所述当前放电电量与所述基准放电电量的比值，所述第三比值是第一和值与第二和值的比值，所述第一和值是所述当前充电电量与所述当前放电电量之和，所述第二和值是所述基准充电电量和所述基准放电电量之和；以及
当所述第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个中的最值在预设范围内时，启动所述全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作。
2.如权利要求1所述的电解液钒浓度调控方法，其特征在于，在启动所述全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作之后，经过一混液时长之后，停止所述正负极电解液混液操作。
3.如权利要求2所述的电解液钒浓度调控方法，其特征在于，还包括：在停止所述正负极电解液混液操作并完成初始充电和进入正常充放电状态之后，获取所述全钒液流储能系统的当前充电电量和/或当前放电电量，当所述第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个中的最值在预设范围内时，向电解液中加入电解液恢复剂。
4.如权利要求1所述的电解液钒浓度调控方法，其特征在于，获取所述全钒液流储能系统的基准充电电量和/或基准放电电量的步骤包括：在所述全钒液流储能系统完成初始充电并进入正常充放电状态后，获取所述基准充电电量和/或基准放电电量。
5.如权利要求4所述的电解液钒浓度调控方法，其特征在于，在预设开路电压范围内获取所述基准充电电量和/或所述基准放电电量、所述当前充电电量和/或所述当前放电电量，所述预设开路电压范围在第一开路电压和第二开路电压之间，所述第一开路电压大于等于所述全钒液流储能系统的放电截止电压，所述第二开路电压小于等于所述全钒液流储能系统的充电截止电压。
6.如权利要求5所述的电解液钒浓度调控方法，其特征在于，还包括：获得所述全钒液流储能系统中开路电压变送器输出的开路电压和电堆组的输出功率；
在预设开路电压范围内获取所述基准充电电量或所述当前充电电量的步骤包括：计算所述开路电压从所述第一开路电压上升至所述第二开路电压的充电时长，根据所述输出功率在所述充电时长内对时间的积分获得所述基准充电电量或所述当前充电电量；以及
在预设开路电压范围内获取所述基准放电电量或所述当前放电电量的步骤包括：计算所述开路电压从所述第二开路电压下降至所述第一开路电压的放电时长，根据所述输出功率在所述放电时长内对时间的积分获得所述基准放电电量或所述当前放电电量。
7.如权利要求1所述的电解液钒浓度调控方法，其特征在于，所述最值是最小值，所述预设范围是小于一预设阈值，所述预设阈值是小于1的数值。
8.如权利要求2所述的电解液钒浓度调控方法，其特征在于，启动所述全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作的步骤包括：同时停止正极电解液泵和负极电解液泵；开启液面平衡阀以使所述全钒液流储能系统的正极电解液储罐和负极电解液储罐连通，控制正极出液控制阀以使正极电解液不流入所述全钒液流储能系统的电堆组，以及控制负极出液控制阀以使负极电解液不流入所述电堆组；同时启动所述正极电解液泵和所述负极电解液泵，使所述正极电解液从所述正极电解液储罐流入所述负极电解液储罐，并使所述负极电解液从所述负极电解液储罐流入所述正极电解液储罐。
9.如权利要求8所述的电解液钒浓度调控方法，其特征在于，停止所述正负极电解液混液操作的步骤包括：同时停止正极电解液泵和负极电解液泵；控制所述正极出液控制阀以使正极电解液停止从所述正极电解液储罐流入所述负极电解液储罐，以及控制所述负极出液控制阀以使所述负极电解液停止从所述负极电解液储罐流入所述正极电解液储罐；关闭所述液面平衡阀，同时启动所述正极电解液泵和所述负极电解液泵，使所述正极电解液流入所述电堆组，并使所述负极电解液流入所述电堆组。
10.如权利要求1所述的电解液钒浓度调控方法，其特征在于，在启动所述全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作的步骤之前，还包括：所述全钒液流储能系统执行深度放电，在所述深度放电结束之后在低SOC下启动所述正负极电解液混液操作。
11.一种全钒液流储能系统的电解液钒浓度调控装置，其特征在于，包括：电池管理系统，所述电池管理系统配置为：
获取所述全钒液流储能系统的基准充电电量和/或基准放电电量；
实时获取所述全钒液流储能系统的当前充电电量和/或当前放电电量；
计算第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个的组合，所述第一比值是所述当前充电电量与所述基准充电电量的比值，所述第二比值是所述当前放电电量与所述基准放电电量的比值，所述第三比值是第一和值与第二和值的比值，所述第一和值是所述当前充电电量与所述当前放电电量之和，所述第二和值是所述基准充电电量和所述基准放电电量之和；以及
当所述第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个中的最值在预设范围内时，启动所述全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作。
12.如权利要求11所述的电解液钒浓度调控装置，其特征在于，所述电池管理系统还配置为：在启动所述全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作之后，经过一混液时长之后，停止所述正负极电解液混液操作。
13.如权利要求12所述的电解液钒浓度调控装置，其特征在于，所述电池管理系统还配置为：在停止所述正负极电解液混液操作并完成初始充电和进入正常充放电状态之后，获取所述全钒液流储能系统的当前充电电量和/或当前放电电量，当所述第一比值、第二比值和第三比值中的一个或任意多个中的最值在预设范围内时，向电解液中加入电解液恢复剂。
14.如权利要求11所述的电解液钒浓度调控装置，其特征在于，所述电池管理系统还配置为：在预设开路电压范围内获取所述基准充电电量和/或所述基准放电电量、所述当前充电电量和/或所述当前放电电量，所述预设开路电压范围在第一开路电压和第二开路电压之间，所述第一开路电压大于等于所述全钒液流储能系统的放电截止电压，所述第二开路电压小于等于所述全钒液流储能系统的充电截止电压。
15.如权利要求14所述的电解液钒浓度调控装置，其特征在于，还包括分别与所述电池管理系统连接的开路电压变送器和功率变送器，所述开路电压变送器用于输出开路电压，所述功率变送器用于测量电堆组的输出功率，所述电池管理系统还配置为：
从所述开路电压变送器获得所述开路电压，从所述功率变送器获得所述输出功率；
计算所述开路电压从所述第一开路电压上升至所述第二开路电压的充电时长，根据所述输出功率在所述充电时长内对时间的积分获得所述基准充电电量或所述当前充电电量；
计算所述开路电压从所述第二开路电压下降至所述第一开路电压的放电时长，根据所述输出功率在所述放电时长内对时间的积分获得所述基准放电电量或所述当前放电电量。
16.如权利要求12所述的电解液钒浓度调控装置，其特征在于，还包括正极电解液泵、负极电解液泵、液面平衡阀、液位调整管、正极出液控制阀和负极出液控制阀，所述电池管理系统启动所述全钒液流储能系统的正负极电解液混液操作的步骤包括：同时停止所述正极电解液泵和所述负极电解液泵；开启所述液面平衡阀以使所述全钒液流储能系统的正极电解液储罐和负极电解液储罐通过所述液位调整管连通，控制所述正极出液控制阀以使正极电解液不流入所述全钒液流储能系统的电堆组，以及控制所述负极出液控制阀以使负极电解液不流入所述电堆组；同时启动所述正极电解液泵和所述负极电解液泵，使所述正极电解液从所述正极电解液储罐流入所述负极电解液储罐，并使所述负极电解液从所述负极电解液储罐流入所述正极电解液储罐。
17.如权利要求16所述的电解液钒浓度调控装置，其特征在于，所述电池管理系统停止所述正负极电解液混液操作的步骤包括：同时停止所述正极电解液泵和所述负极电解液泵；控制所述正极出液控制阀以使正极电解液停止从所述正极电解液储罐流入所述负极电解液储罐，以及控制所述负极出液控制阀以使所述负极电解液停止从所述负极电解液储罐流入所述正极电解液储罐；关闭所述液面平衡阀，同时启动所述正极电解液泵和所述负极电解液泵，使所述正极电解液流入所述电堆组，并使所述负极电解液流入所述电堆组。
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