CN115763885B - 液流电池系统及其控制方法、电子设备 - Google Patents
液流电池系统及其控制方法、电子设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115763885B CN115763885B CN202211655624.8A CN202211655624A CN115763885B CN 115763885 B CN115763885 B CN 115763885B CN 202211655624 A CN202211655624 A CN 202211655624A CN 115763885 B CN115763885 B CN 115763885B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flow
- battery system
- circuit voltage
- branch
- flow battery
- 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.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 78
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 51
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 36
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims abstract description 28
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 52
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 32
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 31
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 4
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 3
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001456 vanadium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 238000012983 electrochemical energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
本发明提供了一种液流电池系统及其控制方法、电子设备，系统包括：循环泵进液口连接储罐的出液口，循环泵的出液口连接有电堆支路和冷却支路；电堆支路上连接有电堆，冷却支路上连接有冷却器，电堆支路和冷却支路都连接至储罐的进液口；流量调节件，对循环泵出口的总流量在电堆支路和冷却支路之间进行流量调节。控制方法包括：获取液流电池系统的初始开路电压，根据初始开路电压、输出电流与电堆支路中电堆的需求流量之间的关系，获取电堆所需的第一流量；对总流量进行分配，将电堆支路的流量控制在第一流量，冷却支路的流量控制在第二流量。本发明使循环泵工作在最佳工作点，采用更高热效率的冷却方式，节约电能，提高系统的运行效率。
Description
技术领域
本发明主要涉及液流电池技术领域，尤其涉及一种液流电池系统及其控制方法、电子设备。
背景技术
随着全世界范围内化石能源的不断枯竭以及人们环境保护意识的不断增强，可再生能源发电技术越来越受到人们的青睐。可再生能源主要包括风能、太阳能、生物质能和海洋能等，它们通常被转化成电能使用。但这些可再生能源的间歇不连续、波动较大等缺点恶化了配电网的电能质量和可靠性。液流电池作为一种新兴的电化学储能技术因具有使用灵活方便、储能容量与功率独立设计等优点而在可再生能源的利用中发挥着越来越重要的作用。
全钒液流电池是一种新型大容量储能电池，具有能量转换效率高、运行安全可靠、功率和容量可独立设计、使用寿命长以及对环境友好无污染等优点，是大规模储能技术的首选之一。全钒液流电池可以很好地解决可再生能源发电不稳定的问题，实现平滑输出及有效调节发电与用电的时差矛盾，保证连续稳定供电。
目前液流电池系统的电堆与冷却器（冷却系统）是串联方式，循环泵通过变频器控制输出功率的方式调整流入电堆的电解液容量，如此便会产生三个问题：1、如冷却器串联在电堆前，冷却器的温度无法精准控制电解液进入电堆的温度，温度可能会高低起伏，影响液流电池系统的整体性能。2、若冷却器串联在电堆后，因冷却器自身存在一定的压降，同时电堆前的压力需要小于0.2MPa，否则会对电堆造成不可逆破坏。布置在电堆后的所有会产生压降的设备和结构均会增加电堆前的压力，故为了保证电堆前的压力小于0.2MPa，只能选择压降较低的冷却器，如此必然会导致冷却器的换热效率较低，最终导致液流电池系统整体性能下降。3、目前的流量调节方式是通过变频器调整泵的工作点状态来调节循环泵的输出流量，但在不同工作点，循环泵的效率变化为20%~65%，且效率最高、流量最大的循环泵输出状态只占液流电池系统总放电时间的20~30%，长时间的低效率运行也是一种较大的浪费。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种液流电池系统及其控制方法、电子设备，能够使循环泵工作在最佳工作点，采用更高热效率的冷却方式，节约电能，提高了液流电池系统的运行效率。
为解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种液流电池系统，包括：储罐，所述储罐具有进液口和出液口；循环泵，所述循环泵进液口连接所述储罐的出液口；所述循环泵的出液口连接有电堆支路和冷却支路；所述电堆支路上连接有电堆，所述冷却支路上连接有冷却器，所述电堆支路和所述冷却支路都连接至所述储罐的进液口；流量调节件，所述流量调节件用于对所述循环泵出口的总流量在所述电堆支路和所述冷却支路之间进行流量调节。
可选地，所述流量调节件包括连接在所述循环泵出液口、所述电堆支路和所述冷却支路的三通阀门。
可选地，所述流量调节件包括在所述电堆支路和/或所述冷却支路上设置的流量调节阀。
可选地，所述冷却器的进液端和出液端都连接有温度传感器。
可选地，所述电堆支路和/或所述冷却支路上连接有流量计。
第二方面，本发明提供了一种液流电池系统的控制方法，包括：获取所述液流电池系统的初始开路电压，其中所述初始开路电压为所述液流电池系统在循环泵开始运转时获取的开路电压；根据初始开路电压、输出电流与电堆支路中电堆的需求流量之间的关系，获取所述电堆所需的第一流量；对总流量进行分配，将所述电堆支路的流量控制在所述第一流量，冷却支路的流量控制在第二流量；其中所述第一流量与所述第二流量之和等于所述总流量。
可选地，在对总流量进行分配之前，控制所述循环泵启动并运行。
可选地，所述控制循环泵启动并运行包括：控制所述循环泵运行在所述循环泵的标准额定流量。
可选地，所述对总流量进行分配还包括：通过调节流量调节件的开度控制所述总流量在所述电堆支路与所述冷却支路之间的流量分配。
可选地，还包括：当所述液流电池系统放电开始时，所述流量调节件的开度为半开状态。
可选地，还包括：输入所述液流电池系统在放电过程中的理论换热量，其中所述理论换热量为实验测试而得，为所述液流电池系统放电过程的自发热；获取所述液流电池系统在放电过程中的实际换热量以及当前开路电压；其中所述当前开路电压为所述液流电池系统正在放电的时刻的开路电压；通过比较所述理论换热量与所述实际换热量、目标开路电压与所述当前开路电压，判断是否关闭所述循环泵；其中所述目标开路电压为所述液流电池系统放电完成后的开路电压。
可选地，计算所述液流电池系统在放电过程中的实际换热量包括：获取冷却器的
进液端和出液端的温度差以及所述冷却支路的所述第二流量，根据公式E=得到
实际换热量，其中，E为实际换热量、t为时间、c为电解液比热容、Q为电解液流量、为电解液
密度、表示所述冷却器进液端和出液端的温度差。
可选地，所述冷却器进液端的温度通过第一温度传感器获取，所述冷却器出液端的温度通过第二温度传感器获取。
可选地，判断是否关闭所述循环泵包括：若实际换热量大于等于理论换热量，且所述当前开路电压小于等于所述目标开路电压，则关闭所述循环泵。
可选地，判断是否关闭所述循环泵包括：若实际换热量大于等于理论换热量，且所述当前开路电压大于所述目标开路电压，则调节所述流量调节件，使所述第一流量等于所述总流量。
可选地，判断是否关闭所述循环泵包括：若实际换热量小于理论换热量，且所述当前开路电压小于等于所述目标开路电压，则所述液流电池系统停止放电，调节所述流量调节件，使所述第一流量等于0。
可选地，判断是否关闭所述循环泵包括：若实际换热量小于理论换热量，且所述当前开路电压大于所述目标开路电压，则再次计算所述第一流量，对总流量进行分配；继续放电过程。
第三方面，本发明提供了一种液流电池系统的控制装置，包括：第一获取模块，用于获取所述液流电池系统的初始开路电压，其中所述初始开路电压为所述液流电池系统在循环泵开始运转时获取的开路电压；第二获取模块，用于根据初始开路电压、输出电流与电堆支路中电堆的需求流量之间的关系，获取所述电堆所需的第一流量；分配模块，用于对总流量进行分配，将所述电堆支路的流量控制在所述第一流量，冷却支路的流量控制在第二流量；其中所述第一流量与所述第二流量之和等于所述总流量。
第四方面，本发明提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器，所述存储器存储可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如第二方面所述的液流电池系统的控制方法的步骤。
第五方面，本发明提供了一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如第二方面所述的液流电池系统的控制方法的步骤。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：将电堆支路与冷却支路设计为并联的方式，能够使循环泵工作在最佳工作点，将剩余流量（第二流量）通过并联管路的方式给予冷却器进行冷却。此外，冷却器的压降不会反应在液流电池系统的电堆上，使得冷却器可以采用更高热效率的冷却方式，节约电能，从而提高液流电池系统的运行效率。
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申请原理的作用。附图中：
图1是本发明中一个实施例液流电池系统的结构示意图；
图2是本发明中一个实施例液流电池系统的另一种结构示意图；
图3是本发明中一个实施例液流电池系统的控制方法的流程示意图；
图4是本发明中另一个实施例液流电池系统的控制方法的流程示意图；
图5是本发明中一个实施例液流电池系统的控制装置的结构示意图；
图6是本发明提供的一种电子设备的结构示意图。
图中各标识表示为：
101-储罐；
102-循环泵；
103-流量调节阀；
104-流量计；1041-第一流量计；1042-第二流量计；
105-电堆；
106-温度传感器；1061-第一温度传感器；1062-第二温度传感器；
107-冷却器；
108-三通阀门。
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。
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。
实施例一
参考图1和图2，液流电池系统的结构主要包括：储罐101，具有进液口和出液口，电解液储存在储罐101内。循环泵102，循环泵102的进液口连接储罐101的出液口，循环泵102的出液口连接有电堆支路和冷却支路。循环泵102抽取到储罐101内的电解液，再将电解液分别输出至电堆支路和冷却支路。电堆支路上连接有电堆105，冷却支路上连接有冷却器107，电堆支路和冷却支路都连接至储罐101的进液口，反应后的电解液和冷却后的电解液都回到储罐101。流量调节件，用于对循环泵102出口的总流量在电堆支路和冷却支路之间进行流量调节。示例性的，流量调节件可以是设置在电堆支路和/或冷却支路上的流量调节阀103，如图1所示；也可以是连接在循环泵102出液口、电堆支路和冷却支路的三通阀门108，如图2所示。例如，在一种实现方式中，当流量调节阀103对电堆支路全开时，电解液都流向电堆支路，当流量调节阀103对电堆支路关闭时，电解液都流向冷却支路。
本实施例提供的液流电池系统，其中电堆105和冷却器107分别在不同的支路上工作，避免了电堆105与冷却器107串联时存在的各种不足，如温度起伏、冷却器107压降低、循环泵102输出效率低等。由于电堆105与冷却器107是并联关系，冷却器107的压降不会反应在电堆105上，这使得冷却器107可以使用更高热效率的冷却方式，进而节约电能，提高液流电池系统的运行效率。
在一些实施方式中，冷却器107的进液端和出液端都连接有温度传感器106，以便测量和纪录电解液在冷却前和冷却后的温度。例如，冷却器107的进液端（前端）的管路上设置第一温度传感器1061，用于测量电解液冷却前的温度，冷却器107的出液端（后端）的管路上设置第二温度传感器1062，用于测量电解液经过冷却器107冷却后的温度。
在一些实施方式中，电堆支路和/或冷却支路上连接有流量计104，以测量电堆支路和冷却支路的电解液流量。例如，电堆支路的管路上设置第一流量计1041，以测量流经电堆105的电解液流量；冷却支路的管道上设置第二流量计1042，以测量流经冷却器107的电解液流量，也可以在在电堆支路和冷却支路上分别设置第一流量计1041和第二流量计1042，分别测量两条支路的电解液流量。当然本领域技术人员应当能够理解，由于两条支路的总流量是已知的，在仅有一条支路上设置流量计104的情况下，可以计算出另一条支路的电解液流量，在此不再赘述。
本实施例提供的液流电池系统，将电堆支路与冷却支路设计为并联的方式，能够使循环泵工作在最佳工作点，将剩余流量通过并联管路的方式给予冷却器进行冷却。此外，冷却器的压降不会反应在液流电池系统的电堆上，使得冷却器可以采用更高热效率的冷却方式，节约电能，从而提高液流电池系统的运行效率。
实施例二
图3是本发明中一个实施例液流电池系统的控制方法的流程示意图，参考图3，方法300可以用于控制如实施例一所示液流电池系统，当然也可以用于其他匹配的系统，在此不做具体限制，其包括：
S310、获取所述液流电池系统的初始开路电压，其中所述初始开路电压为所述液流电池系统在循环泵开始运转时获取的开路电压；
在本实施例中，开路电压（OCV，Open circuit voltage）指液流电池不放电开路时，两极之间的电位差。获取的初始开路电压为液流电池系统在循环泵开始运转时获取的开路电压，后续液流电池系统进入放电过程，开路电压会逐渐变小，直至达到预设的目标开路电压。可见，初始开路电压为本液流电池系统整个放电过程中的最大开路电压值。可以通过相应的测量装置获取液流电池系统的初始开路电压。
S320、根据初始开路电压、输出电流与电堆支路中电堆的需求流量之间的关系，获取所述电堆所需的第一流量。
在本实施例中，目标开路电压为液流电池系统放电完成后的开路电压，一般是由液流电池系统放电前预先设定。根据初始开路电压、输出电流与电堆支路中电堆的需求流量之间的关系得出电堆需要的流量（第一流量）Qstack，可通过实践经验获得，或经过总结经验推导而得。例如，
由、和可得：
上式反应了电堆需求流量与输出电流、OCV之间的关系，但并非对上述关系进行具
体限定。其中，SOC（State of Charge）为电池荷电状态；OCV为开路电压；为OCV转换系数
（实验拟合测得）；、、分别为五价钒离子浓度、四价钒离子浓度、总钒浓度（电解液已
有参数）；Q为电解液流量；V为电解液体积；t为时间；I为电流，q为电量或反应离子的物质的
量；ε为反应强度系数；n5为五价钒离子物质的量。
S330、对总流量进行分配，将所述电堆支路的流量控制在所述第一流量，冷却支路的流量控制在第二流量；其中所述第一流量与所述第二流量之和等于所述总流量。
在本实施例中，电解液在电堆支路与冷却支路上流动，电堆支路上的流量（第一流量）与冷却支路上的流量（第二流量）具有以下关系，QHeat + Qstack = Qtot，Qtot表示总流量，Qstack表示第一流量，QHeat表示第二流量。
在一些实施方式中，在对总流量进行分配之前，控制循环泵启动并运行，使电解液处于流动状态，以准确感知当前液流电池系统的运行状态，如开路电压、各支路的电解液温度、各支路的电解液流量等，以便根据放电要求，准确地对总流量进行分配。更优地，控制循环泵运行在循环泵的标准额定流量。在本实施例中，采用了电堆支路与冷却器支路，电堆与冷却器处于并联的模式，能够使循环泵工作在最佳、效率最高的工作点，可以使循环泵运行在其标准额定流量。
在一些实施方式中，通过调节流量调节件的开度控制总流量在电堆支路与冷却支路之间的流量分配。例如，在一种实现方式中，则当流量调节件向电堆支路全开时，电解液都流向电堆支路，当流量调节件向电堆支路关闭时，电解液都流向冷却支路。示例性的，当液流电池系统放电开始时，流量调节件的开度为向电堆支路及冷却支路各半的状态。
在一些实施方式中，液流电池系统放电一段时间后，判断是否已达到预定的放电目标，若达到，则停止液流电池系统的放电过程。一种实现判断液流电池系统是否停止放电过程的方式可以是：1）输入液流电池系统在放电过程中的理论换热量，其中理论换热量为实验测试而得，为液流电池系统放电过程的自发热；2）获取液流电池系统在放电过程中的实际换热量以及当前开路电压，其中当前开路电压为液流电池系统正在放电的时刻的开路电压，实际换热量为电解液温差和流量的积分；3）通过比较理论换热量与实际换热量、目标开路电压与当前开路电压，判断是否关闭循环泵；其中目标开路电压为液流电池系统放电完成后的开路电压。
在一些实施方式中，获取液流电池系统在放电过程中的实际换热量可以是：获取
冷却器的进液端和出液端的温度差以及冷却支路的第二流量，根据公式E=得到
实际换热量，其中，E为实际换热量、t为时间、c为电解液比热容、Q为电解液流量、为电解液
密度、表示冷却器进液端和出液端的温度差。示例性的，冷却器进液端的温度通过第一温
度传感器获取，冷却器出液端的温度通过第二温度传感器获取，进而得到冷却器进液端和
出液端的温度差。
在一些实施方式中，当液流电池系统的放电过程进行一段时间之后，判断是否关闭循环泵包括：
若实际换热量大于等于理论换热量，且当前开路电压小于等于目标开路电压，表明系统散热和放电都达到了预定目标，则关闭循环泵，完成液流电池系统本次的放电过程。
若实际换热量大于等于理论换热量，且当前开路电压大于目标开路电压，表明系统散热符合预定目标，但是放电仍然未达到预定目标，则调节流量调节件，使第一流量等于总流量。例如，若采用流量调节阀，其位于电堆支路，则全开流量调节阀，使得电解液全流向电堆。
若实际换热量小于理论换热量，且当前开路电压小于等于目标开路电压，表明液流电池系统的放电达到了预定目标，但散热未达到预定目标，则液流电池系统停止放电，调节流量调节件，使第一流量等于0。
若实际换热量小于理论换热量，且当前开路电压大于目标开路电压，表明液流电池系统的放电和散热都未达到预定目标，则再次计算第一流量，并对总流量进行分配，继续进行放电过程（包括散热）。
本实施例提供的液流电池系统的控制方法，能够使循环泵工作在最佳工作点，将剩余流量通过并联管路的方式给予冷却器进行冷却。此外，冷却器的压降不会反应在液流电池系统的电堆上，使得冷却器可以采用更高热效率的冷却方式，节约电能，从而提高液流电池系统的运行效率。
实施例三
图4是本发明中另一个实施例液流电池系统的控制方法的流程示意图，参考图4，方法400可以用于控制如实施例一所示液流电池系统，当然也可以用于其他匹配的系统，在此不做具体限制，其包括：
S401、启动循环泵、半开流量调节阀，设定放电电流。
在本实施例中，流量调节件采用流量调节阀，电解液储存在储罐内，循环泵将储罐内的电解液输送给液流电池系统的电堆和冷却器。开启循环泵且循环泵按标准额定流量Qtot运行。
S402、电解液同时通过电堆支路和冷却支路。
设定放电功率为500kW，此时SOC电池反馈当前OCV=1.50V，累计的实际换热量E0 =0KJ，设定目标开路电压OCV0=1.25V，设定理论换热量Etot= 270000kJ，故OCV>OCV0，E0<Etot。根据液流电池系统的电堆的需求流量Q = f（OCV、I），其中I为设定的放电电流（输出电流），则电堆需求流量为32m³/h，调节流量调节阀的开度使电堆需求流量为32m³/h，循环泵最佳工况下剩余流量为18m³/h，经过冷却器后这些18m³/h的电解液被降低温度2℃。电堆支路的流量为32m³/h，冷却支路的流量为18m³/h。
S403、电解液通过SOC电池。
S404、循环泵输送的多余电解液通过冷却支路进行冷却。
S405、记录冷却支路的流量和电解液的温差，得实际换热量。
冷却器同时记录冷却前第一温度传感器的温度值T1和冷却后第二温度传感器的
温度值T2，以及获取冷却支路的流量QHeat，参照公式 E=得到实际换热量E0。
S406、比较当前OCV与目标OCV0，比较实际换热量E0与理论换热量Etot，根据比较结果，进行相应过程。
S407、在OCV>OCV0及E0<Etot情况下，根据当前OCV及放电电流得出电堆需求流量。
在液流电池系统运行过程中，因系统放电，电解液中五价钒浓度不断降低，SOC降低，从而引起OCV值降低，系统随即通过存储的OCV值与电堆需求流量关系得出电堆需要的流量为Qstack’，并通过调整流量调节阀的开度使电堆流量计示数为Qstack’，冷却器得到新的电解液流量QHeat’，不断得到累计的实际换热量E0。最终在系统完成放电后，由实验和计算获得放电过程中需要得换热量Etot，若液流电池系统的换热量Etot<E0，则继续运行一段时间循环泵。
S408、调整流量调节阀的开度，使电堆流量等于需求流量。
S409、在OCV≤OCV0及E0<Etot情况下，停止放电，并关闭流量调节阀。
经过一段时间的放电，SOC电池反馈控制系统当前OCV=OCV0=1.25V，但实际换热量E0不足Etot，则液流电池系统停止放电，调节流量调节阀的开度为关闭，所有流量完全供给给冷却器，直到E0=Etot，循环泵关闭，液流电池系统停机。
S410、在OCV>OCV0及E0≥Etot情况下，全开流量调节阀，使流量完全供给给电堆。
若在放电过程中已经满足Etot≥E0，则将流量调节阀完全打开，所有电解液从液流电池系统的电堆经过，完成放电过程。经过一段时间的放电，SOC电池反馈控制系统当前OCV>OCV0=1.25V，且仍需要继续放电，但实际换热量E0已经满足Etot，则无需继续冷却电解液，调节流量调节阀的开度为打开，所有流量完全供给给系统电堆，直到OCV=OCV0=1.25V，循环泵关闭，液流电池系统停机。
S411、在OCV≤OCV0及E0≥Etot情况下，关闭循环泵。
本实施例中各步骤执行的其他操作的细节请参考前一实施例，在此不再展开。
本实施例提供的液流电池系统的控制方法，能够使循环泵工作在最佳工作点，将剩余流量通过并联管路的方式给予冷却器进行冷却。此外，冷却器的压降不会反应在液流电池系统的电堆上，使得冷却器可以采用更高热效率的冷却方式，节约电能，从而提高液流电池系统的运行效率。
实施例四
图5是本发明中一个实施例液流电池系统的控制装置的结构示意图，参考图5，所示装置500主要包括：
第一获取模块501，用于获取所述液流电池系统的初始开路电压，其中所述初始开路电压为所述液流电池系统在循环泵开始运转时获取的开路电压。
第二获取模块502，用于根据初始开路电压、输出电流与电堆支路中电堆的需求流量之间的关系，获取所述电堆所需的第一流量。
分配模块503，用于对总流量进行分配，将所述电堆支路的流量控制在所述第一流量，冷却支路的流量控制在第二流量；其中所述第一流量与所述第二流量之和等于所述总流量。
在一些实施方式中，在对总流量进行分配之前，控制循环泵启动并运行。
在一些实施方式中，控制循环泵运行在循环泵的标准额定流量。
在一些实施方式中，通过调节流量调节件的开度控制总流量在电堆支路与冷却支路之间的流量分配。
在一些实施方式中，当液流电池系统放电开始时，流量调节件的开度为半开状态。
在一些实施方式中，还包括输入液流电池系统在放电过程中的理论换热量，其中理论换热量为实验测试获得，为系统放电过程的自发热；获取液流电池系统在放电过程中的实际换热量以及当前开路电压，其中当前开路电压为液流电池系统正在放电的时刻的开路电压；通过比较理论换热量与实际换热量、目标开路电压与当前开路电压，判断是否关闭循环泵，其中目标开路电压为液流电池系统放电完成后的开路电压。
在一些实施方式中，计算液流电池系统在放电过程中的实际换热量包括：获取冷
却器的进液端和出液端的温度差以及冷却支路的第二流量，根据公式E=得到实
际换热量，其中，E为实际换热量、t为时间、c为电解液比热容、Q为电解液流量、为电解液密
度、表示冷却器进液端和出液端的温度差。
在一些实施方式中，冷却器进液端的温度通过第一温度传感器获取，冷却器出液端的温度通过第二温度传感器获取。
在一些实施方式中，判断是否关闭循环泵包括：若实际换热量大于等于理论换热量，且当前开路电压小于等于目标开路电压，则关闭所述循环泵。
在一些实施方式中，判断是否关闭循环泵包括：若实际换热量大于等于理论换热量，且当前开路电压大于所述目标开路电压，则调节流量调节件，使第一流量等于总流量。
在一些实施方式中，判断是否关闭循环泵包括：若实际换热量小于理论换热量，且当前开路电压小于等于目标开路电压，则液流电池系统停止放电，调节流量调节件，使第一流量等于0。
在一些实施方式中，判断是否关闭循环泵包括：若实际换热量小于理论换热量，且当前开路电压大于目标开路电压，则再次计算第一流量，并对总流量进行分配，继续进行放电过程。
本实施例中各模块执行的其他操作的细节请参考前述实施例，在此不再展开。
本实施例提供的液流电池系统的控制装置，能够使循环泵工作在最佳工作点，将剩余流量通过并联管路的方式给予冷却器进行冷却。此外，冷却器的压降不会反应在液流电池系统的电堆上，使得冷却器可以采用更高热效率的冷却方式，节约电能，从而提高液流电池系统的运行效率。
本申请实施例中的一种液流电池系统的控制装置可以是装置，也可以是终端中的部件、集成电路、或芯片。本申请实施例中的一种液流电池系统的控制装置可以为具有操作系统的装置。该操作系统可以为安卓操作系统，可以为iOS操作系统，还可以为其他可能的操作系统，本申请实施例不作具体限定。
如图6所示，本申请实施例还提供一种电子设备600，包括处理器601，存储器602，存储在存储器602上并可在所述处理器601上运行的程序或指令，该程序或指令被处理器601执行时实现上述液流电池系统的控制方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
本申请实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序或指令，该程序或指令被处理器执行时实现上述液流电池系统的控制方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
其中，处理器为上述实施例中所述的电子设备中的处理器。可读存储介质，包括计算机可读存储介质，如计算机只读存储器（Read-Only Memory， ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory， RAM）、磁碟或者光盘等。
计算机可读介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等等、或合适的组合形式。计算机可读介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、射频信号、或类似介质、或任何上述介质的组合。
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。
本申请的一些方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件（包括固件、常驻软件、微码等）执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。处理器可以是一个或多个专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器（DSP）、数字信号处理器件（DAPD）、可编程逻辑器件（PLD）、现场可编程门阵列（FPGA）、处理器、控制器、微控制器、微处理器或者其组合。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。例如，计算机可读介质可包括，但不限于，磁性存储设备（例如，硬盘、软盘、磁带……）、光盘（例如，压缩盘CD、数字多功能盘DVD……）、智能卡以及闪存设备（例如，卡、棒、键驱动器……）。
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 (15)
1.一种液流电池系统，其特征在于，包括：
储罐，所述储罐具有进液口和出液口；
循环泵，所述循环泵进液口连接所述储罐的出液口；所述循环泵的出液口连接有电堆支路和冷却支路；所述电堆支路上连接有电堆，所述冷却支路上连接有冷却器，所述电堆支路和所述冷却支路都连接至所述储罐的进液口；
流量调节件，所述流量调节件用于对所述循环泵出口的总流量在所述电堆支路和所述冷却支路之间进行流量调节，将所述电堆支路的流量控制在第一流量，所述冷却支路的流量控制在第二流量；其中所述第一流量与所述第二流量之和等于所述总流量；
其中所述流量调节件的调节方式包括以下之一：
若所述冷却支路的实际换热量大于等于理论换热量，且当前开路电压小于等于目标开路电压，则关闭所述循环泵；其中所述目标开路电压为所述液流电池系统放电完成后的开路电压；
若所述实际换热量大于等于所述理论换热量，且所述当前开路电压大于所述目标开路电压，则调节所述流量调节件，使所述第一流量等于所述总流量；
若实际换热量小于理论换热量，且所述当前开路电压小于等于所述目标开路电压，则所述液流电池系统停止放电，调节所述流量调节件，使所述第一流量等于0；
若实际换热量小于理论换热量，且所述当前开路电压大于所述目标开路电压，则再次计算所述第一流量，对总流量进行分配；继续放电过程。
2.如权利要求1所述的液流电池系统，其特征在于，所述流量调节件包括连接在所述循环泵出液口、所述电堆支路和所述冷却支路的三通阀门。
3.如权利要求1所述的液流电池系统，其特征在于，所述流量调节件包括在所述电堆支路和/或所述冷却支路上设置的流量调节阀。
4.如权利要求1所述的液流电池系统，其特征在于，所述冷却器的进液端和出液端都连接有温度传感器。
5.如权利要求1或4所述的液流电池系统，其特征在于，所述电堆支路和/或所述冷却支路上连接有流量计。
6.如权利要求1所述的液流电池系统的控制方法，其特征在于，包括：
获取所述液流电池系统的初始开路电压，其中所述初始开路电压为所述液流电池系统在循环泵开始运转时获取的开路电压；
根据初始开路电压、输出电流与电堆支路中电堆的需求流量之间的关系，获取所述电堆所需的第一流量；
对总流量进行分配，将所述电堆支路的流量控制在所述第一流量，冷却支路的流量控制在第二流量；其中所述第一流量与所述第二流量之和等于所述总流量。
7.如权利要求6所述的液流电池系统的控制方法，其特征在于，在对总流量进行分配之前，控制所述循环泵启动并运行。
8.如权利要求7所述的液流电池系统的控制方法，其特征在于，所述控制循环泵启动并运行包括：控制所述循环泵运行在所述循环泵的标准额定流量。
9.如权利要求6所述的液流电池系统的控制方法，其特征在于，所述对总流量进行分配还包括：通过调节流量调节件的开度控制所述总流量在所述电堆支路与所述冷却支路之间的流量分配。
10.如权利要求9所述的液流电池系统的控制方法，其特征在于，包括：当所述液流电池系统放电开始时，所述流量调节件的开度为半开状态。
11.如权利要求6所述的液流电池系统的控制方法，其特征在于，还包括：
输入所述液流电池系统在放电过程中的理论换热量，其中所述理论换热量为实验测试而得，为所述液流电池系统放电过程的自发热；
获取所述液流电池系统在放电过程中的实际换热量以及当前开路电压；其中所述当前开路电压为所述液流电池系统正在放电的时刻的开路电压；
通过比较所述理论换热量与所述实际换热量、目标开路电压与所述当前开路电压，决定所述流量调节件的调节方式。
12.如权利要求11所述的液流电池系统的控制方法，其特征在于，计算所述液流电池系统在放电过程中的实际换热量包括：
获取冷却器的进液端和出液端的温度差以及所述冷却支路的所述第二流量，根据公式E=得到实际换热量，其中，E为实际换热量、t为时间、c为电解液比热容、Q为电解液流量、/>为电解液密度、/>表示所述冷却器进液端和出液端的温度差。
13.如权利要求12所述的液流电池系统的控制方法，其特征在于，所述冷却器进液端的温度通过第一温度传感器获取，所述冷却器出液端的温度通过第二温度传感器获取。
14.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器，所述存储器存储可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如权利要求6-13任一项所述的液流电池系统的控制方法的步骤。
15.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如权利要求6-13任一项所述的液流电池系统的控制方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211655624.8A CN115763885B (zh) | 2022-12-21 | 2022-12-21 | 液流电池系统及其控制方法、电子设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211655624.8A CN115763885B (zh) | 2022-12-21 | 2022-12-21 | 液流电池系统及其控制方法、电子设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115763885A CN115763885A (zh) | 2023-03-07 |
| CN115763885B true CN115763885B (zh) | 2023-10-24 |
Family
ID=85347238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211655624.8A Active CN115763885B (zh) | 2022-12-21 | 2022-12-21 | 液流电池系统及其控制方法、电子设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115763885B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118156553B (zh) * | 2024-05-10 | 2024-08-20 | 杭州协能科技股份有限公司 | 一种液流电池系统的流量控制方法及装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| AU2020101399A4 (en) * | 2020-07-17 | 2020-08-20 | North University Of China | A Full Vanadium Flow Battery Management System Based on Embedded Chip |
| CN217134429U (zh) * | 2021-12-17 | 2022-08-05 | 北京和瑞储能科技有限公司 | 一种高温液流电池系统外接式荷电状态在线检测装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6403009B2 (ja) * | 2015-02-09 | 2018-10-10 | 住友電気工業株式会社 | レドックスフロー電池システム、及びレドックスフロー電池の運転方法 |
-
2022
- 2022-12-21 CN CN202211655624.8A patent/CN115763885B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| AU2020101399A4 (en) * | 2020-07-17 | 2020-08-20 | North University Of China | A Full Vanadium Flow Battery Management System Based on Embedded Chip |
| CN217134429U (zh) * | 2021-12-17 | 2022-08-05 | 北京和瑞储能科技有限公司 | 一种高温液流电池系统外接式荷电状态在线检测装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115763885A (zh) | 2023-03-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Guarnieri et al. | Enhancing the efficiency of kW-class vanadium redox flow batteries by flow factor modulation: An experimental method | |
| CN101647146B (zh) | 燃料电池系统及电源控制方法 | |
| CN201237636Y (zh) | 一种燃料电池测试系统 | |
| US20130149628A1 (en) | Method of estimating amiount of liquid water in fuel cell, method of estimating amount of liquid water discharged from fuel cell, estimation apparatus of liquid water amount in fuel cell and fuel cell system | |
| CN115763885B (zh) | 液流电池系统及其控制方法、电子设备 | |
| CN114068986B (zh) | 一种固态合金储氢与多电堆燃料电池热管理系统 | |
| CN114583220B (zh) | 燃料电池含水量控制方法、燃料电池系统及燃料电池车辆 | |
| CN109061515A (zh) | 一种电池的充放电电量测量方法 | |
| CN113097535A (zh) | 自增湿燃料电池水热管理系统及其控制方法 | |
| CN113851672A (zh) | 燃料电池冷却水系统的控制方法、燃料电池及存储介质 | |
| CN113839065A (zh) | 一种燃料电池冷却水回路热补偿温度控制系统及控制方法 | |
| CN116779920A (zh) | 一种基于adrc的燃料电池空气供给自抗扰控制方法及系统 | |
| Ali et al. | A survey of the relevance of control systems for PEM fuel cells | |
| CN110212216A (zh) | 具有随机预测功能的燃料电池过氧比控制方法及系统 | |
| CN217134429U (zh) | 一种高温液流电池系统外接式荷电状态在线检测装置 | |
| CN112290061B (zh) | 燃料电池模拟装置、方法和存储介质 | |
| CN109888335B (zh) | 一种燃料电池系统 | |
| CN111509276B (zh) | 燃料电池的组合加湿装置 | |
| Meng et al. | A fuel cell vehicle power distribution strategy based on PEMFC online identification and ess equivalent consumption calculation | |
| Choudhury et al. | Control strategy for PEM fuel cell power plant | |
| Li et al. | Fuzzy Adaptive Algorithm Controls Oxygen Excess Coefficient of Air Blower and System Net Power of Proton Exchange Membrane Fuel Cell | |
| KR20200052120A (ko) | 공기공급 시스템 | |
| CN100464461C (zh) | 用于液态燃料电池的燃料供给方法 | |
| CN217955919U (zh) | 一种燃料电池氢气泄漏速率测试系统以及车辆 | |
| CN115469237B (zh) | 一种基于非线性模型预测的钒液流电池峰值功率估计方法 |
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 |