CN118244128A - 一种液流电池能量系统测试装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种液流电池能量系统测试装置，包括：测试舱双层结构体或测试舱单层结构体，分为测试舱第一层和测试舱第二层；第一层设置有至少一个阴极电解液室和至少一个阳极电解液室，第二层设置有第一电池室和电气室，所述测试舱单层结构体设置有第二电池室和电气室；所述第一电池室设置有消防系统、至少一个电堆、通风系统、控制和动力电源配电箱，所述至少一个电堆基于电解液管路与所述测试舱第一层中的所述至少一个阴极电解液室和至少一个阳极电解液室相连接；所述至少一个电堆或所述至少一个液流电池系统采用并联或串联组合的方式进行电气连接；所述电气室设置有直流汇流柜、低压开关柜、变压器、高压开关柜和功率转换系统。

Description

一种液流电池能量系统测试装置

技术领域

本公开涉及液流电池领域，尤其涉及一种液流电池能量系统测试装置。

背景技术

能量管理系统是由电力电子电路设备构成的实时监测、管理和协调的系统。电池支持系统是由换热器、通风系统、安全系统等组成的辅助设备。电堆（Stacks）由单元电池叠加组成，单元电池包括集流板、双极板、电极、隔膜等部件。液流循环系统是指用于储存和循环电解液的部件和设备，如储罐、管道、泵和传感器等。

电池管理系统、电池支持系统和功率转换系统（PCS）的辅助能量可由以下方式之一提供：直接连接外部电源（外部发动机或外部电网输出接口）；液流电池能源系统的内部电源，即不间断供电系统（Uninterruptible Power Supply，UPS）或液流电池系统本身。为检测电池的性能，需要对电池在实际应用场景中的工作状态进行模拟。

发明内容

本公开提供了一种液流电池能量系统测试装置，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。

根据本公开的第一方面，提供了一种液流电池能量系统测试装置，所述装置包括：

测试舱双层结构体或测试舱单层结构体，所述测试舱双层结构体分为测试舱双层结构体第一层和测试舱双层结构体第二层；

所述测试舱双层结构体第一层设置有至少一个阴极电解液室和至少一个阳极电解液室，所述测试舱双层结构体第二层设置有第一电池室和电气室，所述测试舱单层结构体设置有第二电池室和电气室；

所述第一电池室设置有消防系统、至少一个电堆、通风系统、控制和动力电源配电箱，其中，所述消防系统和所述通风系统设置在所述第一电池室或第二电池室的顶部位置，所述至少一个电堆基于电解液管路与所述测试舱双层结构体第一层中的所述至少一个阴极电解液室和至少一个阳极电解液室相连接；

所述第二电池室设置有消防系统、至少一个液流电池系统、通风系统、控制和动力电源配电箱，其中，所述消防系统和所述通风系统设置在所述第一电池室或第二电池室的顶部位置；

所述至少一个电堆或所述至少一个液流电池系统采用并联或串联组合的方式进行电气连接；

所述电气室设置有直流汇流柜、低压开关柜、变压器、高压开关柜和功率转换系统。

在一可实施方式中，所述电气室设置有主电路；

所述主电路通过所述直流汇流柜分别连接所述第一电池室中的至少一个电堆对应的至少一个电堆开关盒和所述功率转换系统的直流侧；

或所述主电路通过所述直流汇流柜分别连接所述第二电池室中的至少一个液流电池系统对应的至少一个电池开关盒和所述功率转换系统的直流侧；

所述直流侧采用单接口输入输出或多路端口的连接方式；

所述功率转换系统与所述低压开关柜、所述变压器、所述高压开关柜依次串联，所述高压开关柜与外部电网相连。

在一可实施方式中，所述装置还设置有控制电路；

所述控制电路设置有控制电源配电箱、动力电源配电箱和多路自动转换开关；

所述控制电源配电箱一侧与所述装置中的第一类设备相连，另一侧基于控制电源变压器与所述多路自动转换开关相连，所述控制电源变压器和所述控制电源配电箱之间并联有不间断供电系统；

所述动力电源配电箱一侧与所述装置中的第二类设备相连，另一侧基于所述动力电源变压器与所述多路自动转换开关相连，所述动力电源变压器和所述动力电源配电箱之间并联有不间断供电系统。

在一可实施方式中，所述控制电路还设置有控制电源；

所述控制电源包括第一控制电源、第二控制电源和第三控制电源；

所述主电路作为所述第一控制电源，由所述低压开关柜引出导线与所述多路自动转换开关相连；

所述多路自动转换开关还与外部发电机相连，所述外部发电机作为所述控制电路的所述第二控制电源；

所述多路自动转换开关还与第一频电输出接口相连，外部电网通过所述第一频电输出接口作为所述液流电池系统的第三控制电源。

在一可实施方式中，所述主电路和所述控制电路中分别设置有低压浪涌保护器和低压接地保护器；

所述低压浪涌保护器包括至少一个一级浪涌保护器、至少一个二级浪涌保护器和至少一个三级浪涌保护器；

所述低压接地保护器包括至少一个一级接地保护器、至少一个二级接地保护器和至少一个三级接地保护器；

所述一级浪涌保护器和所述一级接地保护器并联在所述外部电网和所述低压开关柜之间；

所述二级浪涌保护器和所述二级接地保护器并联在所述功率转换系统和所述低压开关柜之间，所述二级浪涌保护器和所述二级接地保护器还并联在所述控制电源配电箱和所述低压开关柜之间，所述二级浪涌保护器和所述二级接地保护器还并联在所述动力电源配电箱和所述低压开关柜之间；

所述三级浪涌保护器和所述三级接地保护器并联在所述至少一个液流电池或所述至少一个电堆与所述直流汇流柜之间，所述三级浪涌保护器和所述三级接地保护器还并联在所述控制电源配电箱与所述第一类设备之间，所述三级浪涌保护器和所述三级接地保护器还并联在所述动力电源配电箱和所述第二类设备之间；

所述低压浪涌保护器和所述低压接地保护器还设置有对地绝缘阻抗。

在一可实施方式中，所述主电路中设置有高压浪涌保护器和高压接地保护器；

所述高压浪涌保护器和高压接地保护器并联在所述外部电网和液流电池能源系统之间，所述液流电池能源系统包括所述液流电池系统、所述变压器和所述功率转换系统；

所述高压浪涌保护器和高压接地保护器还设置有对地绝缘阻抗，所述液流电池能源系统设置有液流电池能源系统接地阻抗。

在一可实施方式中，所述装置还设置有逃生通道；

所述逃生通道设置在所述第一电池室或所述第二电池室中间，或所述逃生通道设置在所述第一电池室或所述第二电池室两侧；

所述逃生通道还设置在所述电气室中间，或所述逃生通道设置在所述电气室两侧，所述第一电池室或所述第二电池室与所述电气室之间设置有逃生门。

在一可实施方式中，所述消防系统包括：

设置在所述第一电池室或第二电池室内的气体灭火剂瓶、酸碱浓度检测仪、可燃气体探测器和温度传感器，设置在所述电气室内的温度传感器，设置在所述第一电池室或所述第二电池室外的火灾报警控制器、紧急开关、释放气体指示器和声光报警器，设置在所述第一电池室和电气室，或第二电池室和电气室中的火灾探测器和气体管路及喷淋器；

所述火灾报警控制器基于所述释放气体指示器、所述声光报警器、所述火灾探测器、所述温度传感器、所述酸碱浓度检测仪和所述可燃气体探测器发出的电信号生成火灾报警信息；

或所述火灾报警控制器基于所述紧急开关生成火灾报警信息；

响应于所述火灾报警信息，控制所述气体灭火剂瓶和所述气体管路及喷淋器，对所述液流电池能量系统测试装置中产生火情的位置进行灭火；

或授权所述火灾报警控制器，所述火灾报警控制器控制所述气体灭火剂瓶和所述气体管路及喷淋器，对所述液流电池能量系统测试装置中探测到火情的位置进行灭火；

所述液流电池能量系统测试装置中还设置有电动百叶窗，所述气体灭火剂瓶和所述气体管路及喷淋器运行时，所述火灾报警控制器控制所述电动百叶窗开启。

在一可实施方式中，所述装置设置有保温隔热层，所述保温隔热层分别设置在所述测试舱双层结构体或测试舱单层结构体的舱体侧墙的内部和外围；

所述舱体的底部铺设有全钢承重式防静电地板或厚木基陶瓷防静电地板或添加抗静电剂的土工膜；

所述舱体底部铺设内部接地网，所述第一类设备和所述第二类设备基于所述内部接地网各自独立接地。

在一可实施方式中，所述装置还包括能量管理系统；

所述能量管理系统用于获取所述液流电池能量系统的测试装置的数据收集装置提供的液流电池电堆组和液流循环系统的运行和监控数据作为第一类数据；

所述能量管理系统还用于获取所述测试舱双层结构体第一层和所述第一电池室内的数据收集装置提供的液流电池支持系统的运行和监控数据作为第二类数据；

或所述能量管理系统还用于获取所述第二电池室内的数据收集装置提供的所述液流电池支持系统的运行和监控数据作为所述第二类数据；

所述能量管理系统还用于，获取所述液流电池系统运行时对功率转换进行监测所得的所述液流电池系统对内、对外能量交换和功率转换的运行和监控数据作为第三类数据；

基于所述第一类数据、所述第二类数据和所述第三类数据对所述液流电池能量系统测试装置进行监控并生成统计数据，并将所述统计数据上传至云端数据库进行存储。

本公开的一种液流电池能量系统测试装置，通过模拟液流电池系统的作业状态，对测试舱中的液流电池能量系统、电路、舱体等进行测试，并收集测试数据，根据收集的测试数据对液流电池舱进行优化。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，其中：

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

图1示出了本公开实施例一种液流电池能量系统测试装置测试舱双层结构体示意图；

图2示出了本公开实施例一种液流电池能量系统测试装置测试舱单层结构体示意图；

图3示出了本公开实施例一种液流电池能量系统测试装置电气室中电路设置示意图；

图4示出了本公开实施例液流电池能量系统测试装置低压侧接地保护器和浪涌保护器配置示意图；

图5示出了本公开实施例液流电池能量系统测试装置高压侧接地保护器和浪涌保护器配置示意图；

图6示出了本公开实施例液流电池能量系统测试装置消防系统示意图；

图7示出了本公开实施例两级火灾报警控制系统示意图。

附图标记：601.火灾报警控制器，602.紧急开关，603.释放气体指示器，604.声光报警器，605.气体灭火剂瓶，606.气体管路及喷淋器，607.火灾探测器，608.温湿度传感器，609.酸碱浓度检测仪，610.可燃气体探测器。

具体实施方式

为使本公开的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而非全部实施例。基于本公开中的实施例，本领域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，都属于本公开保护的范围。

图1示出了本公开实施例中一种液流电池能量系统测试装置测试舱双层结构体示意图，如图1所示，所述测试舱双层结构体分为测试舱双层结构体第一层和测试舱第二层；测试舱双层结构体第一层设置有至少一个阴极电解液室和至少一个阳极电解液室，所述测试舱双层结构体第二层设置有第一电池室和电气室；第一电池室设置有消防系统、至少一个电堆、通风系统、控制和动力电源配电箱，其中，所述消防系统和所述通风系统设置在所述第一电池室或第二电池室的顶部位置，所述至少一个电堆基于电解液管路与所述测试舱双层结构体第一层中的所述至少一个阴极电解液室和至少一个阳极电解液室相连接；所述至少一个电堆或所述至少一个液流电池系统采用并联或串联组合的方式进行电气连接；所述电气室设置有直流汇流柜、低压开关柜、变压器、高压开关柜和功率转换系统（PowerConversion system，PCS）。其中，为与液流电池能量系统测试装置测试舱单层结构体相区分，图1中的电池室在文中用第一电池室表示。

图2示出了本公开实施例一种液流电池能量系统测试装置测试舱单层结构体示意图，如图2所示，所述测试舱单层结构体设置有第二电池室和电气室；所述第二电池室设置有消防系统、至少一个液流电池系统、通风系统、控制和动力电源配电箱，其中，所述消防系统和所述通风系统设置在所述第一电池室或第二电池室的顶部位置；所述电气室设置有直流汇流柜、低压开关柜、变压器、高压开关柜和功率转换系统。

本公开实施例中，一种液流电池能量系统测试装置的测试舱双层结构体或测试舱单层结构体具有相同的测试功能，可根据需要设置测试装置的环境条件选择设置单层结构体或双层结构体。其中，测试舱双层结构体还可用于测试上述电堆组、电解液管路、阴极电解液室中的电解液储液罐和阳极电解液室中的电解液储液罐在液流电池能量系统运行时的表现；测试舱单层结构体还可用于测试单个液流电池系统在液流电池能量系统运行时的表现。其中，为与液流电池能量系统测试装置测试舱双层结构体相区分，图2中的电池室在文中用第二电池室表示。

图3示出了本公开实施例一种液流电池能量系统测试装置电气室中电路设置示意图，如图3所示，电气室中电路分为主电路和控制电路。

本公开实施例中，主电路包括外部电网、高压开关柜、主变压器、低压开关柜、功率转换系统和直流汇流柜。其中，主电路通过所述直流汇流柜分别连接第一电池室中的至少一个电堆对应的至少一个电堆开关盒和所述功率转换系统的直流侧；或连接第二电池室中的至少一个液流电池系统对应的至少一个电池开关盒和所述功率转换系统的直流侧；图3中以至少一个电堆开关盒为例，连接的是上述测试舱双层结构体中的第一电池室。其中直流侧采用单接口输入输出或多路端口的连接方式；功率转换系统与所述低压开关柜、主变压器、所述高压开关柜依次串联，所述高压开关柜与外部电网相连。

本公开实施例中，主电路部分主要分为直流回路、功率转换系统及交流并网接口。其中直流回路自电堆串、并联组输出/输入端开始，经各开关盒、直流线缆至直流汇流柜中进行汇流；在这一线路上将设置必要的直流保护和开关器件，以配合能量管理系统，实现电池安全可靠并联、故障隔离及故障恢复后的再投入。直流汇流柜与功率转换系统直流侧相连，具体连接方法取决于功率转换系统的直流侧设计；对于集中式功率转换系统，大多采用单接口输入（输出）；而对于模组化功率转换系统，则需要设置多路端口；功率转换系统的直流侧一般具有比较完善的直流保护器件、开关器件和缓充电路，如熔断器、接触器或可电操作的断路器等。为了方便维护，在直流汇流柜中设置具有可视断点的开关器件。交流并网接口，或接入低压400V/690V电网，或经升压变接入6kV以上高压电网；也可能会在其中安装并离网切换装置，支持液流电池能量（储能）系统离网运行，为负荷独立供电。

本公开实施例中，控制电路设置有控制电源配电箱、动力电源配电箱和多路自动转换开关；控制电源配电箱一侧与装置中的第一类设备相连，另一侧基于控制电源变压器与多路自动转换开关相连，控制电源变压器和所述控制电源配电箱之间并联有不间断供电系统；动力电源配电箱一侧与所述装置中的第二类设备相连，另一侧基于所述动力电源变压器与所述多路自动转换开关相连，所述动力电源变压器和所述动力电源配电箱之间并联有不间断供电系统。其中，第一类设备为测试装置中的低压设备，具体包括：开关盒等供电、消防系统供电、通风系统供电、温、湿度监测系统供电、氢气监测系统供电、电池管理系统供电、循环泵变频控制供电、液流循环系统监控供电、照明/通信等系统供电等。第二类设备为测试装置中的高压设备，具体包括：循环泵动力供电、电解液加热系统供电和排氢风机动力供电。

本公开实施例中，控制电路设置有控制电源，包括第一控制电源、第二控制电源和第三控制电源；其中，主电路作为所述第一控制电源，由所述低压开关柜引出导线与所述多路自动转换开关相连；多路自动转换开关还与外部发电机相连，外部发电机作为所述控制电路的所述第二控制电源；多路自动转换开关还与第一频电输出接口相连，外部电网通过所述第一频电输出接口作为所述液流电池系统的第三控制电源。其中，外部电网可以为400V低压电网，外部发电机可用于实现设备在离网状态下的黑启动。

本公开实施例中，控制电路主要为液流电池系统内部设备供电，其输入端可安装多路自动转换开关，来实现灵活取电。为隔绝外部电源谐波等干扰，控制电源变压器是必要的。系统控制或辅助设备将依据重要程度及进行供电管理。一般来说，能量管理系统、液流电池循环泵、排氢风机、电解液加热系统、本地控制器、故障录波及消防系统等设备，应由UPS供电。特别对于消防系统，由于其启动时外部电源已经切断，而液流电池储能舱和液流电池能量系统测试装置内部相关压力、温度等信息对后续处理依然重要，因此必须持续独立供电。

图4示出了本公开实施例液流电池能量系统测试装置低压侧接地保护器和浪涌保护器配置示意图，如图4所示，低压浪涌保护器（Surge Protection Device，SPD）和低压接地保护器设置在主电路及控制电路中。

本公开实施例中，所述低压浪涌保护器包括至少一个一级浪涌保护器、至少一个二级浪涌保护器和至少一个三级浪涌保护器；所述低压接地保护器包括至少一个一级接地保护器、至少一个二级接地保护器和至少一个三级接地保护器。其中，一级浪涌保护器和一级接地保护器配合IV类耐压设备安装，二级浪涌保护器和二级接地保护器配合III类耐压设备安装，三级浪涌保护器和三级接地保护器配合II类耐压设备或I类耐压设备安装。其中，IV类耐压设备为低压开关柜，III类耐压设备为PCS、控制电源配电箱和动力电源配电箱，II类耐压设备或I类耐压设备包括：液流电池并联电堆组、开关盒、消防系统、通风系统、温湿度监测系统、氢气监测系统、液流循环监控系统、电池管理系统、照明/通信等系统、循环泵动力系统、电解液加热供电系统和排氢风机动力系统。

本公开实施例中，一级浪涌保护器和所述一级接地保护器并联在所述外部电网和所述低压开关柜之间；二级浪涌保护器和所述二级接地保护器并联在所述功率转换系统和所述低压开关柜之间，二级浪涌保护器和所述二级接地保护器还并联在所述控制电源配电箱和所述低压开关柜之间，所述二级浪涌保护器和所述二级接地保护器还并联在所述动力电源配电箱和所述低压开关柜之间；三级浪涌保护器和所述三级接地保护器并联在所述至少一个液流电池或所述至少一个电堆与所述直流汇流柜之间，三级浪涌保护器和所述三级接地保护器还并联在所述控制电源配电箱与所述第一类设备之间，所述三级浪涌保护器和所述三级接地保护器还并联在所述动力电源配电箱和所述第二类设备之间；其中，低压浪涌保护器和所述低压接地保护器还设置有对地绝缘阻抗。

本公开实施例中，通过使用不同等级的浪涌保护器，可测试不同的瞬态放电电流、冲击电压、冲击放电电流对液流电池能量系统内各级电气设备耐雷击强度、耐冲击电流、耐冲击电压的能力，以及现有接地保护器的耐受性和各电气设备绝缘性。设备耐压防护等级须按照电网电源瞬态电压选取。可参考GB 18802.1-2001《电压电涌保护器（SPD）第1部分：低压配电系统的电涌保护器性能要求和试验方法》中的规定。高压侧的电力线缆需设置铜带屏蔽，屏蔽层需接地，电缆需两端接地。高压侧的避雷装置能对系统可能承受的冲击过电压进行保护。

图5示出了本公开实施例液流电池能量系统测试装置高压侧接地保护器和浪涌保护器配置示意图；如图5所示，高压浪涌保护器和高压接地保护器设置在主电路中，图（a）为三相三线制接线图，图（b）为三相四线制接线图。

本公开实施例中，高压浪涌保护器和高压接地保护器并联在所述外部电网和液流电池能源系统（Flow Battery Energy System，FBES）之间，所述液流电池能源系统包括所述液流电池系统、变压器和所述功率转换系统；高压浪涌保护器和高压接地保护器还设置有对地绝缘阻抗Z_C，所述液流电池能源系统设置有液流电池能源系统接地阻抗Z_ɛ，其中，Z_s为电源侧中性点接地阻抗。

本公开实施例中，通过浪涌保护器，可将电力线路或信号线路窜入设备端的瞬时过电压限制在设备的额定冲击耐受电压范围内，以避免设备绝缘被击穿或危害内部元器件安全。

本公开实施例中，液流电池能量系统通过液流电池系统经储能变流器（PowerConversion System，PCS）、低压开关柜、主变压器、高压开关柜接入电网时，需满足以下要求：1）液流电池能量系统接入电网不应对电网的安全稳定产生任何不良影响，同时，不宜改变现有电网的主保护设置。该要求为该系统接入电网的最基本要求。2)功率控制和电压调节要求。在能量管理系统的统一控制下，液流电池能量系统具备就地充放电控制功能及远程控制功能。该系统的控制遵循分级控制、统一调度的原则，根据电网调度部门指令控制其充放电功率。同时，该系统的动态响应速度应满足电网运行的要求。该系统以调节其无功功率的方式参与电网电压的调节。一般情况下，该系统的功率因数应在0.98（超前）～0.98（滞后）范围内连续可调。在其无功输出范围内，该系统在能量管理系统控制下应能在电网调度部门的指令下参与电网电压调节，其调节方式和参考电压、电压调差率等参数由电网调度部门确定。3)电能质量要求。液流电池能量系统接入电网后，并网点处的总谐波电流应满足GB/T 14549—1993《电能质量公用电网谐波》的规定。该系统的启动和停机以及充放电状态切换不应引起并网点处的电能质量指标超出GB/T 14549—1993和GB/T 12326—2008《电能质量电压波动和闪变》的规定范围。该系统接入电网后，并网点处的三相电压偏差不应超过标称电压的±7%。液流电池能量系统出厂前测试和项目现场测试时，都须按照上述原则，设置必要的测试环节和测试内容，验收该系统的并网能力、功率输入输出能力及远程通信、本地控制和调度能力等（例如，液流电池能量系统的本地控制器应具有根据液流电池系统的具体荷电状态来协调储能变流器和电网之间的功率分配能力，避免储能装置的过充放问题，提高系统使用寿命）。

图6示出了本公开实施例液流电池能量系统测试装置消防系统示意图，如图6所示，所述液流电池能量系统测试装置消防系统设置在测试舱单层结构体或测试舱双层结构体第二层。

本公开实施例中，消防系统包括：设置在所述第一电池室或第二电池室内的气体灭火剂瓶605、酸碱浓度检测仪609、可燃气体探测器610和温湿度传感器608，设置在所述电气室内的温湿度传感器608，设置在所述第一电池室或所述第二电池室外的火灾报警控制器601、紧急开关602、释放气体指示器603和声光报警器604，设置在所述第一电池室和电气室，或第二电池室和电气室中的火灾探测器607和气体管路及喷淋器606，其中，火灾探测器607可选用烟雾传感器或温度传感器，优选的，气体管路及喷淋器606选取带有气体压力反馈功能的装置。气体灭火剂瓶605和所述气体管路及喷淋器606运行时，所述火灾报警控制器601控制电动百叶窗开启，其中，气体灭火剂瓶605包括电磁启动器和压力表。

本公开实施例中，电气室、第一电池室或第二电池室中间设置有逃生通道，其中，逃生通道还可以设置在电气室、第一电池室或第二电池室两侧。第一电池室或第二电池室与所述电气室之间设置有逃生门。

本公开实施例中，火灾报警控制器601基于所述释放气体指示器603、所述声光报警器604、所述火灾探测器607、所述温湿度传感器608、所述酸碱浓度检测仪609和所述可燃气体探测器610发出的电信号生成火灾报警信息，其中，可燃气体探测器610可选用氢气浓度分析装置；或所述火灾报警控制器601基于所述紧急开关602生成火灾报警信息。响应于火灾报警信息，控制所述气体灭火剂瓶605和所述气体管路及喷淋器606，对所述液流电池能量系统测试装置中产生火情的位置进行灭火；或授权所述火灾报警控制器601，所述火灾报警控制器601控制所述气体灭火剂瓶605和所述气体管路及喷淋器606，对所述液流电池能量系统测试装置中探测到火情的位置进行灭火。

本公开实施例中，采用具有单元独立管道式七氟丙烷气体自动灭火系统。一般根据测试舱内的空间布局，将其布置于其电池室和电气室内。当七氟丙烷气体灭火剂喷入测试舱防护区内，会显著增加防护区的内压，甚至导致舱体内压力迅速超过围护结构设计的允许限值，此时可利用电动百叶窗作为泄压阀，释放浮在舱体上部的空气，降低舱体内部压力，以保护舱体整体结构的安全。

本公开实施例中，测试舱设置有保温隔热层，所述保温隔热层分别设置在舱体侧墙的内部和外围；舱体的底部铺设有全钢承重式防静电地板或厚木基陶瓷防静电地板或添加抗静电剂的土工膜；舱体底部铺设内部接地网，所述第一类设备和所述第二类设备基于所述内部接地网各自独立接地。

图7示出了本公开实施例两级火灾报警控制系统示意图，如图7所示，本公开实施例中，对于大型储能电站，可根据其中储能系统的布局和电气连接方式，设置若干火灾报警控制器601，并与上一级进行连接，形成本地-远程两级管理体系。在具体操作时，可由火灾报警控制器601自行处理火情，并对集中火灾报警控制器进行通报；或在完成本地-远程火情通报后，由集中火灾报警控制器来处理火情。其中，集中火灾报警控制器设置在云端，火灾报警控制器601可根据实际工况在多个位置进行设置，或在大型储能电站的基础上，在多个液流电池能量系统中设置，并对应存在若干火灾报警控制器601子系统，集中火灾报警控制器中心控制对分布式子系统的信号分布，传输。

本公开实施例中，由于储能舱内设备安装紧凑，一般均按照标准规范中较短的电气安全距离进行布置，如过处理不当，将可能存在电气设备的漏电、短路等安全隐患。液流电池（能量）系统内部安装有大量的电子装置，包括能量管理系统，PCS控制板，本地控制器及对外通信设备。而在静电放电过程中，尽管时间短，电流小，但是瞬间可达上万伏，易对电子设备的集成电路和精密电子元器件产生致命击穿或影响其性能。

本公开实施例中，根据GB 50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》进行静电防护，具体为：测试舱内部铺设全钢承重式防静电地板或厚木基陶瓷防静电地板或添加抗静电剂的土工膜。使该空间地面的系统电阻值为1x10⁶~1x10⁹Ω，表面电阻值为2.5x10⁴~1x10⁹Ω。在温度为21±1.5℃、相对湿度为30%时，静电电压不高于2500V，可有效泄放静电荷，阻止静电的产生。测试舱内部铺设内部接地网。各电气设备应独立接地，禁止串联。测试舱按电气设备布置方向敷设250mm²的专用接地铜排，并以此形式至少向外提供2个符合最严格电力要求的接地点，应位于舱体的对角线位置。测试舱内各电气设备应与大地处于同等电势位，接地电阻不大于4Ω，不得采用多点连接的方式，以避免主接地网中的电位差引入舱体内部。另外应保证测试舱（金属）结构的连接性及整体的等电位，以提高舱体在复杂电磁环境下的屏蔽性和内部电气设备的抗干扰能力。具体可参考表1舱体的接地推荐与不推荐方式。

表1.舱体的接地推荐与不推荐方式

本公开实施例中，由于液流电池储液罐内存储着大量的电解质溶液，为保持电解质溶液在合适的温度范围内参与电堆内的氧化还原反应，需要一直通过加热器进行加热、控温和保温。由此导致储液罐内顶部空间的湿度较大。当出现析氢等现象时，储液罐内顶部空间的高温湿气会伴随氢气溢出至测试舱的其他空间；当液流电池循环系统需要检修时，电解质溶液往往不可避免地被喷溅在测试舱内与电堆和公共管路相关的地方，导致舱内局部区域积水。由于电解质溶液往往带有强酸碱性，并且可能含有不同价态的金属活性物质，所以这类积水即使在被擦拭后，仍会在局部区域形成盐桥，并与周边的金属结构件发生不必要的导通，降低了该部分的电阻值。由此会导致舱内温、湿度在超过标准测试环境的条件下，其系统电阻值和表面电阻值达不到标准测试要求。根据这一点，需要通过设计基于测试舱的高温、高湿、高酸碱性的耐受型工作环境，以充分了解液流电池（能源）系统在该环境下的工作情况，同时对其接地电阻进行测量，确定系统接地方法，来提高系统在这类工况下的接地电阻，降低电池系统绝缘失效的风险。

本公开实施例中，液流电池能量系统测试装置还设置有能量管理系统。用于获取所述液流电池能量系统的测试装置的数据收集装置提供的液流电池电堆（组）和液流循环系统的运行和监控数据作为第一类数据；能量管理系统还用于获取所述测试舱双层结构体第一层和所述第一电池室内的数据收集装置提供的液流电池支持系统的运行和监控数据作为第二类数据；或能量管理系统还用于获取所述第二电池室内的数据收集装置提供的所述液流电池支持系统的运行和监控数据作为所述第二类数据；能量管理系统还用于，获取所述液流电池系统运行时对功率转换进行监测所得的所述液流电池系统对内、对外能量交换和功率转换的运行和监控数据作为第三类数据；基于所述第一类数据、所述第二类数据和所述第三类数据对所述液流电池能量系统测试装置进行监控并生成统计数据，并将所述统计数据上传至云端数据库进行存储，用于进一步的处理。

本公开实施例中，通过数据分析和计算，实现故障诊断与预测，采取相应的故障保护动作，完成故障代码上报、告警、指导电站运维人员完成诸如漏液处理、电堆故障排除及电解液存储罐排氢等操作。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）、专用标准产品（ASSP）、芯片上系统的系统（SOC）、负载可编程逻辑设备（CPLD）、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM或快闪存储器）、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置（例如，CRT（阴极射线管）或者LCD（液晶显示器）监视器）；以及键盘和指向装置（例如，鼠标或者轨迹球），用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈（例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈）；并且可以用任何形式（包括声输入、语音输入或者、触觉输入）来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统（例如，作为数据服务器）、或者包括中间件部件的计算系统（例如，应用服务器）、或者包括前端部件的计算系统（例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互）、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信（例如，通信网络）来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网（LAN）、广域网（WAN）和互联网。

计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种液流电池能量系统测试装置，其特征在于，所述装置包括：

测试舱双层结构体或测试舱单层结构体，所述测试舱双层结构体分为测试舱双层结构体第一层和测试舱双层结构体第二层；

所述测试舱双层结构体第一层设置有至少一个阴极电解液室和至少一个阳极电解液室，所述测试舱双层结构体第二层设置有第一电池室和电气室，所述测试舱单层结构体设置有第二电池室和电气室；

所述第一电池室设置有消防系统、至少一个电堆、通风系统、控制和动力电源配电箱，其中，所述消防系统和所述通风系统设置在所述第一电池室或第二电池室的顶部位置，所述至少一个电堆基于电解液管路与所述测试舱双层结构体第一层中的所述至少一个阴极电解液室和至少一个阳极电解液室相连接；

所述第二电池室设置有消防系统、至少一个液流电池系统、通风系统、控制和动力电源配电箱，其中，所述消防系统和所述通风系统设置在所述第一电池室或第二电池室的顶部位置；

所述至少一个电堆或所述至少一个液流电池系统采用并联或串联组合的方式进行电气连接；

所述电气室设置有直流汇流柜、低压开关柜、变压器、高压开关柜和功率转换系统。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电气室设置有主电路；

所述主电路通过所述直流汇流柜分别连接所述第一电池室中的至少一个电堆对应的至少一个电堆开关盒和所述功率转换系统的直流侧；

或所述主电路通过所述直流汇流柜分别连接所述第二电池室中的至少一个液流电池系统对应的至少一个电池开关盒和所述功率转换系统的直流侧；

所述直流侧采用单接口输入输出或多路端口的连接方式；

所述功率转换系统与所述低压开关柜、所述变压器、所述高压开关柜依次串联，所述高压开关柜与外部电网相连。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还设置有控制电路；

所述控制电路设置有控制电源配电箱、动力电源配电箱和多路自动转换开关；

所述控制电源配电箱一侧与所述装置中的第一类设备相连，另一侧基于控制电源变压器与所述多路自动转换开关相连，所述控制电源变压器和所述控制电源配电箱之间并联有不间断供电系统；

所述动力电源配电箱一侧与所述装置中的第二类设备相连，另一侧基于动力电源变压器与所述多路自动转换开关相连，所述动力电源变压器和所述动力电源配电箱之间并联有不间断供电系统。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控制电路还设置有控制电源；

所述控制电源包括第一控制电源、第二控制电源和第三控制电源；

所述主电路作为所述第一控制电源，由所述低压开关柜引出导线与所述多路自动转换开关相连；

所述多路自动转换开关还与外部发电机相连，所述外部发电机作为所述控制电路的所述第二控制电源；

所述多路自动转换开关还与第一频电输出接口相连，外部电网通过所述第一频电输出接口作为所述液流电池系统的第三控制电源。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述主电路和所述控制电路中分别设置有低压浪涌保护器和低压接地保护器；

所述低压浪涌保护器包括至少一个一级浪涌保护器、至少一个二级浪涌保护器和至少一个三级浪涌保护器；

所述低压接地保护器包括至少一个一级接地保护器、至少一个二级接地保护器和至少一个三级接地保护器；

所述一级浪涌保护器和所述一级接地保护器并联在所述外部电网和所述低压开关柜之间；

所述二级浪涌保护器和所述二级接地保护器并联在所述功率转换系统和所述低压开关柜之间，所述二级浪涌保护器和所述二级接地保护器还并联在所述控制电源配电箱和所述低压开关柜之间，所述二级浪涌保护器和所述二级接地保护器还并联在所述动力电源配电箱和所述低压开关柜之间；

所述三级浪涌保护器和所述三级接地保护器并联在所述至少一个液流电池或所述至少一个电堆与所述直流汇流柜之间，所述三级浪涌保护器和所述三级接地保护器还并联在所述控制电源配电箱与所述第一类设备之间，所述三级浪涌保护器和所述三级接地保护器还并联在所述动力电源配电箱和所述第二类设备之间；

所述低压浪涌保护器和所述低压接地保护器还设置有对地绝缘阻抗。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述主电路中设置有高压浪涌保护器和高压接地保护器；

所述高压浪涌保护器和高压接地保护器并联在所述外部电网和液流电池能源系统之间，所述液流电池能源系统包括所述液流电池系统、所述变压器和所述功率转换系统；

所述高压浪涌保护器和高压接地保护器还设置有对地绝缘阻抗，所述液流电池能源系统设置有液流电池能源系统接地阻抗。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还设置有逃生通道；

所述逃生通道设置在所述第一电池室或所述第二电池室中间，或所述逃生通道设置在所述第一电池室或所述第二电池室两侧；

所述逃生通道还设置在所述电气室中间，或所述逃生通道设置在所述电气室两侧，所述第一电池室或所述第二电池室与所述电气室之间设置有逃生门。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述消防系统包括：

设置在所述第一电池室或第二电池室内的气体灭火剂瓶、酸碱浓度检测仪、可燃气体探测器和温度传感器，设置在所述电气室内的温度传感器，设置在所述第一电池室或所述第二电池室外的火灾报警控制器、紧急开关、释放气体指示器和声光报警器，设置在所述第一电池室和电气室，或第二电池室和电气室中的火灾探测器和气体管路及喷淋器；

所述火灾报警控制器基于所述释放气体指示器、所述声光报警器、所述火灾探测器、所述温度传感器、所述酸碱浓度检测仪和所述可燃气体探测器发出的电信号生成火灾报警信息；

或所述火灾报警控制器基于所述紧急开关生成火灾报警信息；

响应于所述火灾报警信息，控制所述气体灭火剂瓶和所述气体管路及喷淋器，对所述液流电池能量系统测试装置中产生火情的位置进行灭火；

或授权所述火灾报警控制器，所述火灾报警控制器控制所述气体灭火剂瓶和所述气体管路及喷淋器，对所述液流电池能量系统测试装置中探测到火情的位置进行灭火；

所述液流电池能量系统测试装置中还设置有电动百叶窗，所述气体灭火剂瓶和所述气体管路及喷淋器运行时，所述火灾报警控制器控制所述电动百叶窗开启。

9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置设置有保温隔热层，所述保温隔热层分别设置在所述测试舱双层结构体或测试舱单层结构体的舱体侧墙的内部和外围；

所述舱体的底部铺设有全钢承重式防静电地板或厚木基陶瓷防静电地板或添加抗静电剂的土工膜；

所述舱体底部铺设内部接地网，所述第一类设备和所述第二类设备基于所述内部接地网各自独立接地。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括能量管理系统；

所述能量管理系统用于获取所述液流电池能量系统的测试装置的数据收集装置提供的液流电池电堆组和液流循环系统的运行和监控数据作为第一类数据；

所述能量管理系统还用于获取所述测试舱双层结构体第一层和所述第一电池室内的数据收集装置提供的液流电池支持系统的运行和监控数据作为第二类数据；

或所述能量管理系统还用于获取所述第二电池室内的数据收集装置提供的所述液流电池支持系统的运行和监控数据作为所述第二类数据；

所述能量管理系统还用于，获取所述液流电池系统运行时对功率转换进行监测所得的所述液流电池系统对内、对外能量交换和功率转换的运行和监控数据作为第三类数据；

基于所述第一类数据、所述第二类数据和所述第三类数据对所述液流电池能量系统测试装置进行监控并生成统计数据，并将所述统计数据上传至云端数据库进行存储。