CN204516847U - 液流电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种液流电池系统，属于太阳能发电系统，包括光伏方阵、液流电池组、控制柜和负载；光伏方阵由太阳能电池板组成；液流电池组包括液流电池电堆、正极储液罐和负极储液罐，正极储液罐通过正极循环泵分别与液流电池电堆的正极电解液出口和正极电解液入口连通，负极储液罐通过负极循环泵分别与液流电池电堆的负极电解液出口和负极电解液入口连通；控制柜分别与光伏方阵、液流电池电堆和直流用电器连接；负载与液流电池电堆通过电线连接。液流电池系统停止工作后，使用负载将液流电池电堆内的残留电量释放，使液流电池电堆充分放电，有效保护液流电池电堆的性能，延长液流电池系统的使用寿命，降低成本。

Description

液流电池系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能发电系统，具体而言，涉及液流电池系统。

背景技术

离网形太阳能发电系统被广泛应用于偏远山区、无电区等场所，一般包括光伏方阵、液流电池电堆等，二者均可以为用电器供电，当系统停止供电时，液流电池电堆内会残留少量电量无法放出，使用一段时间后会降低液流电池电堆的性能，影响液流电池系统的使用。

实用新型内容

本实用新型提供了一种液流电池系统，使上述问题得到改善。

本实用新型是这样实现的：

一种液流电池系统，包括：

光伏方阵，所述光伏方阵由太阳能电池板组成；

液流电池组，所述液流电池组包括液流电池电堆、正极储液罐和负极储液罐，所述正极储液罐通过正极循环泵分别与所述液流电池电堆的正极电解液出口和正极电解液入口连通，所述负极储液罐通过负极循环泵分别与所述液流电池电堆的负极电解液出口和负极电解液入口连通；

控制柜，所述控制柜分别与所述光伏方阵、所述液流电池电堆和直流用电器连接；

负载，所述负载与所述液流电池电堆通过电线连接。

光伏方阵的太阳能电池板吸收光照并将太阳能转换为电能，电能既可以直接向直流用电器供电，也可以将电能转换为液流电池组的化学能进行储存，在需要的时候使用。液流电池组的作用主要由两个：第一，将光伏方阵产生的一部分电能转换为电解液的化学能储存在正极储液罐和负极储液罐的电解液内；第二，当光伏方阵产生的电能不足时对其进行补充或替代，使用电器得到足够的电量，保证用电器的不间断正常使用。控制柜控制整个液流电池系统的电量分配，例如控制光伏方阵产生的电量输送至直流用电器或液流电池电堆、控制液流电池电堆产生的电量是否向用电器输出电量。正极循环泵使正极电解液在液流电池电堆和正极储液罐内循环，负极循环泵使负极电解液在液流电池电堆和负极储液罐内循环。当液流电池系统停止工作时，控制柜控制负载工作，消耗液流电池电堆内残留的电量，使液流电池电堆充分放电，避免电量残留，有效保护液流电池电堆的性能，延长液流电池电堆的使用寿命。

液流电池系统的工作过程：在光照条件下，光伏方阵的太阳能电池板吸收太能能并将其转化为电能，在控制柜的控制作用下，电能优先供给直流用电器使用，若电能产生较多，则会有部分输送至液流电池电堆内，液流电池电堆将该部分电能转化为电解液的化学能储存在正极储液罐和负极储液罐内；若光伏方阵产生的电量不足或无光照时，控制柜控制液流电池电堆工作产生电能，电能输送至直流用电器，作为光伏方阵产生电能的补充或替代，向直流用电器提供足够的电量；当液流电池系统停止工作时，控制柜控制负载开始工作，液流电池电堆内残留的电量通过负载释放，使液流电池电堆完全放电，保护液流电池电堆的性能，延长液流电池系统的使用寿命，降低建造成本。

进一步地，还包括通过所述控制柜控制的逆变器，所述逆变器分别与所述液流电池电堆和交流用电器电连接。

逆变器又称变流器，是一个利用高频电桥电路将直流电变换成交流电的电子器件，其目的与整流器相反。在日常生活中，许多用电器均需要使用交流电，因此通过逆变器将光伏方阵产生的电能及液流电池电堆产生的直流电转换为交流电供交流用电器使用，保证交流用电器的正常使用，扩大液流电池系统的使用范围。

进一步地，所述控制柜包括多个相对独立的控制器，所述光伏方阵和所述液流电池电堆之间、所述液流电池电堆和所述直流用电器之间、所述逆变器和所述交流用电器之间、所述光伏方阵和所述逆变器之间、所述液流电池电堆和所述逆变器之间均通过所述控制器控制。

每个控制器对应相应的功能，均用于控制电量的流向，保证用电器的正常工作，将多个控制器集中于一个控制柜内，便于管理和操作。

进一步地，所述逆变器分别与所述正极循环泵和所述负极循环泵电连接。

正极循环泵和负极循环泵的工作电量由液流电池系统自身提供，实现液流电池系统的离网，不需要消耗外来电能，尤其适合于无电区使用。

进一步地，所述液流电池组还包括使所述液流电池电堆内的电解液保持恒温的恒温机构，所述正极储液罐和所述负极储液罐均通过所述恒温机构与所述液流电池电堆连通。

正极电解液和负极电解液的温度在一定范围内时效率最高，超过该范围会降低液流电池电堆的工作效率，因此，需要使用恒温机构维持正极电解液和负极电解液的温度，恒温机构既可以对电解液进行加热，又可以进行制冷，使电解液的温度始终处于最为合适的温度范围，保证液流电池组的工作效率，延长液流电池电堆的使用寿命。

进一步地，所述恒温机构为制冷器或加热器，所述恒温机构由所述光伏方阵或所述液流电池电堆供电。

不同地区、不同季节的温度不同，导致电解液的工作时温度不同，因此需要使用的恒温机构的功能也会不同，根据需要选择制冷器或加热器，适应不同环境的需求。当然，交流用电器为制冷器和加热器时也可以作为恒温机构使用进行制冷或加热，恒温机构使用的电能由液流电池系统本身提供，实现自给自足。

进一步地，所述恒温机构为两个，所述恒温机构包括壳体和螺旋状的输送管，所述输送管设置在所述壳体的内部，所述壳体与所述输送管之间设置有用于供水流通过的空腔，其中一个所述输送管的两端分别与所述正极电解液入口和所述正极储液罐连通，另一个所述输送管的两端分别与所述负极电解液入口和所述负极储液罐连通。

正极电解液或负极电解液从输送管内流过，壳体的内表面和输送管的外表面之间形成空腔，空腔用于盛放水等具有一定温度的液体并可以自由流动，液体将输送管内的电解液降温或加热，实现正极电解液或负极电解液的恒温。这种恒温方式较为环保、不会影响电解液的成分，保证电解液的正常使用。

进一步地，所述液流电池电堆由全钒液流电池组成。

全钒液流电池是一种优秀的储能系统，额定功率和额定能量是独立的，电池的保存期长、储存寿命长、可以进行深放电、结构简单、价格较为便宜。

进一步地，所述负载为电阻丝或用电器。

由于液流电池电堆内的残留电量较少，因此，负载需要选择较小的功率，电阻丝通过发热的形式将电能散失，用电器为小型用电器，保证液流电池电堆的充分放电。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：液流电池系统停止工作后，使用负载将液流电池电堆内的残留电量释放，使液流电池电堆充分放电，有效保护液流电池电堆的性能，延长液流电池系统的使用寿命，降低成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的液流电池系统示意图。

光伏方阵101；负载102；液流电池电堆103；正极储液罐104；负极储液罐105；正极循环泵106；负极循环泵107；直流用电器108；逆变器109；控制器110；恒温机构111；交流用电器112。

具体实施方式

离网形太阳能发电系统被广泛应用于偏远山区、无电区等场所，一般包括光伏方阵、液流电池电堆等，二者均可以为用电器供电，当系统停止供电时，液流电池电堆内会残留少量电量无法放出，使用一段时间后会降低液流电池电堆的性能，影响液流电池系统的使用。

为了使上述问题得到改善，发明人在研究中发现，在液流电池电堆上连接一个负载，当液流电池系统停止工作时，在控制器的作用下，液流电池电堆内残留的电量通过负载放电，使液流电池电堆充分放电，保持液流电池电堆的性能，延长其使用寿命。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型实施例提供的液流电池系统示意图。如图1所示，本实用新型实施例提供了一种液流电池系统，包括光伏方阵101、液流电池组、控制柜和负载102。

光伏方阵101由太阳能电池板组成；光伏方阵101的太阳能电池板吸收光照并将太阳能转换为电能，电能既可以直接向直流用电器108供电，也可以将电能转换为液流电池组的化学能进行储存，在需要的时候使用。

液流电池组包括液流电池电堆103、正极储液罐104和负极储液罐105，液流电池电堆103由全钒液流电池组成，正极储液罐104通过正极循环泵106分别与液流电池电堆103的正极电解液出口和正极电解液入口连通，负极储液罐105通过负极循环泵107分别与液流电池电堆103的负极电解液出口和负极电解液入口连通；正极循环泵106使正极电解液在液流电池电堆103和正极储液罐104内循环，负极循环泵107使负极电解液在液流电池电堆103和负极储液罐105内循环。液流电池组的作用主要由两个：第一，将光伏方阵101产生的一部分电能转换为电解液的化学能储存在正极储液罐104和负极储液罐105的电解液内；第二，当光伏方阵101产生的电能不足时对其进行补充或替代，使用电器得到足够的电量，保证用电器的不间断正常使用。全钒液流电池是一种优秀的储能系统，额定功率和额定能量是独立的，电池的保存期长、储存寿命长、可以进行深放电、结构简单、价格较为便宜。

控制柜分别与光伏方阵101、液流电池电堆103和直流用电器108连接；控制柜控制整个液流电池系统的电量分配，例如控制光伏方阵101产生的电量输送至直流用电器108或液流电池电堆103、控制液流电池电堆103产生的电量是否向用电器输出电量。

负载102与液流电池电堆103通过电线连接，负载102为电阻丝或用电器。当液流电池系统停止工作时，控制柜控制负载102工作，消耗液流电池电堆103内残留的电量，使液流电池电堆103充分放电，避免电量残留，有效保护液流电池电堆103的性能，延长液流电池电堆103的使用寿命。由于液流电池电堆103内的残留电量较少，因此，负载102需要选择较小的功率，电阻丝通过发热的形式将电能散失，用电器为小型用电器，保证液流电池电堆103的充分放电。

液流电池系统的工作过程：在光照条件下，光伏方阵101的太阳能电池板吸收太能能并将其转化为电能，在控制柜的控制作用下，电能优先供给直流用电器108使用，若电能产生较多，则会有部分输送至液流电池电堆103内，液流电池电堆103将该部分电能转化为电解液的化学能储存在正极储液罐104和负极储液罐105内；若光伏方阵101产生的电量不足或无光照时，控制柜控制液流电池电堆103工作产生电能，电能输送至直流用电器108，作为光伏方阵101产生电能的补充或替代，向直流用电器108提供足够的电量；当液流电池系统停止工作时，控制柜控制负载102开始工作，液流电池电堆103内残留的电量通过负载102释放，使液流电池电堆103完全放电，保护液流电池电堆103的性能，延长液流电池系统的使用寿命，降低建造成本。

作为该实施例的优选方案，还包括通过控制柜控制的逆变器109，逆变器109又称变流器，是一个利用高频电桥电路将直流电变换成交流电的电子器件，其目的与整流器相反。逆变器109分别与液流电池电堆103和交流用电器112电连接。在日常生活中，许多用电器均需要使用交流电，因此通过逆变器109将光伏方阵101产生的电能及液流电池电堆103产生的直流电转换为交流电供交流用电器112使用，保证交流用电器112的正常使用，扩大液流电池系统的使用范围。逆变器109分别与正极循环泵106和负极循环泵107电连接。正极循环泵106和负极循环泵107的工作电量由液流电池系统自身提供，实现液流电池系统的离网，不需要消耗外来电能，尤其适合于无电区使用。

作为该实施例的优选方案，控制柜包括多个相对独立的控制器110，每个控制器110对应相应的功能，均用于控制电量的流向，保证用电器的正常工作，光伏方阵101和液流电池电堆103之间、液流电池电堆103和直流用电器108之间、逆变器109和交流用电器112之间、光伏方阵101和逆变器109之间、液流电池电堆103和逆变器109之间均通过控制器110控制；将多个控制器110集中于一个控制柜内，便于管理和操作。

作为该实施例的优选方案，正极电解液和负极电解液的温度在一定范围内时效率最高，超过该范围会降低液流电池电堆103的工作效率，因此，液流电池组还包括使液流电池电堆103内的电解液保持恒温的恒温机构111，需要使用恒温机构111维持正极电解液和负极电解液的温度；正极储液罐104和负极储液罐105均通过恒温机构111与液流电池电堆103连通。恒温机构111为制冷器或加热器，恒温机构111由光伏方阵101或液流电池电堆103供电。恒温机构111既可以对电解液进行加热，又可以进行制冷，使电解液的温度始终处于最为合适的温度范围，保证液流电池组的工作效率，延长液流电池电堆103的使用寿命。不同地区、不同季节的温度不同，导致电解液的工作时温度不同，因此需要使用的恒温机构111的功能也会不同，根据需要选择制冷器或加热器，适应不同环境的需求。当然，交流用电器112为制冷器和加热器时也可以作为恒温机构111使用进行制冷或加热，恒温机构111使用的电能由液流电池系统本身提供，实现自给自足。

作为该实施例的优选方案，恒温机构111为两个，恒温机构111包括壳体和螺旋状的输送管，输送管设置在壳体的内部，壳体与输送管之间设置有用于供水流通过的空腔，其中一个输送管的两端分别与正极电解液入口和正极储液罐104连通，另一个输送管的两端分别与负极电解液入口和负极储液罐105连通。

正极电解液或负极电解液从输送管内流过，壳体的内表面和输送管的外表面之间形成空腔，空腔用于盛放水等具有一定温度的液体并可以自由流动，液体将输送管内的电解液降温或加热，实现正极电解液或负极电解液的恒温。这种恒温方式较为环保、不会影响电解液的成分，保证电解液的正常使用。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种液流电池系统，其特征在于，包括：

光伏方阵，所述光伏方阵由太阳能电池板组成；

液流电池组，所述液流电池组包括液流电池电堆、正极储液罐和负极储液罐，所述正极储液罐通过正极循环泵分别与所述液流电池电堆的正极电解液出口和正极电解液入口连通，所述负极储液罐通过负极循环泵分别与所述液流电池电堆的负极电解液出口和负极电解液入口连通；

控制柜，所述控制柜分别与所述光伏方阵、所述液流电池电堆和直流用电器连接；

负载，所述负载与所述液流电池电堆通过电线连接。

2.根据权利要求1所述的液流电池系统，其特征在于，还包括通过所述控制柜控制的逆变器，所述逆变器分别与所述液流电池电堆和交流用电器电连接。

3.根据权利要求2所述的液流电池系统，其特征在于，所述控制柜包括多个相对独立的控制器，所述光伏方阵和所述液流电池电堆之间、所述液流电池电堆和所述直流用电器之间、所述逆变器和所述交流用电器之间、所述光伏方阵和所述逆变器之间、所述液流电池电堆和所述逆变器之间均通过所述控制器控制。

4.根据权利要求2所述的液流电池系统，其特征在于，所述逆变器分别与所述正极循环泵和所述负极循环泵电连接。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的液流电池系统，其特征在于，所述液流电池组还包括使所述液流电池电堆内的电解液保持恒温的恒温机构，所述正极储液罐和所述负极储液罐均通过所述恒温机构与所述液流电池电堆连通。

6.根据权利要求5所述的液流电池系统，其特征在于，所述恒温机构为制冷器或加热器，所述恒温机构由所述光伏方阵或所述液流电池电堆供电。

7.根据权利要求5所述的液流电池系统，其特征在于，所述恒温机构为两个，所述恒温机构包括壳体和螺旋状的输送管，所述输送管设置在所述壳体的内部，所述壳体与所述输送管之间设置有用于供水流通过的空腔，其中一个所述输送管的两端分别与所述正极电解液入口和所述正极储液罐连通，另一个所述输送管的两端分别与所述负极电解液入口和所述负极储液罐连通。

8.根据权利要求1-4任意一项所述的液流电池系统，其特征在于，所述液流电池电堆由全钒液流电池组成。

9.根据权利要求1-4任意一项所述的液流电池系统，其特征在于，所述负载为电阻丝或用电器。