CN217387232U

CN217387232U - 一种铁铬液流电池储能系统控制装置

Info

Publication number: CN217387232U
Application number: CN202222039395.9U
Authority: CN
Inventors: 何霆; 王屾; 朱文龙; 曾建华; 杨子骥
Original assignee: Zhonghai Energy Storage Technology Beijing Co Ltd
Current assignee: Zhonghai Energy Storage Technology Beijing Co Ltd
Priority date: 2022-08-04
Filing date: 2022-08-04
Publication date: 2022-09-06
Anticipated expiration: 2032-08-04

Abstract

本实用新型提出一种铁铬液流电池储能系统控制装置，其包括控制器、上位机、监视器、储能变流器、气压平衡机构、电解液加热装置；铁铬液流电池储能系统包括电池组、储液罐，所述储能变流器连接于所述控制器，控制所述电池组的充电和放电过程；所述监视器设置有显示所述铁铬液流电池储能系统状态的界面和控制系统的按钮；所述上位机显示并存储所述铁铬液流电池储能系统的状态信息，所述上位机和监视器均连接于所述控制器。本控制装置通过变送器‑控制器‑变频器的控制路线，形成了闭环控制；温度、流量、压力等多参数反馈，使控制器能够实时调整运行的参数，实现铁铬液流电池储能系统的长期稳定运行。

Description

一种铁铬液流电池储能系统控制装置

技术领域

本实用新型属于储能技术领域，具体涉及一种液流电池的控制装置。

背景技术

现有的长时储能系统中，采用的电池具有不同的缺陷，其中磷酸铁锂电池和三元锂电池低温性能差，具有爆炸风险；而全钒液流电池具有毒性且成本高。铁铬液流电池的电解液为水系溶液，安全性高，但是铁铬液流电池需要运行在特定的流量和压力状态下，仅采用手动控制无法实现系统的自动运行，也难以保障系统的安全运行。

现有的控制系统多为开环控制，储能系统进入运行状态后，系统将操作者的指令一次性输入。闭环控制则引入了系统的反馈，可根据系统反馈的问题而调整运行参数甚而终止运行。长时储能系统受到环境、电池寿命等多种因素的扰动，有需求设计一种完善的闭环控制系统，以保证储能系统的长时间稳定运行。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本实用新型的目的是提出一种铁铬液流电池储能系统控制装置，实现对铁铬液流电池储能系统的负反馈控制。

实现本实用新型上述目的的技术方案为：

一种铁铬液流电池储能系统控制装置，包括控制器、上位机、监视器、储能变流器、气压平衡机构、电解液加热装置；

铁铬液流电池储能系统包括电池组、储液罐，所述储能变流器连接于所述控制器，控制所述电池组的充电和放电过程；

所述监视器设置有显示所述铁铬液流电池储能系统状态的界面和控制系统的按钮；所述上位机显示并存储所述铁铬液流电池储能系统的状态信息（也可以控制系统运行。控制器通过以太网将系统状态同步到上位机并提供远程控制模式），所述上位机和监视器均连接于所述控制器，控制器上设置有远程/本地开关，用于切换至上位机或监视器的控制；

所述气压平衡机构设置在储液罐上；所述电解液加热装置包括电热丝和可控硅，所述可控硅连接所述控制器，控制器控制可控硅的导通角以设置电热丝的加热功率。

其中，所述储液罐和电池组之间以管道连接，在管道上设置有流量变送器和泵，所述泵由变频器控制，所述流量变送器和变频器均连接所述控制器。

进一步地，在所述管道上设置有压力变送器，所述压力变送器连接所述控制器；在储液罐上设置有温度变送器，所述温度变送器连接所述控制器。

更进一步地，所述控制器上设置有急停开关，急停开关用于在系统出现故障时的紧急停机；

其中，所述气压平衡机构由继电器控制，所述继电器连接所述控制器。控制器根据预设值控制继电器，间接控制气压平衡机构的启停从而稳定系统气压值。

本实用新型一种优选技术方案为，所述电解液加热装置包括设在储液罐上的夹套，所述电热丝设在水罐内，被电热丝加热了的水流过储液罐的夹套。

控制器控制可控硅的导通角以设置电热丝加热功率，从而控制储能系统的温度。通过可控硅导通角控制电热丝的发热功率并通过温度变送器反馈到控制器，将电解液温度控制在系统预设值，提高储能系统效率。

更优选地，所述控制器扩展多个485总线接口和多个以太网接口；所述上位机通过以太网连接到控制器的以太网接口；或通过串口转485总线连接到控制器的485总线接口；所述监视器通过485总线连接到控制器的485总线接口；或通过以太网连接到控制器的以太网接口；储能变流器通过485总线连接到控制器的485总线接口。

本控制装置中，上位机连接控制器显示并存储系统状态信息，也可以控制系统运行；监视器连接控制器，提供显示系统状态的界面和控制系统的按钮；储能逆变器在控制器的控制下将铁铬液流电池储能系统的直流电转换为交流电或将交流电转换为铁铬液流电池储能系统所需的直流电；气压平衡机构在继电器的控制下排放系统析出的气体稳定系统气压；远程/本地开关连接到控制器的数字量输入接口，旋转远程/本地开关可以切换上位机或监视器控制系统运行；控制器读取流量变送器和压力变送器数据，采用控制器内置的自动控制软件，控制变频器的输出频率进而稳定电解液流量或压力；急停开关用于在系统出现故障时的紧急停机；控制器控制可控硅的导通角设置电热丝加热功率从而控制系统温度。

本实用新型的有益效果在于：

本控制装置通过变送器-控制器-变频器的控制路线，形成了闭环控制；温度、流量、压力等多参数反馈，使控制器能够实时调整运行的参数，实现铁铬液流电池储能系统的长期稳定运行。

本实用新型采用PLC作为主控制器，监测系统电解液流量和压力，根据额定工作条件自动控制变频器的运行，同时对充电机和储能逆变器自动控制。提供本地和远程控制两种方式并提供远程/本地切换开关。由可控硅和加热丝组成的加热机构为系统提供稳定的工作温度。本控制装置为铁铬液流电池储能系统的自动运行提供了必要的条件和基础设施。

附图说明

图1为是本实用新型的控制装置原理图。

图2为本实用新型的控制装置简图。

图3为铁铬液流电池储能系统的结构示意图。

图4为加热自动控制原理图。

图5为气压稳定反馈控制原理图。

图6为上位机、监视器和控制器的连接关系图。

图中器件和编号的对应关系为：

控制器 1，上位机2，监视器3，电池组4，储能变流器5，继电器6，气压平衡机构7，进气口701，排气口702，远程/本地开关8，流量变送器9，压力变送器10，变频器11，急停开关12，电热丝13，可控硅14，温度变送器15，储液罐16。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“上”、“下”“正面”、“背面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，所用术语仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作；因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

实施例中，如无特殊说明，所采用的技术手段均为本领域已有的技术手段。

实施例1

本实施例提供一种铁铬液流电池储能系统控制装置，包括控制器1（PLC）、上位机2、监视器3、储能变流器5、气压平衡机构7、电解液加热装置（图1和图2）；

参见图3，本实施例中的铁铬液流电池储能系统包括电池组4、储液罐16，所述储能变流器5连接于所述控制器1，控制所述电池组的充电和放电过程；

参见图6，监视器3设置有显示铁铬液流电池储能系统状态的界面和控制系统的按钮；所述上位机2连接控制器1，显示并存储所述铁铬液流电池储能系统的状态信息，也可以控制系统运行。控制器通过以太网将系统状态同步到上位机并提供远程控制模式。上位机2和监视器3均连接于所述控制器1，控制器的数字量输入端连接到远程/本地开关8，通过控制器内部的软件进行逻辑上的切换，切换至上位机或监视器的控制；控制器具有模拟量输入接口、模拟量输出接口、数字量输入接口、数字量输出接口、485总线接口和以太网接口。

参见图4，所述电解液加热装置包括电热丝13和可控硅14，所述可控硅连接所述控制器，控制器控制可控硅的导通角以设置电热丝的加热功率。控制器1还通讯连接温度变送器15，基于温度反馈调整加热功率。

参见图5，所述气压平衡机构7设置在储液罐16上，由继电器6控制，所述继电器连接所述控制器1，继电器包括有吸合线圈601，用220V交流电给排气机构供电。继电器控制端连接到控制器的数字量输出接口，控制器输出高低电平可以控制继电器的输出端。气压平衡机构7连接到继电器6的输出端，启停气压平衡机构的运行。气压平衡机构的进气口701用于进氮气，排气口702在气压高时排气。

其中，所述储液罐16和电池组4之间以管道连接，在管道上设置有流量变送器9和泵，所述泵由变频器11控制，所述流量变送器和变频器均连接所述控制器1。在储液罐上设置有压力变送器10。在储液罐上设置有温度变送器15，温度变送器有防腐探头伸入电解液。流量变送器9、压力变送器10和温度变送器15均是连接到控制器的模拟量输入接口，将系统电解液的流量和压力反馈给控制器，将系统温度反馈给控制器。具体本实施例中，流量变送器9连接到控制器1的4mA~20mA模拟量输入接口，压力变送器10连接到控制器1的4mA~20mA模拟量输入接口，变频器11连接到控制器1的4mA~20mA模拟量输入接口，可控硅14连接到控制器1的数字量输出接口，电热丝13连接到可控硅14的输出端，温度变送器15连接到控制器1的4mA~20mA模拟量输入接口。

更进一步地，控制器上设置有急停开关12，急停开关用于在系统出现故障时的紧急停机；急停开关连接到控制器的数字量输入接口，可以手动关闭系统运行，包括停泵、停止加热、电堆停止运行等。

本实施例中，所述电解液加热装置包括设在储液罐上的夹套，所述电热丝设在水罐内，被电热丝加热了的水流过储液罐的夹套（图3中，走水的管线以点划线示出）。电热丝13连接到可控硅14的输出端，控制器1控制可控硅的导通角以设置电热丝加热功率，从而控制储能系统的温度。

本实施例中，控制器扩展多个485总线接口和多个以太网接口；所述上位机通过以太网连接到控制器的以太网接口；所述监视器通过485总线连接到控制器的485总线接口；储能变流器通过485总线连接到控制器的485总线接口。本实施例中，控制器置于控制柜中，远程/本地开关8和急停开关12的按钮设在控制柜侧壁上，总线接口、线槽等均置于控制柜里。控制器1采用6ES72151HG400XB0，监视器3采用TPC1061Ti，流量变送器9采用KF11-P10，压力变送器10可以采用WP-8A，温度变送器15可以采用WKJSD-SBWZ，变频器11采用VFD015CP43B-21。

虽然，以上通过实施例对本实用新型进行了说明，但本领域技术人员应了解，在不偏离本实用新型精神和实质的前提下，对本实用新型所做的改进和变型，均应属于本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种铁铬液流电池储能系统控制装置，其特征在于，包括控制器、上位机、监视器、储能变流器、气压平衡机构、电解液加热装置；

所述监视器设置有显示所述铁铬液流电池储能系统状态的界面和控制系统的按钮；所述上位机显示并存储所述铁铬液流电池储能系统的状态信息，所述上位机和监视器均连接于所述控制器，控制器上设置有远程/本地开关，用于切换至上位机或监视器的控制；

2.根据权利要求1所述的铁铬液流电池储能系统控制装置，其特征在于，所述储液罐和电池组之间以管道连接，在管道上设置有流量变送器和泵，所述泵由变频器控制，所述流量变送器和变频器均连接所述控制器。

3.根据权利要求2所述的铁铬液流电池储能系统控制装置，其特征在于，在所述管道上设置有压力变送器，所述压力变送器连接所述控制器；在储液罐上设置有温度变送器，所述温度变送器连接所述控制器。

4.根据权利要求1所述的铁铬液流电池储能系统控制装置，其特征在于，所述控制器上设置有急停开关，用于在系统出现故障时的紧急停机。

5.根据权利要求1所述的铁铬液流电池储能系统控制装置，其特征在于，所述气压平衡机构由继电器控制，所述继电器连接所述控制器。

6.根据权利要求1所述的铁铬液流电池储能系统控制装置，其特征在于，所述电解液加热装置包括设在储液罐上的夹套，所述电热丝设在水罐内，被电热丝加热了的水流过储液罐的夹套。

7.根据权利要求1~6任一项所述的铁铬液流电池储能系统控制装置，其特征在于，所述控制器扩展多个485总线接口和多个以太网接口；所述上位机通过以太网连接到控制器的以太网接口，或通过串口转485总线连接到控制器的485总线接口；所述监视器通过485总线连接到控制器的485总线接口，或通过以太网连接到控制器的以太网接口；所述储能变流器通过485总线连接到控制器的485总线接口。