CN217822898U - 液流电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及储能技术领域，具体涉及一种液流电池，所述液流电池包括储存罐、电堆、检测件、第一泵和控制件，储存罐内适于放置电解液，电堆的一端与储存罐的一端连通，电堆的另一端与储存罐的另一端连接，检测件设在储存罐的外部，用于对储存罐内电解液的液位进行检测，第一泵设在电堆与储存罐之间，用于传输储存罐内的电解液，控制件的一端与检测件相连，控制件的另一端与第一泵相连，控制件用于接收检测件和第一泵的数据，本实用新型的液流电池，可以提高漏液检测准确度。

Description

液流电池

技术领域

本实用新型涉及储能技术领域，具体涉及一种液流电池。

背景技术

新能源电站的使用需要配套储能电站，用来平抑新能源电站的发电功率波动，而液流电池因其储能规模大，充放电循环寿命长，被广泛应在在储能电站中，为了提升液流电池的储能容量，需要增加液流电池的电解液，导致液流电池的体积庞大，在酸性电解液的长期腐蚀下，液流电池溶液产生漏液，导致电解液泄漏。相关技术中对漏液检测一般采用单一的传感器进行检测，只依靠单一传感器对漏液进行检测，容易导致检测结果不准确。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的实施例提出一种液流电池，可以提高漏液检测准确度。

本实用新型实施例的液流电池，包括：储存罐，所述储存罐内适于放置电解液；电堆，所述电堆的一端与所述储存罐的一端连通，所述电堆的另一端与所述储存罐的另一端连接；检测件，所述检测件设在所述储存罐的外部，用于对所述储存罐内电解液的液位进行检测；第一泵，所述第一泵设在所述电堆与所述储存罐之间，用于传输所述储存罐内的电解液；控制件，所述控制件的一端与所述检测件相连，所述控制件的另一端与所述第一泵相连，所述控制件用于接收所述检测件和所述第一泵的数据。

本实用新型实施例的液流电池，可以提高漏液检测准确度。

在一些实施例中，所述储存罐具有第一口和第二口，所述电堆具有第三口和第四口，所述第一口与所述第三口连通，所述第二口与所述第四口连通。

在一些实施例中，所述第一泵包括第五口和第六口，所述第五口与所述第四口连通，所述第六口与所述第二口连通。

在一些实施例中，所述液流电池还包括第一阀门，所述第一阀门上设有第七口和第八口，所述第七口与所述第一口连通，所述第八口与所述第三口连通。

在一些实施例中，所述液流电池还包括第二阀门，所述第二阀门上设有第九口和第十口，所述第九口与所述第六口连通，所述第十口与所述第二口连通。

在一些实施例中，所述检测件与所述储存罐可拆卸地相连。

在一些实施例中，所述检测件为超声波液位计，所述超声波液位计的数据采集端朝向所述储存罐的内部。

在一些实施例中，所述电堆上设有接头，所述接头适于与外界连接。

在一些实施例中，所述电堆内设有隔膜。

在一些实施例中，所述电堆上设有第十一口和第十二口，所述储存罐包括第一储存罐和第二储存罐，所述第二储存罐的一端与所述第十一口连通，所述第二储存罐的另一端与所述第十二口连通，且两个所述储存罐位于所述隔膜的两侧。

附图说明

图1是本实用新型实施例的液流电池的示意图。

图2是本实用新型实施例的液流电池的漏液检测流程示意图，且液流电池处于第一状态。

图3是本实用新型实施例的液流电池的漏液检测流程示意图，且液流电池处于第二状态。

图4是本实用新型实施例的液流电池的漏液检测流程示意图，且液流电池处于第三状态。

附图标记：

储存罐1，第一储存罐11，第一口111，第二口112，第二储存罐12，

电堆2，第三口21，第四口22，接头23，第一接头231，第二接头232，隔膜24，第十一口25，第十二口26，

检测件3，第一泵4，第五口41，第六口42，

控制件5，第一输入端51，第二输入端52，

第一阀门6，第七口61，第八口62，

第二阀门7，第九口71，第十口72，

第二泵8，第三阀门9，第四阀门10。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型实施例的液流电池包括储存罐1、电堆2、检测件3、第一泵4和控制件5。

储存罐1内适于放置电解液。电堆2的一端与储存罐1的一端连通，电堆2的另一端与储存罐1的另一端连接。检测件3设在储存罐1的外部，用于对储存罐1内电解液的液位进行检测。第一泵4设在电堆2与储存罐1之间，用于传输储存罐1内的电解液。控制件5的一端与检测件3相连，控制件5的另一端与第一泵4相连，控制件5用于接收检测件3和第一泵4的数据。

具体地，检测件3设在储存罐1的上方，电堆2的上端与储存罐1的下端连接，电堆2的下端通过第一泵4与储存罐1连接，即电堆2的下端与第一泵4的一端连接，第一泵4的另一端与储存罐1连接，使储存罐1、电堆2和第一泵4之间构成循环流动的通路。

例如，电解液储罐为耐腐蚀材料构成的大型圆筒容器。

例如，电堆2为多个单电池串联，电解液在电堆2内部循环流动，完成电化学反应。

可选地，本实用新型实施例中，检测件3采用非接触式测量，设置在储存罐1的上部，以提高检测件3的检测精度。

可选地，控制件5包括第一输入端51和第二输入端52，第一输入端51与检测件3连接，第二输入端52与第一泵4连接，控制件5用于接收检测件3检测到的数据和第一泵4的工作数据并根据接收到的数据对液流电池是否漏液进行判断。

例如，检测件3的检测数据为储存罐1的液位数据，第一泵4的工作数据为第一泵4的转速数据，通过控制件5的运算，对液流电池是否漏液进行检测，通过检测件3和第一泵4的工作数据进行结合，提高控制件5对液流电池的漏液检测准确度。

在一些实施例中，储存罐1具有第一口111和第二口112，电堆2具有第三口21和第四口22，第一口111与第三口21连通，第二口112与第四口22连通。

具体地，储存罐1上具有第一口111和第二口112，第一口111为储存罐1出口，第二口112为储存罐1进口。电堆2具有第三口21和第四口22，第三口21为电堆2的电解液进口，第四口22为电堆2的电解液出口，第一口111和第三口21连通，用于将储存罐1中的电解液通过储存罐1出口传输至电堆2的电解液进口，使电解液进入电堆2内发生反应。第四口22与第二口112连通，用于将电堆2中的电解液通过电解液出口传输至储存罐1的进口。

在一些实施例中，第一泵4包括第五口41和第六口42，第五口41与第四口22连通，第六口42与第二口112连通。

具体地，第五口41为第一泵4的进口，第六口42为第一泵4的出口，第一泵4的进口与第四口22连通，用于将电堆2中的电解液传输至第一泵4内，第六口42与第二口112连通，用于将第一泵4中的电解液传输至储存罐1内，通过第一泵4的设置，可以加速电解液的流动速度，提高电解液的循环流动速度，完成液流电池的充放电。

例如，第一泵4为离心泵，通过变频器调节出力，并将变频器的信号传输至控制件5，以使控制件5对离心泵的工作状态进行判断，离心泵的工作状态包括停止状态、变化状态和稳定运转状态。

在一些实施例中，液流电池还包括第一阀门6，第一阀门6上设有第七口61和第八口62，第七口61与第一口111连通，第八口62与第三口21连通。

可选地，第一阀门6设在储液罐与电堆2的传输管路上，第七口61为第一阀门6进口，第八口62为第一阀门6出口，通过第一阀门6的设置，可以调节储液罐内的电解液传输至电堆2的流速，从而调整进入电堆2内的电解液流量。

例如，控制件5与第一阀门6连接，用于接收第一阀门6的工作参数，工作参数包括第一阀门6的开度。

在一些实施例中，液流电池还包括第二阀门7，第二阀门7上设有第九口71和第十口72，第九口71与第六口42连通，第十口72与第二口112连通。

可选地，第二阀门7设在第一泵4与第二口112的传输管路上，第九口71为第二阀门7的进口，第十口72为第二阀门7的出口，通过第二阀门7的设置可以调节第一泵4出口电解液的流速，从而控制电堆2内的电解液的流量。

例如，控制件5与第二阀门7连接，用于接收第二阀门7的工作参数，工作参数包括第二阀门7的开度。

在一些实施例中，检测件3与储存罐1可拆卸地相连。

可选地，检测件3为非接触检测，通过设在储存罐1的上方，当检测件3的检测精度不准确时，可以及时更换检测件3，通过可拆卸地连接方式，提高检测件3与储存罐1的便捷连接。

可选地，检测件3的数量可以设为多个，多个检测件3对储存罐1内的电解液的液位高度进行检测，通过多个检测件3的设置，可以提高检测件3对储存罐1内的电解液的检测高度，进而提高液流电池的漏液检测准确度。

在一些实施例中，检测件3为超声波液位计，超声波液位计的数据采集端朝向储存罐1的内部。

可选地，检测件3可以是由微处理器控制的数字液位仪表，例如检测件3为超声波检测器、超声波液位计，在测量中通过传感器发出超声波脉冲，声波脉冲经储存罐1内的电解液的液体表面反射后被传感器接收，通过将压电晶体转换成电信号，并由声波的发射和接收之间的时间来计算传感器到被测储存罐1内的电解液表面的距离。

例如，当检测件3为超声波液位计时，超声波液位计的数据采集端朝向储存罐1的内部对储存罐1内的电解液液位进行检测。

在一些实施例中，电堆2上设有接头23，接头23适于与外界连接。

可选地，电堆2的上设有接头23，接头23包括第一接头231和第二接头232，第一接头231为液流电池的输入端，第二接头232为液流电池的输出端。

当液流电池充电时，通过第一接头231和第二接头232与电源连通。当液流电池放电时，液流电池通过第一接头231和第二接头232对外供电。

在一些实施例中，电堆2内设有隔膜24。

具体地，隔膜24位于电堆2内部，用于隔开液流电池的正极和负极，而且通过隔膜24的设置使得电解液中的离子可以穿过隔膜24，有利于离子的扩散,从而提高电池的存储效率。

在一些实施例中，电堆2上设有第十一口25和第十二口26，储存罐1包括第一储存罐11和第二储存罐12，第二储存罐12的一端与第十一口25连通，第二储存罐12的另一端与第十二口26连通，且两个储存罐1位于隔膜24的两侧。

可选地，电堆2包括正极和负极，正极与第一储存罐11连通，负极与第二储存罐12连通，电堆2的正极上设有第三口21和第四口22，电堆2的负极设有第十一口25和第十二口26，第十一口25为电堆2负极的电解液进口，第二口112为电堆2负极的电解液出口，第十一口25与第二储存罐12的一端连通，第十二口26与第二储存罐12的另一端连通。

例如，第二储存罐12与电堆2的连通管路上设有第三阀门9，第三阀门9的进口与第二储存罐12的出口连通，第三阀门9的出口与第十一口25连通。第十二口26与第二储存罐12的连通管路上可以设第四阀门10和第二泵8，第二泵8的进口与第十二口26连通，第二泵8的出口与第四阀门10的进口连通，第四阀门10的出口与第二储存罐12的进口连通，用于使第二储液罐的电解液可以通过第三阀门9流入电堆2的负极中，通过第十二口26的设置，将电堆2负极的电解液通过第二泵8和第四阀门10传输至第二储存罐12，使第二储存罐12内的电解液在电堆2负极进行循环。

可选地，电堆2的正极和负极可以对换设置，即电堆2的负极上设有第三口21和第四口22，电堆2的正极上设第十一口25和第十二口26，具体以实际设置为准。

可以理解的是，当控制件对第一储存罐的漏液进行检测时，接收设置在第一储存罐上的检测件检测的数据和第一储存罐与电堆的循环回路上的第一泵的工作数据对第一储存罐进行检测，当控制件对第二储存罐的漏液进行检测时，接收设置在第二储存罐上的检测件检测的数据和第二储存罐与电堆的循环回路上的第二泵的工作数据对第二储存罐进行检测。

可选地，第二储存罐12的上方也可以设置检测件，在控制件5上设第三输入端和第四输入端，第三输入端与第二储存罐12上的检测件连接，接收第二储存罐12的液位数据，第四输入端与第二泵8连接，接收第二泵8的工作数据，对第二储存罐12是否漏液进行判断，提高液流电池的漏液检测准确度。

例如，隔膜24为离子交换膜。

例如，液流电池为全钒液流电池，通过VO2+/VO2+、V2+/V3+两对氧化还原电堆2的钒离子溶液分别作为正极和负极的活性物质，通过将电解液运输至电堆2内的正极室和负极室，使其与第一储存罐11和第二储存罐12构成的半液态的闭合回路中循环流动，并采用离子交换膜作为电堆2的隔膜24，电解质的溶液流过电极表面产生了电化学反应，从而实现全钒液流电池的充放电过程。

如图2-4所示，液流电池的第一状态为泵处于停止状态，且第一阀门和第二阀门的开度为零。液流电池的第二状态为变化状态时，即泵从停止至逐步运转或泵从稳定运转至停止。液流电池的第三状态为稳定运转。

当控制件对液流电池是否漏液进行检测时，控制件先判断液流电池的状态，即先判断液流电池处于第一状态或第二状态或第三状态，控制件内预设有第一阈值、第二阈值和第三阈值，控制件内预设有第二状态历史数据，即泵从停止到逐步运转时或泵从稳定运转至停止时液位变化数据，第二状态历史数据可以为最近一次的，最近一个月的、最近两个月的。

当液流电池处于第一状态时，即泵处于停止状态，且第一阀门和第二阀门处于关闭状态时，检测件不断地对储存罐内的电解液的液位高度进行检测以形成第一状态历史数据库，并从第一状态历史数据库中截取最近1min的液位数据，取其最大值为L1max，最小值为L1min，并计算差值△L1＝L1max-L1min，将△L1与第一阈值进行比较，若△L1小于第一阈值时，则表示储存罐内的液位正常，若否，则输出漏液报警。

例如，第一状态历史数据库可以采取检测件连续十分钟的检测数据，也可以采用检测件连续八分钟的检测数据。

当液流电池处于第二状态时，储存罐内的电解液可能会出现大幅度的波动，检测件持续对储存罐内的液体进行检测并记录实际液位变化，将实际液位变化与第二状态历史数据进行比较，若比较结果小于第二阈值，则表示储存罐内的液位正常，若否，则输出漏液报警。

例如，第二状态时，实际液位变化与历史第二状态的数据进行比较时，可以将实际液位变化的变化值与历史第二状态的数据进行比较，即实际液位变化的最大值和最小值的差值，与第二状态历史数据的最大值和最小值的差值进行比较，并将比较结果与第二阈值进行比较判断。

当液流电池处于第三状态时，即泵处于稳定运转状态，液流电池正在充电或正在放电，若泵的转速不发生变化时，检测件不断地对储存罐内的电解液的液位高度进行检测以形成第三状态历史数据库，若泵的转速发生变化时，则在泵的转速稳定1min后，检测件不断地对储存罐内的电解液的液位高度进行检测以形成第三状态历史数据库，并从第三状态历史数据库中截取的最近1min的液位数据中的最大值为L2max，最小值为L2min，并计算差值△L2＝L2max-L2min，将△L2与第三阈值进行比较，若△L2小于第三阈值时，则表示储存罐内的液位正常，若否，则输出漏液报警。

本实用新型实施例通过将泵的工作状态分为停止状态、变化状态和稳定运转状态，并与检测件的检测数据进行结合，实现多种情况下的检测程序，提高了液流电池的漏液检测的准确性。

本实用新型实施例通过实时数据与历史数据进行结合的判断，避免了储存罐内的液位正常波动下的误报警，提高了液流电池的漏液检测的可靠性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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系统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的限制。

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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内件的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种液流电池，其特征在于，包括：

储存罐，所述储存罐内适于放置电解液；

电堆，所述电堆的一端与所述储存罐的一端连通，所述电堆的另一端与所述储存罐的另一端连接；

检测件，所述检测件设在所述储存罐的外部，用于对所述储存罐内电解液的液位进行检测；

第一泵，所述第一泵设在所述电堆与所述储存罐之间，用于传输所述储存罐内的电解液；

控制件，所述控制件的一端与所述检测件相连，所述控制件的另一端与所述第一泵相连，所述控制件用于接收所述检测件和所述第一泵的数据。

2.根据权利要求1所述的液流电池，其特征在于，所述储存罐具有第一口和第二口，所述电堆具有第三口和第四口，所述第一口与所述第三口连通，所述第二口与所述第四口连通。

3.根据权利要求2所述的液流电池，其特征在于，所述第一泵包括第五口和第六口，所述第五口与所述第四口连通，所述第六口与所述第二口连通。

4.根据权利要求3所述的液流电池，其特征在于，还包括第一阀门，所述第一阀门上设有第七口和第八口，所述第七口与所述第一口连通，所述第八口与所述第三口连通。

5.根据权利要求4所述的液流电池，其特征在于，还包括第二阀门，所述第二阀门上设有第九口和第十口，所述第九口与所述第六口连通，所述第十口与所述第二口连通。

6.根据权利要求1所述的液流电池，其特征在于，所述检测件与所述储存罐可拆卸地相连。

7.根据权利要求1所述的液流电池，其特征在于，所述检测件为超声波液位计，所述超声波液位计的数据采集端朝向所述储存罐的内部。

8.根据权利要求1所述的液流电池，其特征在于，所述电堆上设有接头，所述接头适于与外界连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的液流电池，其特征在于，所述电堆内设有隔膜。

10.根据权利要求9所述的液流电池，其特征在于，所述电堆上设有第十一口和第十二口，所述储存罐包括第一储存罐和第二储存罐，所述第二储存罐的一端与所述第十一口连通，所述第二储存罐的另一端与所述第十二口连通，且两个所述储存罐位于所述隔膜的两侧。

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