CN220189708U - 一种共享容量式并行充放电的全钒液流电池储能循环系统 - Google Patents

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亢佃文
申华
林友斌
杨霖霖
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Abstract

本实用新型公开一种共享容量式并行充放电的全钒液流电池储能循环系统,目的是解决现有储能系统充电和放电操作不可同时进行,无法满足需求的技术问题,技术方案为:包括管路循环系统、正极容量单元、负极容量单元和电池管理系统;管路循环系统两套正极电解液管道和负极电解液管道分别连接正极容量单元和负极容量单元,通过电池管理系统控制正负极电解液的循环,可实现容量共享,并行充放电的操作。本实用新型可按定制化充放电功率对充电电堆和放电电堆进行区分,充电循环系统和放电循环系统相互独立运行,而又共享容量系统中的电解液。

Description

一种共享容量式并行充放电的全钒液流电池储能循环系统
技术领域
本实用新型涉及全钒液流电池技术领域,尤其涉及一种共享容量式并行充放电的全钒液流电池储能循环系统。
背景技术
液流电池作为储能技术的一种,具有功率和容量可分别调控,充放电响应迅速,高可靠性,高安全性,寿命长等优势而备受人们的关注和重视。
专利文件CN114744237A技术中的侧重点在于循环系统中的温控装置,专利文件CN218827284U中侧重点在于对一种全钒液流电池储能系统中的储液罐部件进行描述,而未涉及循环系统,专利文件CN115483409A中侧重点在于共享容量的户用型储能系统,但功能上未对并行充放电或者充放电并行有所涉及。现有公开技术文件中未涉及在储能系统中共享容量单元的情况下可同时进行充放电操作的内容。
综上所述,现有的全钒液流电池储能技术中,充电操作和放电操作不可同时进行,在用户需求多样化的今天,现有技术无法满足对应的用户需求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种共享容量式并行充放电的全钒液流电池储能循环系统,以解决上述技术问题。
本实用新型为解决上述技术问题,采用以下技术方案来实现:
一种共享容量式并行充放电的全钒液流电池储能循环系统,包括管路循环系统、正极容量单元、负极容量单元和电池管理系统;
所述管路循环系统包括两套正极电解液管道和两套负极电解液管道,所述两套负极电解液管道平行设置,总体呈“匚”字型,负极电解液管道的下端设有第一负极进液接口和第二负极进液接口,上端设有第一负极回液接口和第二负极回液接口,所述两套正极电解液管道平行设置,总体呈与负极电解液管道开口相反的“匚”字型,下端设有第一正极进液接口和第二正极进液接口,上端设有第一正极回液接口和第二正极回液接口,所述两套正极电解液管道和两套负极电解液管道中部均连接有循环泵;
所述正极容量单元包括电解液储罐,内部储存有正极电解液,电解液储罐内设有回液管和出液管,所述负极容量单元与正极容量单元的结构相同。
优选的,所述正极电解液管道和负极电解液管道上靠近管口处均设有排液阀,所述管道与管道的连接处设有膨胀节,管道弯曲点高处设有过滤器与排气阀,每条管道的中部设有压力表、温度传感器、压力传感器和流量计,所述电池管理系统分别与压力表、温度传感器、压力传感器和流量计电气连接。
优选的,所述电解液储罐的顶面上设有排气口,一侧侧壁上部设有第一回液口和第二回液口,同侧侧壁下部设有第一出液口和第二出液口,所述回液管包括水平的环形管和若干个竖直管,所述水平环形管设置在电解液储罐内的上部,且通过组合管与第一回液口、第二回液口连接,所述水平环形管的四周下部均匀连通若干个竖直管,所述若干个竖直管侧壁上开设有若干个排液孔,所述出液管水平设置在电解液储罐内底部,侧壁上均匀开设有若干个吸液孔,所述出液管通过组合管与第一出液口和第二出液口连接,所述回液管与出液管的端部均设有端盖。
优选的,所述正极容量单元电解液储罐的第一出液口、第二出液口分别与第一正极进液接口、第二正极进液接口连接,所述第一回液、第二回液口分别与第一正极回液接口、第二正极回液接口连接。
优选的,所述负极容量单元电解液储罐的第一出液口、第二出液口分别与第一负极进液接口、第二负极进液接口连接,所述第一回液口、第二回液口分别与第一负极回液接口、第二负极回液接口连接。
优选的,所述回液管、出液管的组合管采用“Z”字型或者“十”字型中的任一形状。
优选的,所述电解液储罐的第一回液口一旁设有两个备用口,所述电解液储罐的外侧壁上水平均匀设有若干条加强筋。
本实用新型的有益效果是:
1、本实用新型可按定制化充放电功率对充电电堆和放电电堆进行区分,充电循环系统和放电循环系统相互独立运行,而又共享容量系统中的电解液;
2、本实用新型储液罐中的进液管和回液管可以使含有两个出口的整体式,也可每个进出口独立做一套管路;
3、本实用新型的管路循环系统中设置了膨胀节、过滤器、排气阀、排液阀等,便于后期维护,另外还设置了压力传感器、温度传感器、流量计、压力表等用于现场及远程控制的仪器仪表。电池管理系统可根据各仪器仪表回传的数据综合分析后,在上级控制系统的调度下控制进行相应的充电操作和放电操作或充放电同时操作。
附图说明
图1为本实用新型的管路连接结构示意图;
图2为本实用新型的储液罐结构示意图;
图3为本实用新型的回液管结构示意图;
图4为本实用新型的出液管结构示意图;
附图标记:1、正极电解液管道;2、负极电解液管道;3、循环泵;4、过滤器;5、排液阀;6、排气阀;7、膨胀节;8、压力表;9、温度传感器;10、压力传感器;11、流量计;12、第一负极进液接口;13、第二负极进液接口;14、第一负极回液接口;15、第二负极回液接口;16、第一正极进液接口;17、第二正极进液接口;18、第一正极回液接口;19、第二正极回液接口;20、第一出液口;21、第二出液口;22、第一回液口;23、第二回液口;24、排气口;25、备用口;26、加强筋;27、回液管;28、排液孔;29、出液管;30、吸液孔。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施例和附图,进一步阐述本实用新型,但下述实施例仅仅为本实用新型的优选实施例,并非全部。基于实施方式中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例,都属于本实用新型的保护范围。
下面结合附图描述本实用新型的具体实施例。
如图1-4示,一种共享容量式并行充放电的全钒液流电池储能循环系统,包括管路循环系统、正极容量单元、负极容量单元和电池管理系统;
所述管路循环系统包括两套正极电解液管道1和两套负极电解液管道2,所述两套负极电解液管道2平行设置,总体呈“匚”字型,负极电解液管道2的下端设有第一负极进液接口12和第二负极进液接口13,上端设有第一负极回液接口14和第二负极回液接口15,所述两套正极电解液管道1平行设置,总体呈与负极电解液管道2开口相反的“匚”字型,下端设有第一正极进液接口16和第二正极进液接口17,上端设有第一正极回液接口18和第二正极回液接口19,所述两套正极电解液管道1和两套负极电解液管道2中部均连接有循环泵3;
所述正极容量单元包括电解液储罐,内部储存有正极电解液,电解液储罐内设有回液管27和出液管29,所述负极容量单元与正极容量单元的结构相同。
所述正极电解液管道1和负极电解液管道2上靠近管口处均设有排液阀5,所述管道与管道的连接处设有膨胀节7,管道弯曲点高处设有过滤器4与排气阀6,每条管道的中部设有压力表8、温度传感器9、压力传感器10和流量计11,所述电池管理系统分别与压力表8、温度传感器9、压力传感器10和流量计11电气连接,电池管理系统通过读取并分析温度传感器、压力传感器和流量计的示数,监测储能系统中电解液的状态从而对储能系统进行控制,两套循环系统管路相互独立,作为配合,容量单元中也设计相应的管路用于和外界两套系统管路分别进行连接实现容量共享。
所述电解液储罐的顶面上设有排气口24,一侧侧壁上部设有第一回液口22和第二回液口23,同侧侧壁下部设有第一出液口20和第二出液口21,第一回液口22一旁设有两个备用口25,外侧壁上水平均匀设有若干条加强筋26,正极容量单元电解液储罐的第一出液口20、第二出液口21分别与第一正极进液接口16、第二正极进液接口17连接,负极容量单元电解液储罐的第一出液口20、第二出液口21分别与第一负极进液接口12、第二负极进液接口13连接,正极容量单元电解液储罐的第一回液口22、第二回液口23分别与第一正极回液接口18、第二正极回液接口19连接,正极容量单元电解液储罐的第一回液口22、第二回液口23分别与第一负极回液接口14、第二负极回液接口15连接,所述回液管27包括水平的环形管和若干个竖直管,所述水平环形管设置在电解液储罐内的上部,且通过“Z”字型组合管与第一回液口22、第二回液口23连接,所述水平环形管的四周下部均匀连通若干个竖直管,所述若干个竖直管侧壁上开设有若干个排液孔28,所述出液管29水平设置在电解液储罐内底部,侧壁上均匀开设有若干个吸液孔30,所述出液管29通过“Z”字型组合管与第一出液口20和第二出液口21连接,所述回液管27与出液管29的端部均设有端盖。
所述回液管27、出液管29的组合管还可以采用“十”字型形状结构。
本实用新型的运行过程:
在实际运行中,发电侧通过变压器经过单向充电PCS和充电电堆相连接,而放电电堆则通过单向放电PCS经过变压器与电网侧进行连接。BMS通过控制单向充电PCS和单向放电PCS实现系统的充放电功能。
运行时,电池管理系统BMS控制启动循环泵3,使得正极容量单元电解液储罐中的电解液从吸液孔30进入出液管29中,然后通过第一出液口20、第二出液口21经过第一正极进液接口16、第二正极进液接口17进入管路循环系统,然后从第一正极回液接口18、第二正极回液接口19经过第一回液口22、第二回液口23进入正极容量单元电解液储罐中的回液管27,正极电解液在水平环形管中流入竖直管,然后从排液孔28中流出进入电解液储罐中,形成正极电解液的循环;
负极容量单元电解液储罐中的负极电解液从吸液孔30进入出液管29中,负极电解液从第一出液口20、第二出液口21经过第一负极进液接口12和第二负极进液接口13进入管路循环系统,然后从第一负极回液接口14、第二负极回液接口15经第一回液口22、第二回液口23进入负极容量单元电解液储罐中的回液管27,负极电解液在水平环形管中流入竖直管,然后从排液孔28中流出进入电解液储罐中,形成负极电解液的循环;
当BMS或上级控制系统判断系统需要充放电同时操作时,充电系统和放电系统的循环泵会同时运行,正负极电解液可以同时循环,实现同时充放电操作。
电解液循环过程中,电池管理系统BMS可以实时获取压力表8、温度传感器9、压力传感器10、流量计11等仪表的数据,监测储能系统中电解液的状态从而对储能系统进行控制。
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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解,本实用新型不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例,并不用来限制本实用新型,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种共享容量式并行充放电的全钒液流电池储能循环系统,其特征在于,包括管路循环系统、正极容量单元、负极容量单元和电池管理系统;
所述管路循环系统包括两套正极电解液管道(1)和两套负极电解液管道(2),所述两套负极电解液管道(2)平行设置,总体呈“匚”字型,负极电解液管道(2)的下端设有第一负极进液接口(12)和第二负极进液接口(13),上端设有第一负极回液接口(14)和第二负极回液接口(15),所述两套正极电解液管道(1)平行设置,总体呈与负极电解液管道(2)开口相反的“匚”字型,下端设有第一正极进液接口(16)和第二正极进液接口(17),上端设有第一正极回液接口(18)和第二正极回液接口(19),所述两套正极电解液管道(1)和两套负极电解液管道(2)中部均连接有循环泵(3);
所述正极容量单元包括电解液储罐,内部储存有正极电解液,电解液储罐内设有回液管(27)和出液管(29),所述负极容量单元与正极容量单元的结构相同。
2.根据权利要求1所述的一种共享容量式并行充放电的全钒液流电池储能循环系统,其特征在于,所述正极电解液管道(1)和负极电解液管道(2)上靠近管口处均设有排液阀(5),所述管道与管道的连接处设有膨胀节(7),管道弯曲点高处设有过滤器(4)与排气阀(6),每条管道的中部设有压力表(8)、温度传感器(9)、压力传感器(10)和流量计(11),所述电池管理系统分别与压力表(8)、温度传感器(9)、压力传感器(10)和流量计(11)电气连接。
3.根据权利要求1所述的一种共享容量式并行充放电的全钒液流电池储能循环系统,其特征在于,所述电解液储罐的顶面上设有排气口(24),一侧侧壁上部设有第一回液口(22)和第二回液口(23),同侧侧壁下部设有第一出液口(20)和第二出液口(21),所述回液管(27)包括水平的环形管和若干个竖直管,所述水平环形管设置在电解液储罐内的上部,且通过组合管与第一回液口(22)、第二回液口(23)连接,所述水平环形管的四周下部均匀连通若干个竖直管,所述若干个竖直管侧壁上开设有若干个排液孔(28),所述出液管(29)水平设置在电解液储罐内底部,侧壁上均匀开设有若干个吸液孔(30),所述出液管(29)通过组合管与第一出液口(20)和第二出液口(21)连接,所述回液管(27)与出液管(29)的端部均设有端盖。
4.根据权利要求3所述的一种共享容量式并行充放电的全钒液流电池储能循环系统,其特征在于,所述正极容量单元电解液储罐的第一出液口(20)、第二出液口(21)分别与第一正极进液接口(16)、第二正极进液接口(17)连接,所述第一回液口(22)、第二回液口(23)分别与第一正极回液接口(18)、第二正极回液接口(19)连接。
5.根据权利要求3所述的一种共享容量式并行充放电的全钒液流电池储能循环系统,其特征在于,所述负极容量单元电解液储罐的第一出液口(20)、第二出液口(21)分别与第一负极进液接口(12)、第二负极进液接口(13)连接,所述第一回液口(22)、第二回液口(23)分别与第一负极回液接口(14)、第二负极回液接口(15)连接。
6.根据权利要求3所述的一种共享容量式并行充放电的全钒液流电池储能循环系统,其特征在于,所述回液管(27)、出液管(29)的组合管采用“Z”字型或者“十”字型中的任一形状。
7.根据权利要求3所述的一种共享容量式并行充放电的全钒液流电池储能循环系统,其特征在于,所述电解液储罐的第一回液口(22)一旁设有两个备用口(25),所述电解液储罐的外侧壁上水平均匀设有若干条加强筋(26)。
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