[發明專利]一種減小甚至消除全釩液流儲能電池系統漏電電流的方法

有效

• 申請號: 201110186836.1
• 申請日: 2011-07-05
• 公開（公告）號: CN102867975A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 張華民;馬相坤;邢楓;王曉麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所;大連融科儲能技術發展有限公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明涉及一種減小全釩液流儲能電池系統漏電電流的方法。?

背景技術

全釩液流儲能電池作為一類新型的電能儲存裝置，至少由以下幾部分組成：電池模塊、電解液及儲罐以及電解液供應系統等。電池模塊由數十至數百節單電池按照壓濾機方式組裝而成；正、負極電解液分別儲存在兩個儲罐中，并分別由泵驅動流經電池的正、負極進行電化學反應，實現充放電。每個電池模塊的輸出功率由電極面積和單電池節數決定，而電池系統的儲能容量由電解液的體積和濃度決定，因此，電池系統的輸出功率和儲能容量可獨立設計。全釩液流儲能電池與其他化學儲能技術相比在規模化上存在獨特的優勢：能量轉換效率高，可達70％～80％；蓄電容量大，系統設計靈活；可靠性高，可深度放電90％以上，以及運行維護費用低和環境友好，此外在成本、效率和安全等方面也具有突出的優點，因而是大規模儲能技術的首選之一。?

全釩液流儲能電池系統中所有子系統的電池模塊之間常常采用串聯的電路連接方式來工作，是一種典型的高壓體系。一個子系統構成的全釩液流儲能電池系統如圖1所示，而每個子系統的電池模塊的液路連接方式常采用多個電池模塊共用一個公用管路供應電解液，這樣的電解液供應方式是一種統一供應電解液給各電池模塊的方法，即電解液由泵驅動從電解液進口總管流入支路管道進入各電池模塊，再從支路管道出口匯流進出口總管返回電解液儲罐中。傳統的電池模塊電路連接方式如圖2所示，從圖中可知，由于各電池模塊之間串聯連接，各電池模塊之間存在電壓差；公用管道和支流部分相互連通且充滿電解液，而電解液是離子導體，因此在電池的充放電過程中一部分電流會通過電解液總管和支路，與電池模塊一起構成電回路，從而產生漏電電流。由此可知，產生漏電電流主要有兩方面因素：一是必須要有充滿電解液的公用管路；二是連通電池模塊的公用管路內必須有電壓。只有同時滿足上面兩個條件才會產生漏電電流。產生的漏電電流會降低電池的電流效率：在電池的充電過程中，漏電電流通過公用管道在電池內部做無用功。在電池放電時，漏電電流又會消耗一部分能量，削弱電路中的電流。因此人們常常采取各種措施來減小甚至消除漏電電流。在實際使用當中，常采用的方法是消除電解液公用通道或將其打斷，但這類方法只能減弱漏電電流，并不能完全將其消除。另外，也有提出在公用管路通入保護電流的方法來消除漏電電流。?

如圖2和3中所示的由多個子系統構成的大規模全釩液流儲能電池系統，通過各子系統內和各子系統之間電池模塊不同的電路連接方?式來達到系統要求的電壓以及功率。這類大規模液流儲能電池系統中的漏電電流比單一系統的危害要大，漏電電流可能成倍增加，嚴重影響電池系統的電流效率。因而在大規模的全釩液流儲能電池系統中更應該想方設法消除或者減弱漏電電流造成的不利影響。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種減小全釩液流儲能電池系統漏電電流的方法，通過在各子系統上連接各電池模塊的公用管路上制造電壓等壓點，來減小甚至消除漏電電流。?

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：?

一種減小全釩液流儲能電池系統漏電電流的方法，在各子系統中連接各電池模塊上采用電路上并聯的方式制造公用管路上電壓等壓點。?

所述減小全釩液流儲能電池系統漏電電流的方法，由m個完全相同且能夠獨立完成充放電的電池子系統構成；每個子系統包括正極電解液儲罐、負極電解液儲罐、循環泵、電池模塊和管路，每個子系統中的電池模塊均為k個，其中m≥1，k≥2；?

當m＝1時，子系統中的各電池模塊的電路通過并聯方式連接；?

當m≥2時，從每個子系統中任取p個電池模塊組成串聯電路，再在每個子系統的k-p個剩余電池模塊中任取p個電池模塊，同樣組成串聯電路，以此類推，每次從每個子系統剩余的電池模塊中取出p個電池模塊，并將這些電池模塊組成串聯電路，直至將每個子系統中的電池模塊全部用電路連接，最終將這些具有相同電池模塊數量的、電路連接方式完全一致的串聯電路組成并聯電路，其中1≤p≤k，k為p的整數倍。?

每個子系統中的正極電解液儲罐和負極電解液儲罐分別通過各自的循環泵經過管路與電池模塊相連通；各子系統之間沒有液路上的管路連接，只有電路連接。?

電解液供應方式是一種統一供應電解液給各電池模塊的方法，即電解液由泵驅動從電解液進口總管流入支路管道進入各電池模塊，再從支路管道出口匯流進出口總管返回電解液儲罐中。?

全釩液流儲能電池系統允許的漏電電流大小由系統要求的電流效率決定；?

當全釩液流儲能電池系統要求完全消除漏電電流時，p取1；?