[發明專利]一種全釩液流儲能電池堆控制系統

無效

• 申請號: 201110430570.0
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN102427140A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 禹爭光;邱述林;鄭謙;薛慧婷;張建普;陳明東
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方汽輪機有限公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務所 51106
• 代理人: 劉克勤;段雪茵

技術領域

本發明涉及一種化學儲能電池，尤其涉及一種全釩液流電池堆控制系統。

背景技術

電能是信息社會最重要的、不可或缺的二次能源，是經濟可持續發展和社會進步的保障。風能、太陽能和潮汐能等可再生能源被認為是未來電能的有效來源，在世界范圍內正日益得到關注。為保證可再生能源發電系統的穩定供電，應以蓄電儲能的方式加以調節。全釩氧化還原液流電池（簡稱釩電池）是一種新型的綠色環保儲能電池，它具有耐大電流充放電，容量易于調整，可以實現瞬間充電，壽命長等諸多優點，因此在固定式儲能方面具有廣闊的前景，引起了許多研究機構和能源企業的關注。

由于釩電池是個電化學反應裝置，其工作狀態變化較大，原輔料又包含有毒害化學物質，為了滿足負載對電池功率的要求，提供給負載性能穩定的電源，需要對電池的反應電解液的溫度、壓強、流量和儲液罐液位等直接進行實時控制，才能保證釩電池可靠有效地運行，和電池堆運行安全。但是，目前還沒有這樣一個有效的控制系統，嚴重影響了釩電池堆的實用性和產業化進程。

發明內容

本發明提供了一種能夠按照電池功率的運行要求，對電池中反應電解液的溫度、壓強、流量、充放電電壓、電流等直接進行實時控制的全釩液流電池堆控制系統。

本發明主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種全釩液流電池堆控制系統，所述電池堆由若干個串聯的全釩液流單電池構成，電池堆外設置有正電解液儲液罐和負電解液儲液罐，正電解液儲液罐和負電解液儲液罐分別通過正進液管路和負進液管路向單電池輸入電解液、通過正出液管路和負出液管路將單電池內多余的電解液返出，所述控制系統包括主控制器單元、傳感器、數據采集單元、執行單元和流體泵：

傳感器，用于測量電池堆反應時的實時工作參數；

數據采集單元，接受傳感器的實時工作參數，將其轉換為數字信號后、發送至主控制單元；

主控制單元，接收數字信號、并對其進行邏輯運算后，輸出控制信號至執行單元；

執行單元，接受控制信號，驅動流體泵工作；

流體泵是兩個、分別設置在正進液管路和負進液管路上，用于控制正電解液和負電解液的流量。

所述單電池由雙極板、正極集電極、質子膜、負極集電極和雙極板構成。

所述傳感器包括：正儲液罐液位傳感器和負儲液罐液位傳感器，正進液管路、負進液管路、正出液管路和負出液管路上分別設置有：流量傳感器、壓強傳感器和溫度傳感器，每個單電池上設置有電壓傳感器。

所述數據采集單元包括：1）與多個傳感器相連的模/數轉換模塊；2）與單電池上設置的電壓傳感器相連的電壓巡檢儀。

所述主控制器單元包括：作為上位機的計算機PC和作為下位機的可編程控制器PLC，它們通過專用電纜相連接。

所述計算機PC硬件上至少包括顯示器和數據儲存介質，通過編寫程序實現如下功能：1）與下位機PLC進行實時通訊；2）實時顯示出電池堆運行狀態數據；3）數據邏輯計算；4）保存所有數據到文件。

所述可編程控制器PLC內部需進行程序編制，程序功能至少包括：1）接收上位機指令和數據交換；2）收集模/數轉換模塊數據，對收集數據平均計算；3）通過收集數據與初始設定值進行邏輯運算后，給出相應指示報警燈信號；4）在PC機不通訊或不工作時，也能驅動電池堆完成充放電基本功能。

所述執行單元包括：1）與流體泵電機相連的變頻器；?2）與多個指示報警燈相連的可編程控制器I/O模塊。

所述可編程控制器I/O模塊通過總線方式與變頻器、指示報警燈相連接，該總線方式可以是RS-485總線方式、控制器局域網總線或可編程控制器內部總線中一種或多種混合總線方式。

本發明的創新的使用效果是：本發明解決了全釩液流電池堆工作狀態變化較大，不能提供給負載性能穩定的電源，無法滿足負載對電池功率的要求，防范電池堆過充和過放以及單個單電池電壓過高造成電池堆損毀等安全技術問題。能夠實時采集電池堆電壓、電流和充放電狀態，以及正負電解液流量、壓強、進出口溫度，由主控制器對這些數據進行綜合的分析和處理，根據電池堆實時工作狀態，作出判斷，發出控制信號，控制正負電解液流體泵轉速從而控制電解液流量，還控制報警指示燈開關，使電池堆穩定可靠、安全地運行，達到理想的電池性能，確保提供給負載性能穩定的符合要求的電源，從而提高全釩液流電池堆電池的實用價值和市場價值。

附圖說明

圖1是本發明的一種系統連接結構示意圖。

圖2是本發明的一種電連接原理框圖。