[發明專利]全釩液流電池荷電狀態的實時監測方法及系統

有效

• 申請號: 201710894041.3
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN109585883B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 張宇;張華民;鄒毅;陳偉;王曉麗;李春來;郭樹峰;李正曦
• 申請（專利權）人: 大連融科儲能技術發展有限公司;國網青海省電力公司電力科學研究院;國網青海省電力公司
• 主分類號: H01M8/04537
• 分類號: H01M8/04537;H01M8/18
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 劉斌

全釩液流電池荷電狀態的實時監測方法及系統，屬于液流電池技術領域，解決的問題是提高現有全釩液流電池系統荷電狀態計算精確的問題，技術要點是：由各位置的開路電壓計算對應位置的荷電狀態，分別將電堆內電解液體積、循環管路電解液體積、儲罐內電解液體積在總電解液體積中的占比作為各對應位置的荷電狀態權重系數以計算全釩液流電池荷電狀態，效果是：對液流電池系統的SOC監測形成了具體的量化公式，能更直接且精準的表達出電池系統的荷電狀態水平。

技術領域

本發明屬于液流電池技術領域，涉及一種全釩液流電池荷電狀態的實時監測方法。

背景技術

荷電狀態(SOC)是體現電池電量狀態的參數，是電池系統實現精確控制和管理的最直接依據，也是液流電池最為重要的參數之一，實時準確的荷電狀態對于保證電池系統高可靠性運行、提高電池使用效果、以及延長電池壽命均有著至關重要的作用。

荷電狀態的實時、準確監測對電池系統的穩定和高效運行起著至關重要的作用。如果監測的不實時，會造成系統充放電管理控制不同步，會增大系統管理的不均衡以及增加系統過充放電的機率；如果監測不準確，會造成系統電量利用的不充分，即實際有容量，但監測顯示已經無可用容量的情況，或者造成系統使用過度，即已經沒有容量，但監測顯示仍有容量，導致過充放電，對系統壽命造成損害。

目前荷電狀態的監測大多通過監測電池檢測正負極開路電壓差，即在電池系統的正負極管路上另外引出一支路加配一個SOC電池(檢測電壓差)，通過支路監測電壓來反應SOC利用正負極電壓差與電池荷電狀態有的對應曲線，反映SOC。這種技術由于通過外引小管徑支路進行soc的監測，在系統不同流量運行條件下，電壓顯示的結果與主管路的溶液狀態還是有滯后現象，特別在低流量情況下，造成最終監測的SOC與實際的溶液實際情況有滯后現象。

中國發明專利申請CN 105572594 A是申請人的再先申請，其公開了一種液流電池系統荷電狀態監測方法及其系統，通過不同位置放置SOC監測電池，并根據液流電池系統功率與流量的比值限縮各位置SOC加權系數的方法獲得各系數的一個范圍值，可以一定程度上提高SOC計算的精確性，然而限縮過程較為復雜，沒有具體量化的公式，在如大功率/小容量以及小功率/大容量的電池系統中，SOC計算的不準確性增加，具有局限性。

發明內容

為了解決提高現有全釩液流電池系統荷電狀態計算精確的問題，本發明提出如下技術方案：

一種全釩液流電池荷電狀態的實時監測方法，在全釩液流電池系統的正、負極主管路的電堆入口處，正、負極主管路的電堆出口處以及正、負極儲罐內分別設置含有同樣參比電極的電壓監測電極以對正、負極主管路的電堆入口處，正、負極主管路的電堆出口處以及正、負極儲罐的開路電壓監測，并由各位置的開路電壓計算對應位置的荷電狀態，分別將電堆內電解液體積、循環管路電解液體積、儲罐內電解液體積在總電解液體積中的占比作為各對應位置的荷電狀態權重系數以計算全釩液流電池荷電狀態。

進一步的，對開路電壓監測的方法如下：由各電壓監測電極實時獲取：正極主管路的電堆入口處電壓E_正進；正極主管路的電堆出口處電壓E_正出；負極主管路的電堆入口處電壓E_負進；負極主管路的電堆出口處電壓E_負出；正極儲罐內垂直方向的平均電壓E_正罐；負極儲罐內垂直方向的平均電壓E_負罐；并由此計算：正、負極主管路的電堆入口處的電壓差E_正進-E_負進；正、負極主管路的電堆出口處的電壓差E_正出-E_負出；正、負極儲罐的垂直方向的平均電壓差E_正罐-E_負罐；將上述各電壓差作為各對應位置的開路電壓。

進一步的，由各開路電壓得到對應的荷電狀態的方法是：根據下式畫出開路電壓OCV對應的荷電狀態SOC的經驗曲線，通過OCV-SOC經驗曲線得到各OCV對應的SOC值；