[發(fā)明專利]全釩液流電池的余熱回收系統(tǒng)及全釩液流電池冷卻方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711208242.X
• 申請(qǐng)日: 2017-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN107732269B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宮繼禹;田魯煒;梁立中;韓濤;曾光;初一帆;劉宗浩;吳靜波;王洪博;劉靜豪;薩米·佩科拉;袁寒玲;楊一帆;劉曉江;荊棘靚;代小軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連熱電新能源應(yīng)用技術(shù)研究院有限公司;大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司;大連融科儲(chǔ)能裝備有限公司;奧林燃燒器（無錫）有限公司;大連冷凍機(jī)股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/008
• 分類號(hào): H01M8/008;H01M8/04007;H01M8/04029;H01M8/04701;H01M8/18
• 代理公司: 大連智高專利事務(wù)所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 劉斌

全釩液流電池的余熱回收系統(tǒng)及全釩液流電池冷卻方法，屬于液流電池領(lǐng)域，為了解決現(xiàn)有液流電池在放電階段進(jìn)行電解液冷卻占用調(diào)峰負(fù)荷的問題，且實(shí)現(xiàn)熱能的集中收集，技術(shù)要點(diǎn)是：包括用于監(jiān)測(cè)全釩液流電池充放電狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置，及于監(jiān)測(cè)裝置發(fā)出全釩液流電池為充電狀態(tài)的信號(hào)以啟動(dòng)的冷卻系統(tǒng)；所述冷卻系統(tǒng)以換熱方式對(duì)電解液儲(chǔ)罐中的電解液冷卻；所述余熱回收系統(tǒng)還包括對(duì)冷卻系統(tǒng)于電解液中獲取的熱量收集并存儲(chǔ)的蓄熱系統(tǒng)，效果是：可降低制冷機(jī)組功率及投資。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于液流電池領(lǐng)域，涉及一種大規(guī)模全釩液流電池的余熱回收系統(tǒng)及全釩液流電池冷卻方法。

背景技術(shù)

液流電池中電解液溫度過高將影響電池性能，還有可能導(dǎo)致電解液結(jié)晶，需進(jìn)行適當(dāng)冷卻。

由于放電階段，液流電池為放熱，因而現(xiàn)有的液流電池中電解液冷卻在放電階段進(jìn)行，然而，放電階段冷卻電解液會(huì)占用調(diào)峰負(fù)荷，降低了儲(chǔ)能電站調(diào)峰能力及儲(chǔ)能電站輸出功率。

而作為進(jìn)一步的技術(shù)問題，在現(xiàn)有電池運(yùn)行和電解液冷卻方式下，只是通過分散的工藝空調(diào)等設(shè)備對(duì)電解液進(jìn)行冷卻，或者大多是通過集裝箱模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)集裝箱都采用風(fēng)冷或水冷的實(shí)時(shí)冷卻的方式維持電解液的溫度。這樣的冷卻方式功耗較大，大致占電池總輸出功率的4-5％，因而降低了電池的輸出功率。并且目前的電解液冷卻的方式，對(duì)于電解液的熱量不能有效回收，造成能源浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有液流電池在放電階段進(jìn)行電解液冷卻占用調(diào)峰負(fù)荷的問題，并且實(shí)現(xiàn)電解液熱量回收，本發(fā)明提出如下技術(shù)方案：一種全釩液流電池的余熱回收系統(tǒng)，包括：用于監(jiān)測(cè)全釩液流電池充放電狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置，及于監(jiān)測(cè)裝置發(fā)出全釩液流電池為充電狀態(tài)的信號(hào)以啟動(dòng)的冷卻系統(tǒng)；所述冷卻系統(tǒng)以換熱方式對(duì)電解液儲(chǔ)罐中的電解液冷卻；所述余熱回收系統(tǒng)還包括對(duì)冷卻系統(tǒng)換取的電解液的熱量進(jìn)行收集的蓄熱系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，所述冷卻系統(tǒng)包括安裝于正極電解液儲(chǔ)罐的電解液循環(huán)管路，該管路上具有電解液循環(huán)泵及電解液換熱器，所述電解液換熱器的殼側(cè)為電解液，管側(cè)為若干并聯(lián)的制冷劑管內(nèi)的制冷工質(zhì)。

進(jìn)一步的，熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器通過所述制冷劑管路吸收電解液釋放的熱量，熱泵機(jī)組的冷凝器釋放熱量于蓄熱系統(tǒng)并由蓄熱系統(tǒng)存儲(chǔ)，所述的蓄熱系統(tǒng)為存儲(chǔ)蓄熱介質(zhì)的蓄熱罐。

進(jìn)一步的，熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器與冷凝器之間安裝有壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)可由控制裝置控制在全釩液流電池充電狀態(tài)啟動(dòng)、全釩液流電池放電狀態(tài)停止。

進(jìn)一步的，換熱器控制閥設(shè)置在電解液換熱器和/或熱泵機(jī)組的冷劑側(cè)，并與控制裝置連接。

進(jìn)一步的，所述的全釩液流電池的余熱回收系統(tǒng)還包括位于正極電解液儲(chǔ)罐的一側(cè)的負(fù)極電解液儲(chǔ)罐，該負(fù)極電解液儲(chǔ)罐的電解液循環(huán)管路上具有電解液循環(huán)泵，且電解液循環(huán)泵的下游連接電堆，電堆回連于負(fù)極電解液儲(chǔ)罐。

進(jìn)一步的，在蒸發(fā)器與冷凝器之間的連接管路上安裝截止閥，在截止閥與蒸發(fā)器之間的連接管路上安裝膨脹閥，在截止閥與冷凝器之間的連接管路上安裝止回閥。

進(jìn)一步的，測(cè)溫裝置設(shè)置在正極電解液儲(chǔ)罐的電解液循環(huán)泵的入口處。

進(jìn)一步的，一種所述的全釩液流電池的余熱回收系統(tǒng)的全釩液流電池冷卻方法，冷卻系統(tǒng)于全釩液流電池充電階段對(duì)電解液進(jìn)行制冷，并于放電階段停止制冷以形成充電階段的分時(shí)制冷。

進(jìn)一步的，所述制冷為集中制冷，溫度控制方法如下：S1.根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)確定單次循環(huán)溫升特性曲線得到電解液的溫升特性曲線；S2.電池開始充電后，確定電池現(xiàn)有蓄電量，根據(jù)電池蓄電量、電解液初始溫度、電池運(yùn)行控制溫度，對(duì)電解液的溫升特性曲線查詢以得出剩余充電時(shí)間及電池完全放電結(jié)束后的電解液放電后溫度；S3.根據(jù)公式求得電池充電過程中需要冷卻的熱量，公式如下：

Q＝(T1-T2)×C×V；