[實(shí)用新型]全釩液流電池儲(chǔ)能電站儲(chǔ)液罐氣體在線控制裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720652309.8
• 申請(qǐng)日: 2017-06-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206864551U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李愛(ài)魁;王茜;劉婭婷;王偉;袁曉冬;馮萬(wàn)興;周盛;馬躍江;蔡煒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司;國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H01M8/04276
• 分類號(hào): H01M8/04276;H01M8/0444;H01M8/04791;H01M8/18
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 張惠玲

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電池儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，特指全釩液流電池儲(chǔ)能電站儲(chǔ)液罐氣體在線控制裝置。

背景技術(shù)

全釩液流電池是一種新型大容量?jī)?chǔ)能電池，具有能量轉(zhuǎn)換效率高、運(yùn)行安全、功率和容量可獨(dú)立設(shè)計(jì)、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可作為電網(wǎng)抽水蓄能調(diào)峰儲(chǔ)能裝置的補(bǔ)充，在新能源接入、智能電網(wǎng)建設(shè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

全釩液流電池是將不同價(jià)態(tài)的釩離子溶液分別作為正極和負(fù)極的活性物質(zhì)，儲(chǔ)存在各自的電解液儲(chǔ)罐中。正極電解液是V(V)和V(IV)的硫酸溶液，負(fù)極電解液是V(III)和V(II)的硫酸溶液。在電池運(yùn)行過(guò)程中，電解液中的空氣敏感離子易被氧化，造成正、負(fù)極電解液釩離子綜合價(jià)態(tài)升高，使電池充電容量下降，電池循環(huán)壽命縮短。

專利CN101989660B公開(kāi)了一種全釩液流儲(chǔ)能電池封閉式電解液儲(chǔ)液罐的排氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)用管路溝通封閉式正、負(fù)極電解液儲(chǔ)液罐上部氣室，使其壓力平衡。在管路中間設(shè)置壓力表和氣體釋放閥，當(dāng)儲(chǔ)液罐上部氣室壓力超過(guò)設(shè)定值，氣體釋放閥會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，向大氣排氣，使封閉式電解液儲(chǔ)液罐的上部氣室的壓力不再升高，保證電解液儲(chǔ)液罐安全可靠地工作，但隨著充放電過(guò)程的進(jìn)行，儲(chǔ)液罐內(nèi)產(chǎn)生的O₂、H₂和CO₂等敏感氣體會(huì)隨著電解液流動(dòng)循環(huán)，聚集在儲(chǔ)液罐上部氣室內(nèi)，將電解液中空氣敏感離子氧化，而且采用封閉式儲(chǔ)液罐，上部氣室壓力的不斷升高會(huì)對(duì)罐體強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。

專利CN105428680A公開(kāi)了一種釩電池電解液儲(chǔ)存裝置，該裝置包括：正極電解液儲(chǔ)存罐和負(fù)極電解液儲(chǔ)液罐，一個(gè)內(nèi)部充有惰性氣體的氣壓平衡裝置，氣壓平衡裝置連接設(shè)置一個(gè)氣壓感應(yīng)控制開(kāi)關(guān)，該實(shí)用新型的積極效果：用惰性氣體平衡裝置來(lái)平衡正負(fù)極電解液之間的氣壓，同時(shí)，惰性氣體保護(hù)電解液中的釩離子不被氧化，但由于缺乏對(duì)惰性氣體的精細(xì)化控制，存在大量保戶氣體浪費(fèi)的問(wèn)題，而且在運(yùn)行過(guò)程中，存在O₂、H₂和CO₂等敏感氣體析出，無(wú)法將其從儲(chǔ)液罐排除。

專利CN206002504U公開(kāi)了一種用于全釩液流電池儲(chǔ)液罐的氣體在線檢測(cè)裝置，通過(guò)連接在儲(chǔ)液罐上的氣體在線檢測(cè)機(jī)構(gòu)，能在通入惰性保護(hù)氣體驅(qū)趕儲(chǔ)液罐內(nèi)空氣的過(guò)程中，對(duì)罐中氣體進(jìn)行檢測(cè)與分析，準(zhǔn)確控制保護(hù)氣體的用量，避免氣體浪費(fèi)。但該專利提供的方法是通過(guò)手動(dòng)控制儲(chǔ)液罐上閥門開(kāi)閉進(jìn)行排氣，在大容量全釩液流電池儲(chǔ)能電站應(yīng)用中，由于儲(chǔ)液罐數(shù)量較多，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)電站內(nèi)每個(gè)儲(chǔ)液罐的手動(dòng)控制。在實(shí)際全釩液流電池儲(chǔ)能電站應(yīng)用工況中，還是采用惰性氣體對(duì)儲(chǔ)液罐電解液進(jìn)行保護(hù)，但是要對(duì)惰性氣體的用量實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的自動(dòng)控制，因此還需要先進(jìn)的氣體在線控制方法及裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)以上問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了全釩液流電池儲(chǔ)能電站儲(chǔ)液罐氣體在線控制裝置，采用氣體檢測(cè)裝置在線檢測(cè)儲(chǔ)液罐內(nèi)敏感氣體含量，并通過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣閥和出氣閥的自動(dòng)控制，準(zhǔn)確控制保護(hù)氣體用量，避免惰性氣體浪費(fèi)，并能更好地保護(hù)電解液，提高全釩液流電池的能量效率，延長(zhǎng)使用壽命，從而降低全釩液流電池儲(chǔ)能電站的運(yùn)維成本，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

全釩液流電池儲(chǔ)能電站儲(chǔ)液罐氣體在線控制裝置，包括控制系統(tǒng)、惰性氣體氣站、正極儲(chǔ)液罐、負(fù)極儲(chǔ)液罐、正極氣體檢測(cè)裝置與負(fù)極氣體檢測(cè)裝置，正極儲(chǔ)液罐與負(fù)極儲(chǔ)液罐上分別設(shè)有進(jìn)氣管路與出氣管路，進(jìn)氣管路連接于惰性氣體氣站，正極儲(chǔ)液罐上的進(jìn)氣管路上設(shè)有正極進(jìn)氣閥，負(fù)極儲(chǔ)液罐上的進(jìn)氣管路上設(shè)有負(fù)極進(jìn)氣閥，正極儲(chǔ)液罐上的出氣管路上設(shè)有正極出氣閥，負(fù)極儲(chǔ)液罐上的出氣管路上設(shè)有負(fù)極出氣閥，正極氣體檢測(cè)裝置與正極儲(chǔ)液罐對(duì)應(yīng)設(shè)置，負(fù)極氣體檢測(cè)裝置與負(fù)極儲(chǔ)液罐對(duì)應(yīng)設(shè)置，正極氣體檢測(cè)裝置、負(fù)極氣體檢測(cè)裝置、正極進(jìn)氣閥、負(fù)極進(jìn)氣閥、正極出氣閥與負(fù)極出氣閥分別連接于控制系統(tǒng)。

進(jìn)一步而言，所述正極氣體檢測(cè)裝置安裝于正極儲(chǔ)液罐內(nèi)壁上，負(fù)極氣體檢測(cè)裝置安裝于負(fù)極儲(chǔ)液罐內(nèi)壁上。

進(jìn)一步而言，所述正極氣體檢測(cè)裝置與負(fù)極氣體檢測(cè)裝置均包括氧氣含量檢測(cè)單元、氫氣含量檢測(cè)單元與二氧化碳含量檢測(cè)單元。

進(jìn)一步而言，所述正極進(jìn)氣閥、負(fù)極進(jìn)氣閥、正極出氣閥與負(fù)極出氣閥均采用電動(dòng)閥。

進(jìn)一步而言，所述惰性氣體氣站的惰性氣體采用高純氮?dú)饣蚋呒儦鍤饣蚋呒兡蕷饣蚋呒兊獨(dú)狻⒏呒儦鍤馀c高純氖氣的混合氣體作為保護(hù)氣。

全釩液流電池儲(chǔ)能電站儲(chǔ)液罐氣體在線控制裝置的控制方法，步驟如下：