[發明專利]全釩液流電池堆故障的檢測方法

有效

• 申請號: 202010796672.3
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111900441B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 鄒濤;史小虎
• 申請（專利權）人: 湖南釩谷新能源技術有限公司
• 主分類號: H01M8/04664
• 分類號: H01M8/04664
• 代理公司: 北京美智年華知識產權代理事務所(普通合伙) 11846
• 代理人: 汪永生

本發明提供一種全釩液流電池堆故障的檢測方法，包括下面的步驟：S1)獲得各單電池的實時理論電壓V_理論；S2)獲得各單電池的實時實際電壓V_實際；S3)計算獲得所述實時實際電壓與實時理論電壓的電壓差；S4)通過所述電壓差的絕對值是否大于預設值S，判定單電池是否有故障。本方法借助參比電池，得到電堆中各單電池的理論電壓與實際電壓的電壓差，分析出單電池故障所在位置和類型。單電池故障診斷無需其他感應器，也無需前期制定大量的標準曲線。

技術領域

本發明涉及新能源技術領域，特別涉及一種新能源電池的故障檢測方法。

背景技術

隨著光伏發電、風能發電等新興能源規模的不斷擴大，為保證電能的的質量，提高能源的利用率，必須配備相應的大規模儲能系統。電化學儲能方式以成本低、安裝方便等特點，近年來得到廣泛使用。全釩液流電池儲能系統作為近年來崛起的電化學儲能技術的代表，具有容量和功率可單獨設計，安全性高，使用壽命長等獨特的優勢，成為規模化儲能的研究和應用熱點。近年來大型全釩液流電池儲能系統不斷投入建設及運營，兆瓦級別甚至百兆瓦級別的儲能電站項目也開始實施，使全釩液流電池儲能系統得到更加廣泛的應用。

電堆是全釩液流電池電池儲能系統的核心部件，保證電堆能持續穩定的運行是最關鍵的問題。電堆經過長期使用后，實際電壓會超過或者低于設定值。造成這種情況出現的原因有很多，主要有電堆內關鍵材料的性能下降，電解液的析出，隔膜的破損等。目前的電堆都采用封閉式設計，從外部無法看出電堆運行狀態，只能通過系統充放電能量、電流效率、能量效率等了解電堆基本情況。在大型電堆中，經常采用串聯多個單電池的方式來提高電堆電壓，單個電池出現異常，在充放電數據中難以判斷出具體原因，也無法判斷出現問題的具體位置。因此，判斷電堆中異常的單體，確定單體出現問題的原因成為了電堆穩定運行的重要因素。電堆作為全釩液流電池儲能系統的核心重要部件之一，目前，針對全釩液流電池故障診斷的方法較少。

CN111044914A中通過檢測正極電解液儲罐上層空間氣體，判斷電池堆單節電池電壓升高的原因，若檢測到CO2和CO氣體，則證明正極被氧化，若沒有檢測到，則說明電池歐姆內阻升高導致。該方法需要多次充放電循環才能得到判斷結論，其診斷的故障類型似乎局限于正極材料被氧化和電池內阻是否升高，另外，只能判斷電堆中是否出現故障，而無法判斷故障所在位置。

CN 105242211A中通過制定充放電參數的特征標準曲線，結合自有監控系統采集參數數據，判斷采集數據偏離特征曲線的情況，判斷電池是否出現故障和類型。故障類型包括外漏、內漏、結晶、堵塞、失衡、老化。這種通過制定特征標準曲線的方法較為復雜，測試過程中工步的變化，電流密度的變化以及容量的衰減，均會導致充放電曲線嚴重偏低標準曲線。

發明內容

本發明的目的是提供一種全返液流電池堆的故障檢測方法，該方法通過單電池的電壓值就可以分析出故障類型，方法簡便，不需拆解整個電池堆。而且測試過程不需要多次充放電循環，在一次充放電循環既可以完成。

根據本發明的全釩液流電池堆故障的檢測方法，包括下面的步驟：

S1獲得各單電池的實時理論電壓V理論；

S2獲得各單電池的實時實際電壓V實際；

S3計算獲得所述實時實際電壓與實時理論電壓的電壓差；

S4通過所述電壓差值的絕對值是否大于預設值S，判定單電池是否有故障。

具體而言，步驟S4的判定方法如下：

1)充電狀態中ΔV＞S，并且放電狀態中ΔV＜-S，判斷故障為堵塞；

2)充電狀態中|ΔV|＜S，即無故障，放電狀態中ΔV＜-S，判斷故障為電極腐蝕或單側雙極板腐蝕；

3)充電狀態中ΔV＜-S，放電狀態中ΔV＜-S，判斷故障為膜損壞；