專利名稱：一種釩電池堆進液流量的均衡方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流量均衡方法及裝置，特別是一種釩電池堆進液流量的均衡方法及裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)階段，釩電池的進液流量的控制主要通過循環(huán)泵對主管路的流量進行控制而實現(xiàn)，申請人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，該方法不能保證所有的電堆均工作在額定的進液流量下，特別是對于麗級的釩電池系統(tǒng)更是如此，這是由于麗級的釩電池系統(tǒng)的規(guī)模更大、管路更復(fù)雜、 電堆數(shù)量更多，電堆流量的不一致性更加難以保持一致，此時面臨的實際情況是電堆工作在不同的狀態(tài)下，會造成極化嚴重的問題，從而降低整個系統(tǒng)的效率。中國專利文獻CN 102427140A (專利申請?zhí)?01110430570. 0)公開的《一種全釩液流儲能電池堆控制系統(tǒng)》，其包括主控制器單元、傳感器、數(shù)據(jù)采集單元、執(zhí)行單元和流體泵傳感器測量電池堆反應(yīng)時的實時工作參數(shù)；數(shù)據(jù)采集單元轉(zhuǎn)換實時工作參數(shù)為數(shù)字信號后、發(fā)送至主控制單元；主控制單元對數(shù)字信號進行邏輯運算后，輸出控制信號至執(zhí)行單元；執(zhí)行單元驅(qū)動流體泵工作；流體泵是兩個、分別設(shè)置在正進液管路和負進液管路上，控制正電解液和負電解液的流量。申請人認為，該控制系統(tǒng)由主控制器單元、傳感器、數(shù)據(jù)采集單元、執(zhí)行單元和流體泵組成，其對電解液流量的控制是由兩個流體泵完成，該控制系統(tǒng)對于全釩液流電池單堆能夠較好的實現(xiàn)流量控制功能，鑒于該控制系統(tǒng)僅僅包括兩個流體泵，顯然無法對含有多堆的全釩液流電池系統(tǒng)中所有的電堆實現(xiàn)電解液流量均衡控制。中國專利利文獻CN 101997128A (專利申請?zhí)?01010268685. X)公開的《釩電池的液流控制方法及裝置》，包括釩電池的正極電池液從釩電池正極液存儲罐通過釩電池正極液弓丨出管、釩電池正極液泵、釩電池正極液注入管到達釩電池正極電池液腔，再通過釩電池正極液回流管回到釩電池正極液存儲罐。同時，釩電池的負極電池液從釩電池負極液存儲罐通過釩電池負極液引出管、釩電池負極液泵、釩電池負極液注入管到達釩電池負極電池液腔，在通過釩電池負極液回流管回到釩電池負極液存儲罐。在這個過程中，正極電池液和負極電池液處于流動狀態(tài)且方向相反。正極電池液和負極電池液的流動速度隨釩電池的輸出電流大小變化。申請人認為，其主要是通過檢測釩電池輸出電流大小的變化來調(diào)整電解液的流動速度，確保電池沒有處于過載或空載工作狀態(tài)。該裝置檢測的參數(shù)只包括輸出電流大小，具有一定的局限性，同時亦沒有涉及到所有電堆流量的均衡控制。據(jù)有關(guān)文獻介紹，由李虹云等編撰的《.全釩液流儲能電池系統(tǒng)管理控制技術(shù).》(企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2010，29 (3) :37 40)提到一種流量控制器，該流量控制器是通過動力泵和控制閥等對電解液的流量進行控制，以保證輸送電解液容量的精確度，顯然設(shè)計該流量控制器的核心指導(dǎo)思想在于保證電池流量的穩(wěn)定和精確度，但是對如何確保所有電堆進液流量的均一性其沒有給出合適的技術(shù)解決方案。此外，中國專利文獻CN (專利申請?zhí)?01110209195. 7)公開的一種液流電池系統(tǒng)及其控制方法和裝置，其是基于釩電池堆的旁路電流值和/或電池堆的電壓值是否超出預(yù)設(shè)參數(shù)數(shù)值范圍來進行流量調(diào)節(jié)，由于旁路電流的測量具有一定的難度且誤差較大，不具有實際操作性。本發(fā)明通過流量計直接測量釩電池堆進液流量，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)與標(biāo)準流量值比較進而控制所有電堆的進液流量基本一致，該方法具有準確性高，易于實現(xiàn)等優(yōu)點。因此，有必要研究開發(fā)一種釩電池堆進液流量均衡裝置，解決電堆進液流量不一致的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，進行改進，提出并研究一種釩電池堆進液流量的均衡方法及裝置，采用本發(fā)明的方法和本發(fā)明的裝置，能確保釩電池堆(為表述方便以下多采用簡稱電堆)的進液流量的一致，能充分發(fā)揮電堆的工作潛力，優(yōu)化電堆的工作狀態(tài)，降低極化，提高了整個電堆系統(tǒng)的效率。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是 一種釩電池堆進液流量的均衡方法，采用控制系統(tǒng)監(jiān)測電堆，其特征在于，電堆運行過程中，控制系統(tǒng)采集用于電堆進液流量監(jiān)測的流量計的輸出信號；根據(jù)所述輸出信號獲取電堆的進液流量；判斷所述電堆的進液流量是否處于預(yù)設(shè)的進液流量限定的范圍內(nèi)；當(dāng)所述的電堆的進液流量大于預(yù)設(shè)的進液流量的上限或小于預(yù)設(shè)的進液流量的下限時，控制系統(tǒng)將控制比例調(diào)節(jié)閥動作，使所有的電堆的進液流量處于預(yù)設(shè)的進液流量限定的范圍內(nèi)。其特征在于控制系統(tǒng)根據(jù)電堆的輸入功率或輸出功率大小來判斷電堆的進液流量是否超出預(yù)設(shè)的進液流量限定的范圍；所述預(yù)設(shè)的進液流量的上限為O (i+n%)，(n彡5);所述預(yù)設(shè)的進液流量的下限為①(I 一 n%)，(n ^5)；o為標(biāo)準進液流量。實現(xiàn)上述的一種釩電池堆進液流量的均衡方法的裝置是一種釩電池堆進液流量的均衡裝置。一種釩電池堆進液流量的均衡裝置，采用控制系統(tǒng)，其特征在于，均衡裝置包括有電解液進液支管、流量計、比例調(diào)節(jié)閥、緩沖管以及控制系統(tǒng)組成，其中，流量計和比例調(diào)節(jié)閥按照電解液總管路、流量計、比例調(diào)節(jié)閥、電堆的順序串聯(lián)于電堆電解液進液支管上，緩沖管串聯(lián)于電解液總管路與儲液罐之間，控制系統(tǒng)與流量計、比例調(diào)節(jié)閥配連，控制系統(tǒng)通過信號線實現(xiàn)與電堆、流量計及比例調(diào)節(jié)閥的通訊。其特征在于每個電堆的正極電解液進液支管和負極的電解液進液支管上均分別配置I個流量計和I個比例調(diào)節(jié)閥，流量計的數(shù)量和比例調(diào)節(jié)閥的數(shù)量均分別為釩電池堆的數(shù)量的2倍。其特征在于流量計和比例調(diào)節(jié)閥均內(nèi)襯有氟乙烯材料。其特征在于控制系統(tǒng)采用了調(diào)節(jié)控制儀，控制系統(tǒng)通過所采用的調(diào)節(jié)控制儀對比例調(diào)節(jié)閥進行控制。本發(fā)明的優(yōu)點是構(gòu)思新穎，方法合理，裝置實用，效果顯著。能確保所有的電堆進液流量的一致，采用本發(fā)明的方法和裝置，能夠充分發(fā)揮電堆的工作潛能，而且還能優(yōu)化電堆的工作狀態(tài)，降低極化，提高由電堆構(gòu)成的電池系統(tǒng)的效率，從而為延長電池壽命提供了很好的保障。


圖I、本發(fā)明的均衡裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2、本發(fā)明的均衡裝置的工作流程圖。
具體實施例方式下面，結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步詳細描述。如圖I、圖2所示，本發(fā)明提出的一種釩電池堆進液流量的均衡方法是，采用控制系統(tǒng)監(jiān)測電堆，在電堆運行過程中，由控制系統(tǒng)采集用于電堆進液流量監(jiān)測的流量計的輸出信號；根據(jù)用于電堆進液流量監(jiān)測的流量計的輸出信號獲取電堆的進液流量；進而判斷所述的電堆的進液流量是否處于預(yù)設(shè)的進液流量的限定的范圍內(nèi)；當(dāng)所述的電堆的進液流量大于預(yù)設(shè)的進液流量的上限或小于預(yù)設(shè)的進液流量的下限時，控制系統(tǒng)將通過控制比例調(diào)節(jié)閥動作，使所有的電堆的進液流量處于預(yù)設(shè)的進液流量限定的范圍內(nèi)?？刂葡到y(tǒng)根據(jù) 釩電池堆輸入功率或輸出功率大小判斷電堆進液流量大小是否超出了預(yù)設(shè)的進液流量；所述的預(yù)設(shè)的進液流量的上限為o (i+n%)，(n ^5);所述的預(yù)設(shè)的進液流量的下限為o(I — n%)，( n ^ 5) ；o為標(biāo)準的進液流量。實現(xiàn)本發(fā)明提出的一種釩電池堆進液流量的均衡方法的裝置是一種釩電池堆進液流量的均衡裝置。如圖I所示，一種釩電池堆進液流量的均衡裝置，采用控制系統(tǒng)，均衡裝置包括有電解液進液支管、流量計、比例調(diào)節(jié)閥、緩沖管以及控制系統(tǒng)多個零部件，其中，流量計和比例調(diào)節(jié)閥按照電解液總管路、流量計、比例調(diào)節(jié)閥、電堆的順序串聯(lián)于電堆電解液進液支管上，緩沖管串聯(lián)于電解液總管路與儲液罐之間，控制系統(tǒng)與流量計、比例調(diào)節(jié)閥配連，控制系統(tǒng)通過信號線實現(xiàn)與電堆、流量計及比例調(diào)節(jié)閥的通訊。流量計和比例調(diào)節(jié)閥按照電解液總管路、流量計、比例調(diào)節(jié)閥、電堆的順序通過UPVC法蘭和氟橡膠串聯(lián)于所有的電堆、電解液進液支管上，每個電堆的正極的電解液進液支管上和負極電解液進液支管上分別配置I個流量計和I個比例調(diào)節(jié)閥，因此，流量計的數(shù)量和比例調(diào)節(jié)閥的數(shù)量均分別為釩電池堆數(shù)量的2倍。此外，流量計和比例調(diào)節(jié)閥均內(nèi)襯有聚四氟乙烯材料。本發(fā)明的均衡裝置配接有多個電堆，有第I電堆、第2電堆、第3電堆、......第N電堆。為了與多個電堆配套，流量計采用了多個，有第I流量計、第2流量計、第3流量計、......第 ^流量計。比例調(diào)節(jié)閥也采用了多個，有第I比例調(diào)節(jié)閥、第I比例調(diào)節(jié)閥、第3比例調(diào)節(jié)閥、……第N比例調(diào)節(jié)閥.?？刂葡到y(tǒng)采用了調(diào)節(jié)控制儀，控制系統(tǒng)通過所采用的調(diào)節(jié)控制儀對比例調(diào)節(jié)閥進行控制。在正極，正極的電解液進液支管上，組成本發(fā)明的均衡裝置的各個零部件的安裝的順序如下正極的電解液總管一第I流量計一第I比例調(diào)節(jié)閥一第I電堆，正極的電解液總管路一第2流量計一第2比例調(diào)節(jié)閥一第2電堆，正極的電解液總管路一第N流量計——第N比例調(diào)節(jié)閥——第N電堆。在負極，負極的電解液支管上，組成本發(fā)明的均衡裝置的各個零部件的安裝方法同正極。第I電堆、第2電堆、第3電堆、……第N電堆依次通過電纜或銅片進行串聯(lián)或并聯(lián)。緩沖管串聯(lián)于電解液總管路與儲液罐之間，用于緩沖比例調(diào)節(jié)閥動作時電解液流量的變化，多余的電解液會通過緩沖管流入儲液罐中循環(huán)再利用。見圖1，虛線帶箭頭線條為信號線，所有的流量計和比例調(diào)節(jié)閥通過集中式控制系統(tǒng)進行統(tǒng)一控制。見圖2，本發(fā)明的一種釩電池堆進液流量的均衡裝置工作流程如下1、控制系統(tǒng)根據(jù)電堆的輸出功率或輸入功率大小，確定標(biāo)準進液流量O，并預(yù)設(shè)進液流量的限定的范圍為標(biāo)準進液流量O的(1±5%) ;2、控制系統(tǒng)通過流量計檢測所有電堆的進液流量；3、判斷電堆的實際進液流量是否在標(biāo)準進液流量O的(1±5%)范圍內(nèi)，若電堆的實際進液流量超出上述的預(yù)設(shè)進液流量所限定的范圍，則控制系統(tǒng)對比例調(diào)節(jié)閥進行控制，使所有電堆的進液流量維持在O (I ± 5%)范圍內(nèi)。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選技術(shù)方案對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種釩電池堆進液流量的均衡方法，采用控制系統(tǒng)監(jiān)測電堆，其特征在于，電堆運行過程中，控制系統(tǒng)采集用于電堆進液流量監(jiān)測的流量計的輸出信號；根據(jù)所述輸出信號獲取電堆的進液流量；判斷所述電堆的進液流量是否處于預(yù)設(shè)的進液流量限定的范圍內(nèi)；當(dāng)所述的電堆的進液流量大于預(yù)設(shè)的進液流量的上限或小于預(yù)設(shè)的進液流量的下限時，控制系統(tǒng)將控制比例調(diào)節(jié)閥動作，使所有的電堆的進液流量處于預(yù)設(shè)的進液流量限定的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種釩電池堆進液流量的均衡方法，其特征在于控制系統(tǒng)根據(jù)電堆的輸入功率或輸出功率大小來判斷電堆的進液流量是否超出預(yù)設(shè)的進液流量限定的范圍；所述預(yù)設(shè)的進液流量的上限為o (i+n%)，( n ( 5);所述預(yù)設(shè)的進液流量的下限為o (I — n%), ( n 5 5) ；o為標(biāo)準進液流量。
3.—種釩電池堆進液流量的均衡裝置，采用控制系統(tǒng)，其特征在于，均衡裝置包括有電解液進液支管、流量計、比例調(diào)節(jié)閥、緩沖管以及控制系統(tǒng)組成，其中，流量計和比例調(diào)節(jié)閥按照電解液總管路、流量計、比例調(diào)節(jié)閥、電堆的順序串聯(lián)于電堆電解液進液支管上，緩沖管串聯(lián)于電解液總管路與儲液罐之間，控制系統(tǒng)與流量計、比例調(diào)節(jié)閥配連，控制系統(tǒng)通過信號線實現(xiàn)與電堆、流量計及比例調(diào)節(jié)閥的通訊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種釩電池堆進液流量的均衡裝置，其特征在于每個電堆的正極電解液進液支管和負極的電解液進液支管上均分別配置I個流量計和I個比例調(diào)節(jié)閥，流量計的數(shù)量和比例調(diào)節(jié)閥的數(shù)量均分別為釩電池堆的數(shù)量的2倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種釩電池堆進液流量的均衡裝置，其特征在于流量計和比例調(diào)節(jié)閥均內(nèi)襯有氟乙烯材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種釩電池堆進液流量的均衡裝置，其特征在于控制系統(tǒng)采用了調(diào)節(jié)控制儀，控制系統(tǒng)通過所采用的調(diào)節(jié)控制儀對比例調(diào)節(jié)閥進行控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了釩電池堆進液流量的均衡方法及裝置。釩電池堆進液流量的均衡方法的均衡方法包括釩電池堆運行過程中，控制系統(tǒng)采集用于電堆進液流量監(jiān)測的流量計的輸出信號；根據(jù)該輸出信號獲取釩電池堆的進液流量；判斷進液流量是否處于預(yù)設(shè)進液流量范圍內(nèi)；當(dāng)進液流量大于預(yù)設(shè)進液流量上限或小于預(yù)設(shè)進液流量下限時，控制系統(tǒng)控制比例調(diào)節(jié)閥動作，使所有釩電池堆進液流量處于預(yù)設(shè)進液流量范圍內(nèi)。釩電池堆進液流量的均衡方法均衡裝置由電堆電解液進液支管、流量計、比例調(diào)節(jié)閥、緩沖管以及控制系統(tǒng)組成。該方法及裝置應(yīng)用在全釩液流電池儲能系統(tǒng)中，能夠提高電堆電解液進液量的一致性，保證電堆處于最優(yōu)的工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)效率。
文檔編號H01M8/24GK102956907SQ201210465209
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者李愛魁, 馬軍, 楊祥軍, 劉飛, 陳家宏 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司, 國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)電力科學(xué)研究院