全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及儲(chǔ)能【技術(shù)領(lǐng)域】，提供一種全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括電堆和儲(chǔ)液罐，電堆和儲(chǔ)液罐之間連接有進(jìn)液管路和出液管路，進(jìn)液管路上設(shè)有循環(huán)泵，電堆設(shè)置在電堆支架上，進(jìn)液管路上設(shè)有壓力傳感器，壓力傳感器與儲(chǔ)液罐之間設(shè)有流量傳感器，出液管路上設(shè)有換熱器，換熱器與電堆之間設(shè)有溫度傳感器和電位傳感器，儲(chǔ)液罐的側(cè)面設(shè)有液位管。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，能夠?qū)﹄娊庖旱墓ぷ鳒囟取簭?qiáng)、電位、流量和儲(chǔ)液罐液位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
【專利說明】全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及儲(chǔ)能【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(簡稱“釩電池”)是一種新型的綠色環(huán)?；瘜W(xué)電池儲(chǔ)能，它具有安全性好、使用壽命長、功率和容量可獨(dú)立設(shè)計(jì)、無自放電、實(shí)現(xiàn)瞬間充電等諸多優(yōu)點(diǎn)，能夠有效平滑風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)電的波動(dòng)，保證可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定供電，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)的削峰填谷、系統(tǒng)調(diào)頻以及跟蹤發(fā)電計(jì)劃出力，在電網(wǎng)級大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)作為一個(gè)電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，在應(yīng)用過程中首先要保證其安全穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，其次要求其技術(shù)指標(biāo)(能量效率)達(dá)到一定的技術(shù)要求。因此，在全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)工程化設(shè)計(jì)、建設(shè)以及施工中，均必須重點(diǎn)圍繞上述兩點(diǎn)開展工作。由于釩電池是個(gè)電化學(xué)反應(yīng)裝置，其工作狀態(tài)變化較大，為了滿足負(fù)載對電池功率的要求，提供給負(fù)載性能穩(wěn)定的電源，需要對釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的溫度、壓強(qiáng)、流量和儲(chǔ)液罐液位等直接進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和顯示，才能保證釩電池系統(tǒng)可靠有效運(yùn)行，和電池堆運(yùn)行安全。但是，現(xiàn)有的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，占地面積大，成本高，不具備模塊化可擴(kuò)展特性，極大的限制了全釩液電池的推廣使用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，成本高，實(shí)時(shí)監(jiān)控性不高，不易模塊化快速擴(kuò)展的缺陷。
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括電堆和儲(chǔ)液罐，所述電堆和儲(chǔ)液罐之間連接有進(jìn)液管路和出液管路，所述進(jìn)液管路上設(shè)有循環(huán)泵，所述電堆設(shè)置在電堆支架上，所述進(jìn)液管路上設(shè)有壓力傳感器，所述壓力傳感器與所述儲(chǔ)液罐之間設(shè)有流量傳感器，所述出液管路上設(shè)有換熱器，所述換熱器與所述電堆之間設(shè)有溫度傳感器和電位傳感器，所述儲(chǔ)液罐的側(cè)面設(shè)有液位管。
[0008]優(yōu)選的，所述電堆包括4?10個(gè)電堆單層，并行排列于支撐架，所述電堆的功率為5kff ?30kW。
[0009]優(yōu)選的，所述電堆支架包括框架和設(shè)置在所述框架內(nèi)部的中間偏下位置的支撐架，所述電堆設(shè)置在所述支撐架上，所述框架的外側(cè)設(shè)有管路支架，用于支撐所述進(jìn)液管路和所述出液管路。
[0010]優(yōu)選的，所述電堆為多個(gè)，設(shè)置在多個(gè)所述電堆支架中，多個(gè)所述電堆支架并行排列。
[0011 ] 優(yōu)選的，所述儲(chǔ)液罐采用臥式結(jié)構(gòu)。
[0012]優(yōu)選的，所述儲(chǔ)液罐的頂部設(shè)有檢修口、灌液口、充氣口以及排氣口，所述儲(chǔ)液罐的底部設(shè)有排液口，所述儲(chǔ)液罐的側(cè)面設(shè)有液位管。
[0013]優(yōu)選的，所述換熱器采用臥式結(jié)構(gòu)，其介質(zhì)為循環(huán)水冷介質(zhì)。
[0014](三)有益效果
[0015]本實(shí)用新型提供的一種全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括電堆和儲(chǔ)液罐，所述電堆和儲(chǔ)液罐之間連接有進(jìn)液管路和出液管路，所述進(jìn)液管路上設(shè)有循環(huán)泵，所述電堆設(shè)置在電堆支架上，便于進(jìn)液管路和出液管路的布局，提高管路布局合理性和儲(chǔ)能系統(tǒng)的緊湊性，所述進(jìn)液管路上設(shè)有壓力傳感器，能夠準(zhǔn)確地測量進(jìn)液壓力，所述壓力傳感器與所述儲(chǔ)液罐之間設(shè)有流量傳感器，能夠準(zhǔn)確地測量進(jìn)液流量，所述出液管路上設(shè)有換熱器，以免因反應(yīng)后的電解液溫度過高，導(dǎo)致電解液結(jié)晶析出，繼而堵塞石墨氈甚至刺穿隔膜，降低電解液流動(dòng)和反應(yīng)的均一性甚至正負(fù)極穿液，影響全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能量效率，所述換熱器與所述電堆之間設(shè)有溫度傳感器和電位傳感器，溫度傳感器準(zhǔn)確測量反應(yīng)結(jié)束后流出電堆的電解液溫度，監(jiān)控儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作狀態(tài)，為儲(chǔ)能系統(tǒng)的保護(hù)提供依據(jù)；通過電位傳感器準(zhǔn)確測量反應(yīng)結(jié)束后的電解液電位情況，為實(shí)時(shí)監(jiān)控反應(yīng)狀態(tài)提供依據(jù)，所述儲(chǔ)液罐的側(cè)面設(shè)有液位管，防止電解液液面過高或過低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的一種全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的俯視圖。
[0017]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的軸測視圖。
[0018]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0019]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的儲(chǔ)液罐的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的電堆支架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]其中:1、電堆；2、電堆支架；21、框架；22、支撐架；23、管路支架；3、循環(huán)泵；4、換熱器；5、儲(chǔ)液罐；6、液位管；7、灌液口 ；8、檢修口 ；9、排氣口 ；10、充氣口 ；11、電位傳感器；12、溫度傳感器；13、流量傳感器；14、壓力傳感器；15、排液口 ；16、進(jìn)液管路；17、出液管路。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。
[0023]如圖1、圖2、圖3和圖4，本實(shí)用新型提供的一種全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括電堆I和儲(chǔ)液罐5，電堆I和儲(chǔ)液罐5之間連接有進(jìn)液管路16和出液管路17，進(jìn)液管路16上設(shè)有循環(huán)泵3，電堆I設(shè)置在電堆支架2上，進(jìn)液管路16上設(shè)有壓力傳感器14，壓力傳感器14與儲(chǔ)液罐5之間設(shè)有流量傳感器13。由于反應(yīng)后的電解液溫度升高，若電解液溫度過高將導(dǎo)致電解液結(jié)晶析出，繼而堵塞石墨氈甚至刺穿隔膜，降低電解液流動(dòng)和反應(yīng)的均一性甚至正負(fù)極穿液，影響全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能量效率，在出液管路17上設(shè)有換熱器4，換熱器4的介質(zhì)為循環(huán)水冷介質(zhì)，降溫效果好，且使用成本低。換熱器4與電堆I之間設(shè)有溫度傳感器12和電位傳感器11，儲(chǔ)液罐5的側(cè)面設(shè)有液位管6，液位管6優(yōu)選為U型液位管，便于觀察罐內(nèi)電解液液面，防止液面過高或過低。儲(chǔ)液罐5和換熱器4均采用臥式結(jié)構(gòu)，即儲(chǔ)液罐5和換熱器4的軸線方向平行于地面，能夠降低儲(chǔ)能系統(tǒng)整體高度，使其便于安置于地下室或其他高度有限制的地方。壓力傳感器14、流量傳感器13、溫度傳感器12、電位傳感器11均與儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)連接，形成實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0024]如圖5，電堆支架2包括由支柱和橫梁螺栓連接而成的框架21以及設(shè)置在框架21內(nèi)部中間偏下位置的支撐架22，支撐架22由兩根橫梁以及螺栓連接在兩橫梁中間的多根角鋼組成，電堆I設(shè)置在支撐架22上，使電堆I處于框架21的中部，框架21的外側(cè)設(shè)有管路支架23，用于支撐進(jìn)液管路16和出液管路17，便于進(jìn)液管路16和出液管路17在電堆I上下部位的布局，提高管路布局合理性和儲(chǔ)能系統(tǒng)緊湊性。電堆I單層并行排列于支撐架22上，經(jīng)多次試驗(yàn)表明，電堆單層設(shè)置為4?10，電堆I的功率設(shè)置為5kW?30kW，儲(chǔ)能效率最高。
[0025]電堆I為多個(gè)，設(shè)置在多個(gè)電堆支架2中，多個(gè)電堆支架2并行排列，多個(gè)電堆I的進(jìn)液口和出液口分別并聯(lián)于進(jìn)液管路16和出液管路17，使電堆支架2形成模塊化結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)功率大小適當(dāng)?shù)脑黾雍蜏p少。
[0026]較佳的，儲(chǔ)液罐5的頂部設(shè)有檢修口 8、灌液口 7、充氣口 10以及排氣口 9，儲(chǔ)液罐5的底部設(shè)有排液口 15，配置檢修口 8便于故障時(shí)入內(nèi)檢修和清理罐內(nèi)雜質(zhì)；配置灌液口 7便于自動(dòng)注液，提高作業(yè)效率；配置充氣口 10便于注入保護(hù)氣體，排除空氣，防止負(fù)極電解液氧化；配置排氣口 9便于罐內(nèi)外氣壓平衡；配置排液口 15便于電解液取樣檢測。
[0027]工作過程:
[0028]以負(fù)極電解液為例，全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)工作情況是，負(fù)極電解液從灌液口注入儲(chǔ)液罐，通過液位管觀察電解液液面情況，在電解液注入完畢后，通過充氣口注入保護(hù)氣體一氮?dú)?，此時(shí)電解液上方的空氣從排氣口排出。在完成負(fù)極電解液的氣體保護(hù)后，開啟循環(huán)泵，電解液沿著進(jìn)液管路注入電堆中，進(jìn)液管路上的壓力傳感器和流量傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測電解液的流量和壓力變化情況，并把數(shù)據(jù)上傳給儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)。負(fù)極電解液在電堆中完成化學(xué)反應(yīng)后，沿著出液管路流入儲(chǔ)液罐中，在此過程中，出液管路上的溫度傳感器和電位傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測電解液的溫度和電位情況，并把數(shù)據(jù)上傳給儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)換熱器通過外界的循環(huán)水冷卻負(fù)極電解液，使之溫度降低至合理范圍后，再流入儲(chǔ)液罐，完成整個(gè)循環(huán)過程，根據(jù)需要電解液可以從排液口排出。正極電解液的工作情況與負(fù)極電解液相同。
[0029]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括電堆⑴和儲(chǔ)液罐(5)，所述電堆⑴和儲(chǔ)液罐(5)之間連接有進(jìn)液管路(16)和出液管路(17)，所述進(jìn)液管路(16)上設(shè)有循環(huán)泵(3)，其特征在于，所述電堆(I)設(shè)置在電堆支架(2)上，所述進(jìn)液管路(16)上設(shè)有壓力傳感器(14)，所述壓力傳感器(14)與所述儲(chǔ)液罐(5)之間設(shè)有流量傳感器(13)，所述出液管路17上設(shè)有換熱器(4)，所述換熱器(4)與所述電堆(I)之間設(shè)有溫度傳感器(12)和電位傳感器(11)，所述儲(chǔ)液罐(5)的側(cè)面設(shè)有液位管(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述電堆(I)包括4?10個(gè)電堆(I)單層，并行排列于支撐架,所述電堆(I)的功率為5kW?30kW。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述電堆支架(2)包括框架(21)和設(shè)置在所述框架內(nèi)部的中間偏下位置的支撐架(22)，所述電堆(I)設(shè)置在所述支撐架上，所述框架的外側(cè)設(shè)有管路支架(23)，用于支撐所述進(jìn)液管路(16)和所述出液管路(17)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述電堆(I)為多個(gè)，設(shè)置在多個(gè)所述電堆支架(2)中，多個(gè)所述電堆支架(2)并行排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)液罐(5)采用臥式結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)液罐(5)的頂部設(shè)有檢修口(8)、灌液口(7)、充氣口(10)以及排氣口(9)，所述儲(chǔ)液罐(5)的底部設(shè)有排液口(15)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱器(4)采用臥式結(jié)構(gòu)，其介質(zhì)為循環(huán)水冷介質(zhì)。
【文檔編號(hào)】H01M8/18GK204011565SQ201420309284
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】李愛魁, 楊祥軍, 馬軍, 郭錦龍, 冀國龍, 馬嘯飛 申請人:國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院, 國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司