用于離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的液流電池系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的液流電池系統(tǒng)，包括：與光伏方陣和太陽能充放電控制器相連接的第一電堆單元；與直流負載和太陽能充放電控制器相連接、以及通過逆變器連接交流負載的第二電堆單元；正極儲液罐；負極儲液罐；第一電堆單元的正極電解液出口、第二電堆單元的正極電解液出口與所述正極儲液罐相連；第一電堆單元的負極電解液出口、第二電堆單元的負極電解液出口與所述負極儲液罐相連；所述正極儲液罐與第一電堆單元的正極電解液入口、第二電堆單元的正極電解液入口相連；所述負極儲液罐與第一電堆單元的負極電解液入口、第二電堆單元的負極電解液入口相連；本發(fā)明降低了液流電池系統(tǒng)放電過程的功耗。
【專利說明】用于離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的液流電池系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液流電池系統(tǒng)，具體為一種用于離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的液流電池系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)被廣泛應用于偏僻山區(qū)、無電區(qū)、海島、通信基站等應用場所，其一般包括由太陽能電池組件構成的光伏方陣、太陽能充放電控制器、蓄電池組、逆變器、直流負載和交流負載；光伏方陣在有光照時將太陽能轉換為電能，通過太陽能充放電控制器控制光伏方陣給直流負載供電以及給蓄電池組充電；在無光照時，通過太陽能充放電控制器控制蓄電池組給直流負載供電，逆變器實現(xiàn)將光伏方陣或蓄電池組輸出的直流電變換為交流電，給交流負載供電。
[0003]一些負載如通訊基站等的負荷運行模式為24小時連續(xù)運行，在城市一般由市電直接供應，在偏遠無市電地區(qū)，正如上述內容所說，由離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)提供電力供應，對于通信基站等這種24小時連續(xù)運行負荷的負載，離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的設計一般是輸出功率大于負載功率，通常光伏方陣的輸出功率為負載功率的6?10倍，以便保證利用多余的輸出功率在白天光照好的有限時間內快速充滿蓄電池組，故蓄電池組的充電功率一般與光伏方陣的輸出功率相匹配，而放電功率基本與負載功率一致，因此離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)中采用的蓄電池組處于大功率充電、小功率放電的運行模式。
[0004]由于液流電池具有充放電性能好、容量大、壽命長、安全性高等優(yōu)點，其日益在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中替代常規(guī)的蓄電池使用，當將液流電池應用于離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)時，為滿足光伏方陣的充電功率，液流電池系統(tǒng)功率一般接近光伏方陣的額定功率，液流電池系統(tǒng)包括電堆、電解液儲罐、和其他附屬設備如循環(huán)泵和液體輸送管路均是按照充電功率的大小進行配置的，這樣在放電模式下，由于負載功率相對較低，故液流電池系統(tǒng)內部功耗極大、效率很低，整個液流電池系統(tǒng)的運行效果不好。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明針對以上問題的提出，而研制一種用于離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的液流電池系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的技術手段如下:
[0007]一種用于離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的液流電池系統(tǒng)，所述離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括光伏方陣、太陽能充放電控制器、逆變器、直流負載和交流負載，
[0008]所述液流電池系統(tǒng)包括:
[0009]與光伏方陣和太陽能充放電控制器相連接的第一電堆單元；
[0010]與直流負載和太陽能充放電控制器相連接、以及通過逆變器連接交流負載的第二電堆單元；
[0011]正極儲液罐；[0012]負極儲液罐；
[0013]第一電堆單元的正極電解液出口、第二電堆單元的正極電解液出口分別通過液體輸送管路與所述正極儲液罐相連；第一電堆單元的負極電解液出口、第二電堆單元的負極電解液出口分別通過液體輸送管路與所述負極儲液罐相連；所述正極儲液罐分別經(jīng)循環(huán)泵通過液體輸送管路與第一電堆單元的正極電解液入口、第二電堆單元的正極電解液入口相連；所述負極儲液罐分別經(jīng)循環(huán)泵通過液體輸送管路與第一電堆單元的負極電解液入口、第二電堆單元的負極電解液入口相連；
[0014]進一步地，所述第一電堆單元功率是所述第二電堆單元功率的一定倍數(shù)；
[0015]進一步地，所述第一電堆單元在太陽能充放電控制器的控制下，將光伏方陣輸出電能轉換為化學能儲存至正極儲液罐中的正極電解液和負極儲液罐中的負極電解液；所述第二電堆單元在太陽能充放電控制器的控制下，將正極儲液罐中的正極電解液和負極儲液罐中的負極電解液所儲存的化學能轉換為電能輸出給直流負載、或通過逆變器輸出給交流負載；
[0016]進一步地，所述第一電堆單元和第二電堆單元均至少包括一個電堆；
[0017]進一步地，所述一定倍數(shù)為4?20倍；
[0018]進一步地，所述液流電池系統(tǒng)為全釩液流電池系統(tǒng)。
[0019]由于采用了上述技術方案，本發(fā)明提供的用于離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的液流電池系統(tǒng)，采用第一電堆單元和第二電堆單元共用一套正極儲液罐和負極儲液罐，不僅節(jié)約成本，且第一電堆單元用于充電，將光伏方陣輸出電能轉換為化學能儲存至正極儲液罐中的正極電解液和負極儲液罐中的負極電解液；所述第二電堆單元用于放電，將正極儲液罐中的正極電解液和負極儲液罐中的負極電解液所儲存的化學能轉換為電能輸出給直流負載、或通過逆變器輸出給交流負載；進一步地，第一電堆單元功率是所述第二電堆單元功率的一定倍數(shù)，使得光照強時光伏方陣能夠盡快的充滿液流電池，保證正極儲液罐和負極儲液罐內的電解液處于高容量狀態(tài)，光照弱或無光照時與負載功率相匹配的第二電堆單元進行小功率放電，降低了液流電池系統(tǒng)放電過程的功耗，提高了用于離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的液流電池系統(tǒng)的運行效率，本發(fā)明在相同光伏條件下，供電時間延長，增加收益，降低了儲能成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0021]圖中:1、光伏方陣，2、太陽能充放電控制器，3、液流電池系統(tǒng)，4、逆變器，5、交流負載，6、直流負載，31、第一電堆單元，32、正極儲液罐，33、第二電堆單元，34、負極儲液罐，35、循環(huán)泵，311、第一電堆單元的正極電解液出口，312、第一電堆單元的正極電解液入口，313、第一電堆單元的負極電解液出口，314、第一電堆單元的負極電解液入口，331、第二電堆單元的正極電解液出口，332、第二電堆單元的正極電解液入口，333、第二電堆單元的負極電解液出口，334、第二電堆單元的負極電解液入口。
【具體實施方式】
[0022]如圖1所示的一種用于離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的液流電池系統(tǒng)，所述離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括光伏方陣1、太陽能充放電控制器2、逆變器4、直流負載6和交流負載5，所述液流電池系統(tǒng)3包括:與光伏方陣I和太陽能充放電控制器2相連接的第一電堆單元31 ；與直流負載6和太陽能充放電控制器2相連接、以及通過逆變器4連接交流負載5的第二電堆單元33 ;正極儲液罐32 ;負極儲液罐34 ;第一電堆單元的正極電解液出口 311、第二電堆單元的正極電解液出口 331分別通過液體輸送管路與所述正極儲液罐32相連；第一電堆單元的負極電解液出口 313、第二電堆單元的負極電解液出口 333分別通過液體輸送管路與所述負極儲液罐34相連；所述正極儲液罐32分別經(jīng)循環(huán)泵35通過液體輸送管路與第一電堆單元的正極電解液入口 312、第二電堆單元的正極電解液入口 332相連；所述負極儲液罐34分別經(jīng)循環(huán)泵35通過液體輸送管路與第一電堆單元的負極電解液入口 314、第二電堆單元的負極電解液入口 334相連；進一步地，所述第一電堆單元31功率是所述第二電堆單元33功率的一定倍數(shù)；進一步地，所述第一電堆單元31在太陽能充放電控制器2的控制下，將光伏方陣I輸出電能轉換為化學能儲存至正極儲液罐32中的正極電解液和負極儲液罐34中的負極電解液；所述第二電堆單元33在太陽能充放電控制器2的控制下，將正極儲液罐32中的正極電解液和負極儲液罐34中的負極電解液所儲存的化學能轉換為電能輸出給直流負載6、或通過逆變器4輸出給交流負載5 ;所述第一電堆單元31和第二電堆單元33均至少包括一個電堆；進一步地，所述一定倍數(shù)為4?20倍；所述液流電池系統(tǒng)為全釩液流電池系統(tǒng)；所述交流負載5可以為通信基站，此時所述一定倍數(shù)為6?10倍；所述第一電堆單元和第二電堆單元均至少包括一個電堆；當?shù)谝浑姸褑卧偷诙姸褑卧謩e包括一個電堆時，第一電堆單元的正極電解液出口和入口、以及負極電解液出口和入口，則為該電堆的正極電解液出口和入口、以及負極電解液出口和入口 ；當?shù)谝浑姸褑卧偷诙姸褑卧謩e包括多個電堆時，多個電堆通過串并聯(lián)的方式構成第一電堆單元和第二電堆單元，各電堆的正極電解液出口和入口、以及負極電解液出口和入口分別通過分支管路連接至共用的液體輸送管路，該共用的液體輸送管路與正極儲液罐和負極儲液罐相連。
[0023]本發(fā)明采用第一電堆單元和第二電堆單元共用一套正極儲液罐和負極儲液罐，不僅節(jié)約成本，且第一電堆單元用于充電，將光伏方陣輸出電能轉換為化學能儲存至正極儲液罐中的正極電解液和負極儲液罐中的負極電解液；所述第二電堆單元用于放電，將正極儲液罐中的正極電解液和負極儲液罐中的負極電解液所儲存的化學能轉換為電能輸出給直流負載、或通過逆變器輸出給交流負載；進一步地，第一電堆單元功率是所述第二電堆單元功率的一定倍數(shù)，優(yōu)選地，該一定倍數(shù)為4?20倍，使得光照強時光伏方陣能夠盡快的充滿液流電池，保證正極儲液罐和負極儲液罐內的電解液處于高容量狀態(tài)，光照弱或無光照時與負載功率相匹配的第二電堆單元進行小功率放電，降低了液流電池系統(tǒng)放電過程的功耗，提高了用于離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的液流電池系統(tǒng)的運行效率，本發(fā)明能夠確保第一電堆單元和第二電堆單元均處于額定功率下工作，延長液流電池系統(tǒng)的使用壽命，在相同光伏條件下，供電時間延長，增加收益，降低了儲能成本。
[0024]表I示出了負載功率為500W、光伏方陣的輸出功率為8kW、充電功率即第一電堆單元功率為8kW、放電功率即第二電堆單元功率為500W的本發(fā)明液流電池系統(tǒng)，與負載功率為500W、光伏方陣的輸出功率為8kW、充放電功率為8kW的正常液流電池系統(tǒng)的不同運行效率數(shù)據(jù)，表2示出了負載功率為lkW、光伏方陣的輸出功率為20kW、充電功率即第一電堆單元功率為20kW、放電功率即第二電堆單元為IkW的本發(fā)明液流電池系統(tǒng)，與負載功率為lkW、光伏方陣的輸出功率為20kW、充放電功率為20kW的正常液流電池系統(tǒng)的不同運行效率數(shù)據(jù)，所述正常液流電池系統(tǒng)只含有一個電堆單元，既用于充電同時也用于放電。
[0025]表1.負載功率為500W、光伏方陣的輸出功率為8kW、充電功率即第一電堆單元功率為8kW、放電功率即第二電堆單元功率為500W的本發(fā)明液流電池系統(tǒng)，與負載功率為500W、光伏方陣的輸出功率為8kW、充放電功率為8kW的正常液流電池系統(tǒng)的不同運行效率數(shù)據(jù)。
[0026]
【權利要求】
1.一種用于離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的液流電池系統(tǒng)，所述離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括光伏方陣(I)、太陽能充放電控制器(2)、逆變器(4)、直流負載(6)和交流負載(5)， 其特征在于所述液流電池系統(tǒng)(3)包括: 與光伏方陣(I)和太陽能充放電控制器(2)相連接的第一電堆單元(31)； 與直流負載(6)和太陽能充放電控制器(2)相連接、以及通過逆變器(4)連接交流負載(5)的第二電堆單元(33)； 正極儲液罐(32)； 負極儲液罐(34)； 第一電堆單元的正極電解液出口(311)、第二電堆單元的正極電解液出口(331)分別通過液體輸送管路與所述正極儲液罐(32)相連；第一電堆單元的負極電解液出口(313)、第二電堆單元的負極電解液出口(333)分別通過液體輸送管路與所述負極儲液罐(34)相連；所述正極儲液罐(32)分別經(jīng)循環(huán)泵(35)通過液體輸送管路與第一電堆單元的正極電解液入口(312)、第二電堆單元的正極電解液入口(332)相連；所述負極儲液罐(34)分別經(jīng)循環(huán)泵(35)通過液體輸送管路與第一電堆單元的負極電解液入口(314)、第二電堆單元的負極電解液入口(334)相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的液流電池系統(tǒng)，其特征在于所述第一電堆單元(31)功率是所述第二電堆單元(33)功率的一定倍數(shù)。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的液流電池系統(tǒng)，其特征在于所述第一電堆單兀(31)在太陽能充放電控制器(2)的控制下,將光伏方陣(I)輸出電能轉換為化學能儲存至正極儲液罐(32)中的正極電解液和負極儲液罐(34)中的負極電解液；所述第二電堆單元(33)在太陽能充放電控制器(2)的控制下，將正極儲液罐(32)中的正極電解液和負極儲液罐(34 )中的負極電解液所儲存的化學能轉換為電能輸出給直流負載(6)、或通過逆變器(4)輸出給交流負載(5)。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種用于離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的液流電池系統(tǒng)，其特征在于所述第一電堆單元(31)和第二電堆單元(33)均至少包括一個電堆。
5.根據(jù)權利要求2所述的一種用于離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的液流電池系統(tǒng)，其特征在于所述一定倍數(shù)為4?20倍。
6.根據(jù)權利要求1至5任一項所述的一種用于離網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的液流電池系統(tǒng)，其特征在于所述液流電池系統(tǒng)為全釩液流電池系統(tǒng)。
【文檔編號】H02S40/38GK103825042SQ201410093805
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權日:2014年3月13日
【發(fā)明者】張宇, 張華民, 楊振坤, 馬相坤, 王曉麗, 李穎 申請人:大連融科儲能技術發(fā)展有限公司