[发明专利]对于液流储能电流或电压进行分配的电池系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及液流储能电池系统集成领域，特别是具有模块或子系统在电路中进行并联或串联组成的系统设计及其相应的电流或电压分配控制方法。

背景技术

随着世界范围内能源矛盾的日益突出，各国对诸如风能、太阳能等可再生能源的需求程度日益增加，对于我国来说发展太阳能、风能等可再生能源发电技术是解决我国能源安全、实现节能减排基本国策的重要途径。

由于风能或太阳能所提供的电能并不具有稳定性和连续性，从而无法直接向负载进行供电，提供其所需的电能，因此需要开发和建设配套的高效储能技术来保证发电和供电的稳定性和连续性。目前用于与风能、太阳能等能源进行配套储能的蓄电池是铅酸电池，其缺点是使用寿命短、电解液漏液状况严重、以及一旦系统建成无法轻易扩充其规模能等。由于液流储能电池具有能量效率高、储能容量大、扩充方便、使用寿命长等优点，因此采用液流储能电池与太阳能、风场联用可有效解决这一问题。

在采用液流储能电池对风能、太阳能供电系统进行配套时，仅采用一个或几个液流电池模块无法满足储能需要，往往需要采用多个电池模块进行电路上的串联或并联组成电池系统或者采用多个电池模块进行电路上的串联或并联组成电池模块组或电池子系统，再由电池模块组或者子系统进行电路上的复杂连接组成电池系统以储存风能或太阳能提供的电能或者向负载供电。因此往往会面临如下问题：

1、组成电池系统的电池模块或子系统存在个体差异，主要表现在电极面积、电极极化、液体管路以及电路连接上，因此组成电池系统的各模块或子系统在充放电过程中的电流不能按比例分配或电压不能按电池节数分配。

2、电池模块或子系统有一定的设计电流密度，而电池系统的性能和寿命与系统的工作电流密度有着直接的关系，如各模块或子系统在充放电过程中的电流不能按比例分配会使得某些电池模块或子系统在设计电流密度范围外进行工作，从而降低了电池系统的性能和使用寿命。

3、电池模块或子系统有一定的设计电压工作范围，该范围由模块或系统的单电池节数决定，如各模块或子系统的电压不按电池节数分配会导致某些电池模块或子系统工作在设计的电压范围之外而另一些电池模块或子系统并未达到设计的电压范围，使得某些模块的极化过大，降低了电池系统的性能和使用寿命。

4、电池模块或子系统的差异可能会在电池系统充放电的过程中不断发生变化，进而可能导致组成电池系统的各模块或子系统在充放电过程中的电流不能按比例分配或电压不能按电池节数分配的现象进一步加剧，如此积累下去，会导致系统性能的下降以及系统中某些电池寿命的降低。

因此对于由液流储能电池模块或子系统所组成的系统，从提高液流储能电池系统性能和延长使用寿命方面考虑，如何对系统充放电过程中的电流和电压进行合理分配是实际应用过程中必须要解决的问题。而从目前的技术来看，尚未发现一种简单易行且成本相对低廉的方法对液流电池系统的电流和电压进行分配。

发明内容

为了解决液流储能电池系统电流和电压分配存在的问题，本发明提供了液流储能电池电流电压分配系统及其相应的控制方法，即相应的操作运行管理策略；提高了液流储能电池系统的性能，延长了系统的使用寿命。

本发明的原理为：

由于流经电池模块的电流和电解液方向不同，因此可以通过改变电解液的流量改变电池模块内电解液的浓度组成，进而改变电池的极化电阻及极化电压，如附图1所示。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

液流储能电池系统由若干液流储能电池模块或子系统组成，模块或子系统之间通过电路和液体管路连接，且在电路中配有电流或电压检测装置，在液体管路中配有流量检测及流量调节装置，且电流或电压检测装置与流量检测与流量调节装置通过控制线路信号连接。流量检测及流量调节装置可以通过电流或电压检测装置输送给控制器的信号，对电池流量进行调节，改变液流电池模块的电流和电压，达到对液流储能电池电流和电压进行调节的目的。

一种对于液流储能电流或电压进行分配的电池系统，由数量大于或等于2个的电池子系统组成，各电池子系统在电路上以并联、串联或混联方式相连接，同时在液体管路上各电池子系统间以并联方式相连接，各电池子系统使用同一组电解液储罐。

所述电池子系统由数量大于或等于1个的电池模块经电路并联的方式连接而成，子系统内部液体管路保持并联方式。

构成电池子系统的各电池模块均具有相同的单电池节数，子系统的各个电池模块电极面积可以相同、也可以不同；