[发明专利]用于电化学储能系统的集成系统

说明书

技术领域

本发明涉及电化学储能系统。具体地，本发明涉及用于提供将电化学储能系统容纳在其中的紧凑框架的特定系统和方法。

附图说明

图1是电化学储能系统的一个实施例的框图。

图2A是包括分流流道和分流流道盖的电化学储能系统的一个实施例的部分分解图。

图2B是图2A所示的电化学储能系统的立体图。

图2C是图2A所示的电化学储能系统的俯视立体图。

图2D是图2A所示的电化学储能系统的侧视立体图。

图2E是图2A所示的分流流道的立体图。

具体实施方式

诸如电化学可充电电池的储能系统是电力系统的重要部件，特别是由风力发动机、光伏电池和其他不可调度能源供应的电力系统的重要部件。储能系统还可：用来使能源套利（例如，在非用电高峰期销售和购买电力）；用作不间断电源（UPS），以提供备用电力；以及与主要电源结合用在电力质量应用中。

根据各个实施例，电化学储能系统通过使液体反应物通过一个或多个电化学电池而产生电力。电化学储能系统可根据系统的瞬时电力需求而包括任意数量和构造的电池。类似地，电化学储能系统可根据系统的能量容量需求而具有可用于系统的不同量的液体反应物。电池的数量可确定电化学储能系统能够产生和/或吸收的瞬时电力的量。可用于电化学电池的液体反应物的体积总体上限定其电力存储和生产能力。

通常，电化学储能系统结合了至少三个主要部件，即，（1）反应电池（或多组这种电池）；（2）反应物存储罐；以及（3）用于在罐与电池之间传送反应物的反应物分配系统。反应物分配系统可以是复杂的组件。反应物分配系统可包括泵、管、传感器、以及与其相关的控制器等等。这些单个部件可由结构框架保持在一起，或在较大的装置中可直接安装在车间地面上。根据需要，这些元件可由不连续的管道或软管连接。仪器可沿这些管道安装，并且可与其他部件分开安装。这种构造，虽然实用，但可导致系统具有很大数量的单个部件。互连管、紧固硬件和支撑这些部件的结构件的费用可导致很高的成本。

本文公开的系统和方法可用在使用液体反应物的多种类型电化学储能系统中。例如，这样的电化学储能系统可使用钒氧化还原基液体反应物、多硫化溴化物基液体反应物、锌溴基液体反应物、铈锌基液体反应物和铅基液体反应物。

本文公开的系统和方法采用各种技术来减少电化学储能系统的复杂性和成本。可通过将液体反应物分配系统的各个部件结合在分流流道（flow manifold）中来减少电化学储能系统的复杂性和成本。在各个实施例中，分流流道可设置用于将液体反应物分配到电池堆的多个通道。在各个实施例中，分流流道可与分流流道盖结合使用。其他实施例可包括替代结构，这些替代结构用于建立可用来在电化学储能系统中分配液体反应物的流体通道。例如，可使用不同的制造工艺（例如，失去材料的铸造工艺或滚塑成型工艺）在这样的实施例中形成流体通道。分流流道盖可配置成支撑液体反应物系统的多个部件。这样的部件可包括一个或多个液体反应物泵马达、入口和出口、参比电池以及多个传感器。经由入口和出口接收的液体反应物到电池堆的分配可主要由分流流道盖完成。

在某些实施例中，分流流道和分流流道盖可直接连接到电池堆。如本文所使用的术语，电池堆包括多个单个的电化学电池。将分流流道和分流流道盖连接到电池堆可实现几个优点，包括：（1）通过减少在安装过程中建立的流体连接的数量简化电化学储能系统的安装；（2）减少电化学储能系统内流体连接的数量可提高可靠性；（3）减小电化学储能系统的尺寸；（4）允许在一个生产线上作为组合系统生产电化学储能系统；以及（5）允许对电池堆和反应物分配系统两者使用普通的结构部件。

本文所公开的各个实施例还可实现安全和可靠性的某些优点。更确切地说，通过减少暴露的管的量和反应物通过其流动的互连件的数量，存在在系统的操作过程中，管和互连件的意外损坏减少的可能性。另外，电化学储能系统中的管和互连件可能需要使用有毒的粘合剂。在本文所公开的需要较少流体互连的实施例中，这些实施例也需要减少的粘合剂的量。上面提到的优点，连同本领域技术人员将意识到的其他优点，允许电化学储能系统的生产、安装和操作更安全、成本更低、更紧凑、更容易生产和安装成本更低。