[发明专利]一种基于双边供液模块化锌镍单液流储能系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种锌镍单液流电池，特别涉及一种基于双边供液模块化锌镍单液流储能系统。

背景技术

锌镍单液流电池是一种新型电能储存和高效转化装置，具有结构简单、循环寿命长、能量转换效率高、材料成本低和不存在双液流电池离子交叉污染等特点，适合于在非并网风力发电、太阳能发电等场合中作为大规模电能储存和高效转化设备使用。

传统锌镍单液流电池，每一个单体电池都采用单泵体系，中国发明专利公开号CN201220674492.9中就提出了一种一体式锌镍单液流电池，其提出了采用一体式结构，没有外部储液罐，电堆及电解液均处于壳体之中，有效解决了电堆中的漏液问题，同时，有效避免了多次充放电过程中从负极脱落的沉积锌在电堆底部不断累积，造成电堆内部流道堵塞、正负电极短接等问题。在小规模储能系统中其主要优点：每个单体电池互不影响、功率增减可灵活设置、更换方便等。而针对大规模储能系统缺点尤为突出：单电池数量较多、泵长时间运行导致损坏的几率增大、安全性降低、经济可靠性下降。 此外，中国专利文献公开号CN201210465209.6公开了钒电池堆进液流量的均衡方法及装置，控制系统通过流量计直接测量钒电池堆进液流量，并根据测量数据与标准流量值比较进而控制所有电堆的进液流量基本一致，显然设计该流量控制策略的核心指导思想在于保证电堆进液流量的均一性和精确度，但是对如何确保模块化储能系统中循环泵的最佳工作区域及储能系统单元的经济效益并没有做进一步优化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于双边供液模块化锌镍单液流储能系统，能够保证各电堆进液流量均等同时，使泵工作在最佳工况区，以提高系统的可靠性和规模储能装置的经济效益。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于双边供液模块化锌镍单液流储能系统，其创新点在于：包括

一储能单元，所述储能单元包括一电解液储液罐，该电解液储液罐具有一进液口、一出液口；

一循环单元，所述循环单元包括一进液机构、一出液机构及一暂存机构，所述进液机构包括一电解液总管进水管，所述回液机构包括一电解液总管出水管，所述暂存机构包括数组并列分布的单电池电堆简化模型组，每组单电池电堆简化模型组由一对分布在电解液总管进水管及电解液总管出水管两端单电池电堆简化模型共同组成，单电池电堆简化模型具有一进液口、一出液口，其中，其进液口通过单电池支管进水管与电解液总管进水管连接，其出液口通过单电池支管出水管与电解液总管出水管连接，电解液总管出水管的出液口与电解液储液罐的进液口相连；

一驱动单元，所述驱动单元包括一循环泵，该循环泵具有一进液口、一出液口，且其进液口与电解液储液罐的进液口相连，其出液口与电解液总管进水管的进液口相连。

进一步的，所述循环泵为单级单吸大流量微型循环泵。

进一步的，所述单电池电堆简化模型组一共有三组。

本发明的优点在于：在本发明中，采用一个储液罐及供液泵以双边供液导流管路对多个电池电堆供给电解液的管路系统装置，使用一个大流量微型循环泵代替多个微型水泵，解决了单泵单电池在储能系统中带来的诸多问题，从而简化了模块化锌镍单液流储能系统模型，便于大规模储能系统单元的规划和布置。

本发明通过对不同泵、总管管径和支管管径搭配方案进行对比优化分析，实现模块化锌镍单液流储能系统管路特性曲线与泵特性曲线的匹配，同时实现各电池电堆进液流量的一致配平，从而充分发挥电堆及循环泵的工作潜力，提高了整个模块化电堆系统的效率。

解决了锌镍单液流电池电堆进液流量/流速均衡的问题，而且还能优化电池电堆的工作状态，降低极化，从而为延长电池寿命提供了很好的保障，这样的设计装置在工程应用中便于实现标准化。

针对模块化锌镍单液流储能系统经济性指标，2kW锌镍单液流储能系统原单泵单电堆装置需要6个微型直流水泵总功率为36W，而改进后的单元模块系统仅需15W的大流量微型交流循环泵泵即可适用，在满足模块化储能系统稳定工作的状态下，系统经济性提高58%，有效提高模块化储能系统的经济性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的基于双边供液模块化锌镍单液流储能系统的示意图。

图2为本发明中单级单吸大流量微型循环泵的性能曲线图。

图3为本发明中单电池电堆简化模型流量仿真结果示意图。

具体实施方式