[发明专利]液流电池容量衰减控制系统及方法

说明书

液流电池容量衰减控制系统及方法，属于液流电池领域，解决全钒液流电池容量衰减维护成本高的问题，技术要点是：气相色谱，测算负极电解液储罐内氢气的浓度；总析氢量计算装置，周期性的由所述氢气的浓度计算总析氢量；监视设备，监测液流电池充放电状态；容量恢复装置，于液流电池放电结束状态下以相应量的容量恢复剂补给于正极电解液储罐以控制液流电池容量衰减。效果是：降低维护频率，也降低了人力成本，同时可以即时发现系统的析氢速度异常现象，即时采取措施。

技术领域

本发明属于液流电池领域，涉及一种液流电池控制系统及方法。

背景技术

液流电池在长时间充放电运行后，系统的放电容量会逐渐衰减，电解液的综合价态会偏离3.5价(电解液的初始平衡价态)，逐渐升高。如何从不同技术角度发现电池系统的衰减原因并进行实施监测同时采取控制措施，是抑制系统放电容量衰减，减少系统维护频率，保证系统长时间稳定运行的有力手段。

而现有的方法一是根据系统表观显示的放电容量衰减程度达到客户接受下限时采用容量恢复手段，二是通过对电池系统正负极电解液进行综合价态测定，来判断系统实际理论的衰减程度，以上两种方法只能观测到衰减结果，而不能提前预知并采取抗容量衰减的措施，且前两种方法耗时长，测试结果误差较大。

全钒液流电池由于其安全性高，寿命高，功率容量独立及方便规模化的优势使其成为大规模储能的首选方案。

然而全钒液流电池负极电解液存在析氢副反应：

2H⁺+2V²⁺＝2V³⁺+H₂↑

由于此反应属于负极的自放电反应，析氢副反应的长期累积将导致系统放电容量的持续衰减，是全钒液流电池容量衰减的主要原因之一。

但在全钒液流电池容量衰减监控与控制上却鲜有报道，而通过测试电池系统总体价态偏移，需要配置专业仪器及配备操作人员，增加维护成本。

目前，当系统放电容量衰减到要求下限时，可通过调平系统总价态对系统容量进行恢复，但不论采用加入还原剂或者使用在线电解的方法，始终没有对容量衰减监视的报道，而监视这种衰减，可以在前期通过更为方便和低成本的调节方式初步控制，现有的检测方法都会带来人力、物力及设备和系统停用的投入和损失，维护成本居高不下，以一个1MW/2MWh系统为例，系统价态偏离30％，带来的年维护费用接近3万元。

申请公布号CN103733409A的中国专利申请公开了一种用于感测和减少液流电池系统内的氢析出的系统和方法，其利用与反应物反应产生的电流来检测氢气，为实时检测氢气含量，但由于氢气含量的波动性，实时检测氢气浓度误差很大。

发明内容

为了解决全钒液流电池容量衰减维护成本高的问题，本发明提出如下技术方案：

一种液流电池容量衰减控制系统，包括：

气相色谱，测算负极电解液储罐内氢气的浓度；

总析氢量计算装置，周期性的由所述氢气的浓度计算总析氢量；

监视设备，监测液流电池充放电状态；

容量恢复装置，在液流电池放电终止状态下将容量恢复剂添加到正极电解液储罐以控制液流电池容量衰减。

进一步的，所述系统还包括气体采样装置，其位于负极电解液储罐内，用于采集负极电解液储罐内的气体，其与气相色谱相连，周期性的将负极电解液储罐内的气体送入气相色谱的气体检测装置。

进一步的，所述系统还包括控制柜，其与负极电解液储罐的放气阀连接，还连接于总析氢量计算装置。

进一步的，所述系统还包括控制柜，其与正、负极电解液储罐联通阀连接。