[发明专利]全钒液流电池堆故障的检测方法

说明书

本发明提供一种全钒液流电池堆故障的检测方法，包括下面的步骤：S1)获得各单电池的实时理论电压V_理论；S2)获得各单电池的实时实际电压V_实际；S3)计算获得所述实时实际电压与实时理论电压的电压差；S4)通过所述电压差的绝对值是否大于预设值S，判定单电池是否有故障。本方法借助参比电池，得到电堆中各单电池的理论电压与实际电压的电压差，分析出单电池故障所在位置和类型。单电池故障诊断无需其他感应器，也无需前期制定大量的标准曲线。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，特别涉及一种新能源电池的故障检测方法。

背景技术

随着光伏发电、风能发电等新兴能源规模的不断扩大，为保证电能的的质量，提高能源的利用率，必须配备相应的大规模储能系统。电化学储能方式以成本低、安装方便等特点，近年来得到广泛使用。全钒液流电池储能系统作为近年来崛起的电化学储能技术的代表，具有容量和功率可单独设计，安全性高，使用寿命长等独特的优势，成为规模化储能的研究和应用热点。近年来大型全钒液流电池储能系统不断投入建设及运营，兆瓦级别甚至百兆瓦级别的储能电站项目也开始实施，使全钒液流电池储能系统得到更加广泛的应用。

电堆是全钒液流电池电池储能系统的核心部件，保证电堆能持续稳定的运行是最关键的问题。电堆经过长期使用后，实际电压会超过或者低于设定值。造成这种情况出现的原因有很多，主要有电堆内关键材料的性能下降，电解液的析出，隔膜的破损等。目前的电堆都采用封闭式设计，从外部无法看出电堆运行状态，只能通过系统充放电能量、电流效率、能量效率等了解电堆基本情况。在大型电堆中，经常采用串联多个单电池的方式来提高电堆电压，单个电池出现异常，在充放电数据中难以判断出具体原因，也无法判断出现问题的具体位置。因此，判断电堆中异常的单体，确定单体出现问题的原因成为了电堆稳定运行的重要因素。电堆作为全钒液流电池储能系统的核心重要部件之一，目前，针对全钒液流电池故障诊断的方法较少。

CN111044914A中通过检测正极电解液储罐上层空间气体，判断电池堆单节电池电压升高的原因，若检测到CO2和CO气体，则证明正极被氧化，若没有检测到，则说明电池欧姆内阻升高导致。该方法需要多次充放电循环才能得到判断结论，其诊断的故障类型似乎局限于正极材料被氧化和电池内阻是否升高，另外，只能判断电堆中是否出现故障，而无法判断故障所在位置。

CN 105242211A中通过制定充放电参数的特征标准曲线，结合自有监控系统采集参数数据，判断采集数据偏离特征曲线的情况，判断电池是否出现故障和类型。故障类型包括外漏、内漏、结晶、堵塞、失衡、老化。这种通过制定特征标准曲线的方法较为复杂，测试过程中工步的变化，电流密度的变化以及容量的衰减，均会导致充放电曲线严重偏低标准曲线。

发明内容

本发明的目的是提供一种全返液流电池堆的故障检测方法，该方法通过单电池的电压值就可以分析出故障类型，方法简便，不需拆解整个电池堆。而且测试过程不需要多次充放电循环，在一次充放电循环既可以完成。

根据本发明的全钒液流电池堆故障的检测方法，包括下面的步骤：

S1获得各单电池的实时理论电压V理论；

S2获得各单电池的实时实际电压V实际；

S3计算获得所述实时实际电压与实时理论电压的电压差；

S4通过所述电压差值的绝对值是否大于预设值S，判定单电池是否有故障。

具体而言，步骤S4的判定方法如下：

1)充电状态中ΔV＞S，并且放电状态中ΔV＜-S，判断故障为堵塞；

2)充电状态中|ΔV|＜S，即无故障，放电状态中ΔV＜-S，判断故障为电极腐蚀或单侧双极板腐蚀；

3)充电状态中ΔV＜-S，放电状态中ΔV＜-S，判断故障为膜损坏；