[实用新型]一种串联式液流电池储能装置、储能系统及电力系统

说明书

本实用新型提供了一种串联式液流电池储能装置、包含该储能装置的储能系统及包含该储能系统的电力系统，储能装置包括：若干对正负极电解液储罐，每对正负极电解液储罐通过管道管件对一个或多个电池堆供液；由不同正负极电解液储罐供液的电池堆通过导线依次串联，构成一组串联电池堆；变流器设备包括DC/AC双向变流器、双分裂变压器和开关柜；DC/AC双向变流器的低压直流端连接一组串联电池堆，DC/AC双向变流器的高压交流端接入双分裂变压器；每两台DC/AC双向变流器接入一台双分裂变压器；所有双分裂变压器通过缆线接入一个或多个开关柜，且每个双分裂变压器仅接入一个开关柜。该串联式液流电池储能装置或系统成本低、易维护、且显著提升了液流电池电能转换效率。

技术领域

本实用新型属于储能技术领域，具体涉及一种串联式液流电池储能装置、储能系统及电力系统。

背景技术

氧化还原液流电池是一类新型电化学储能体系，液流电池通过利用正极电解液中包含的活性离子与负极电解液中包含的活性离子之间的氧化还原反应实现充电和放电。液流电池技术具有长寿期、环境友好、安全可靠性高、适应性强、成本低等诸多优点，输出功率为数千瓦至数十兆瓦，储能容量可达数小时以上，是储能领域中应用比较广泛的一种电化学储能方式，同时也是大规模储能的技术路线之一。

作为一种较大型蓄电设施，液流电池的储能规模介于电网和各种便携式电池之间，正好可填补大型电网和小型电池间的空白，因而在很多领域发挥着其独特的作用。基于目前的液流电池技术，电池堆的单节直流电压相对较低，需要通过多级升压达到输出电压，同时，多级的功率设备又导致系统的效率降低，设备成本增加。面向大规模长时间储能的液流电池对系统的效率和安全性要求非常高，而串联式的液流电池储能技术可以通过减小升压级数、减少电力设备、独立直流母线电压来达到效率和安全要求，从而提升系统的经济性。

专利号为202021342107.1的中国专利公开了一种液流电池系统，通过将不同电池罐对应的液流电池进行串联，显著提升液流电池系统的电压等级，相同电流下就可以极大提升液流电池系统容量，同时降低了现有技术中电池堆串联效率损失大的问题，提升液流电池充放电转换效率，但是该专利中涉及的移向变压器属于特种变压器，制造难度大，成本高；且移相变压器的低压绕组多，阻抗难以实现一致，对DC/AC变流器的运行可能存在影响；该变压器易产生励磁涌流，对DC/AC变流器中的高频电力电子元器件产生影响，在35kV储能系统的应用场景中尤为明显；在移相变压器内部容易产生寄生电感，经过移相变压器的电能转换会导致输出电能质量降低，有可能对电网稳定运行造成影响，对储能电池寿命造成影响。

专利号为201910894447.0的中国专利公开了液流电池储能装置，包含多个电池堆组，每个电池堆组包含多个电池堆；多条液路管道，每条液路管道串联连通一个电池堆组中的多个电池堆；电解液储罐，电解液储罐并联多条液路管道，解决了相关技术中辅助系统中的泵对电能具有一定的消耗的问题，但该液流电池储能装置中仅涉及一对正负极电解液储罐，在电池堆功率不变、储能系统运行时长不变的情况下，对单个储罐的容量要求和单个泵的输送能力要求较高；该液流电池储能系统中不同级别的电池堆通过管道串联，电解液在流经每级电池堆时会产生压损，导致前一个电池堆的电解液流速比后一个电池堆的电解液流速低，同时进入前一个电池堆的电解液离子浓度比后一个高，这两个问题会造成每级电池堆的性能差异，从而产生较大的旁路电流，影响电能转换效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种串联式液流电池储能装置、包括该串联式液流电池储能装置的储能系统及包括该储能系统的电力系统。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种串联式液流电池储能装置，包括：

若干对正负极电解液储罐，每对正负极电解液储罐通过管道管件对一个或多个电池堆供液；

由不同正负极电解液储罐供液的电池堆通过导线依次串联，构成一组串联电池堆；一组串联电池堆构成一组串联回路；