[发明专利]一种提高液流电池串联电压的电堆拓扑成组方法

说明书

本发明公开了一种提高液流电池串联电压的电堆拓扑成组，所述结构包括电堆；电解液储罐；电解液液路管道；电气连接线。一对正、极和负极电解液储罐及正、极和负极电解液液路管道构成一套液路系统，受其供液的多个电堆构成同一个液路系统内的电堆组，简称为电堆组，该电堆组中各电堆的正极电位同正极电解液的电位，各电堆的负极电位同负极电解液的电位，整个液流电池系统由多对罐及其电堆组构成。每个电堆组中提供一个位置相同或位置不同的电堆相互串联连接，形成跨电堆组的串联结构，简称为电堆串，组成新型电堆串联成组拓扑，在消除电堆组内电堆之间的液路管道旁路电流的同时，提高液流电池电堆串的串联电压，为构建大功率储能系统奠定基础。

技术领域

本发明属于面向液流电池储能系统技术领域，特别涉及一种电堆成组拓扑。

背景技术

大规模液流电池储能系统一般由多组电堆模块集成而来，而电堆通常由多个单电池串联组成，并通过储罐和液路系统统一供应电解液，电解液通过公共管道并列分配到各个单电池。一般，电堆内液路形成闭合回路时，由于单电池间的串联，会产生电势差导致离子定向迁移形成旁路电流，导致电荷损失和容量利用率降低。

在工程应用中，单一电堆往往不能满足实际需求，需要对多个电堆进行串并联，实现高电压、大功率的输出，在同一对电解液储罐的电堆组串并联成组运行时，电堆之间的液路系统又会产生新的旁路电流，从而影响电堆内部的旁路电流分布以及内部单电池的电压分布，在新的旁路电流影响下，同一液路系统中的电堆串联后，其单电堆电压水平会低于串联前的单电堆。

为了提高电堆串联电压，应减小同一液路系统下电堆之间的旁路电流，现有技术中，为了解决上述问题，通常采用的方法包括限制电堆内单电池数量；重新设计电解液公共管道及支路管道；调控有效电流通路电阻与旁路电流管路电阻比例；采用溢流装置，将电解液流打断；在管道产生汽泡，增加溶液有效电阻；以上方法只能减弱旁路电流，并不能完全将其消除，还将旁路电流损耗转移到了新增的装置上或系统中的其它环节。

发明内容

本发明提供一种提高液流电池串联电压的电堆拓扑成组方法，将电堆组内的电堆电气隔离的同时，串联各电堆组之间的相同位置或不同位置的电堆，通过电堆串联提高电压水平的同时，消除了同一对电解液储罐内电堆串并联成组在液路管道产生旁路电流损耗，提高了电堆串中电堆电压的一致性，进一步提高了整体电堆串联的电压水平。

所述提高液流电池串联电压的电堆拓扑成组方法，其特征在于，所述方法采用的提高液流电池串联电压的电堆拓扑成组结构主要包括电堆；电解液储罐；电解液液路管道；液泵；电气连接线。

所述提高液流电池串联电压的电堆拓扑成组结构的液路系统部分，一对电解液储罐通过正负极电解液液路管道(5，6，7，8，9，10，11，12)与电池堆(1)的正负极进出口液路端口(16，17，18，19)连接，并且液路形成循环回路为一个电堆组提供电解液，构成一套液路系统。

正极液路进液旁管(5)连接在所述电堆的正极电解液进口(16)和所述正极液路进液公共管道(9)之间；

正极液路出液旁管(6)连接在所述电堆的正极电解液出口(17)和所述正极液路出液公共管道(10)之间；

正极液路进液公共管道(9)连接在所述电堆组的正极电解液进液旁管(5)和所述正极电解液储液罐的出口(23)之间，靠近储液罐出口处设有液泵(4)；

正极液路出液公共管道(10)连接在所述电堆组的正极电解液出液旁管(6)和所述正极电解液储液罐的进口(22)之间；

负极液路进液旁管(7)连接在所述电堆的负极电解液进口(18)和所述负极液路进液公共管道(11)之间；

负极液路出液旁管(8)连接在所述电堆的负极电解液出口(19)和所述负极液路出液公共管道(12)之间；