本發(fā)明涉及發(fā)電領(lǐng)域，具體地涉及一種包含全釩液流電池的微電網(wǎng)及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、微網(wǎng)系統(tǒng)是當(dāng)前發(fā)展迅速的一種新型電力系統(tǒng)，是在一定范圍內(nèi)可以自給自足孤網(wǎng)系統(tǒng)。它可以獨(dú)立于主電網(wǎng)運(yùn)行，也能在必要時(shí)與主電網(wǎng)聯(lián)接。微網(wǎng)系統(tǒng)一般通過(guò)發(fā)電機(jī)組發(fā)電提供外部使用，由于外部對(duì)電能的需求實(shí)施變化，而發(fā)電機(jī)組則傾向于恒定功率發(fā)電，因此外部電能需求的電話(huà)會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生沖擊。

2、通常的生產(chǎn)過(guò)程中，電能需求一般在目標(biāo)值±15％的范圍內(nèi)，而發(fā)電機(jī)組能夠承受的負(fù)荷沖擊為±5％，不能滿(mǎn)足±15％的要求，因此，需要為發(fā)電機(jī)組配備蓄能池來(lái)吸收電廠(chǎng)的多余電能并在電廠(chǎng)提供電能不足時(shí)，釋放存儲(chǔ)的電能。

3、目前使用的蓄能池通過(guò)將電能轉(zhuǎn)化為熱能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的存儲(chǔ)作用，當(dāng)需要釋放能量時(shí)，再將熱能轉(zhuǎn)化為電能。具體為，蓄能池來(lái)吸收電廠(chǎng)的多余電能，利用電加熱器把熱電廠(chǎng)多余的電能轉(zhuǎn)化成熱能，并把熱能釋放到水池中，當(dāng)需要向外釋放能量時(shí)，則通過(guò)加熱液體來(lái)產(chǎn)生蒸汽或直接熱交換，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電。但是由于熱交換的能量損失等，使得蓄能池的能量利用效率較低，因此，一旦負(fù)荷波動(dòng)，便會(huì)造成大量的能源浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的檢驗(yàn)結(jié)果具有一定的隨機(jī)性的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種儲(chǔ)能用的全釩液流電池、儲(chǔ)能系統(tǒng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用方法，該儲(chǔ)能用的全釩液流電池能夠?qū)⒍嘤嗟碾娔苻D(zhuǎn)化為電池內(nèi)的化學(xué)能進(jìn)行存儲(chǔ)，并在需要時(shí)將該化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能提供外部使用。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種儲(chǔ)能用的全釩液流電池，所述儲(chǔ)能用的全釩液流電池包括多個(gè)電堆，所述電堆包括正極液存儲(chǔ)罐、負(fù)極液存儲(chǔ)罐和電池堆，所述電池堆設(shè)置有正極、負(fù)極和用于分隔所述正極、負(fù)極的離子膜，所述離子膜將所述電池堆分成正極區(qū)和負(fù)極區(qū)，所述正極區(qū)和所述負(fù)極區(qū)分別通過(guò)管路與所述正極液存儲(chǔ)罐和所述負(fù)極液存儲(chǔ)罐相聯(lián)通，所述管路上設(shè)置有泵；

3、所述電堆還包括正極線(xiàn)和負(fù)極線(xiàn)，所述正極線(xiàn)和所述負(fù)極線(xiàn)分別與所述正極和所述負(fù)極連接；

4、多個(gè)所述電堆通過(guò)所述正極線(xiàn)和所述負(fù)極線(xiàn)連接形成所述儲(chǔ)能用的全釩液流電池。

5、優(yōu)選地，多個(gè)所述電堆先串聯(lián)后并聯(lián)，所述儲(chǔ)能用的全釩液流電池每個(gè)并聯(lián)支路上串聯(lián)有相同數(shù)量的所述電堆。

6、優(yōu)選地，所述儲(chǔ)能用的全釩液流電池的每個(gè)并聯(lián)支路均設(shè)置有電流傳感器和電壓傳感器。

7、本發(fā)明改還提供一種包含所述儲(chǔ)能用的全釩液流電池的儲(chǔ)能系統(tǒng)，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)包括儲(chǔ)能變流器、安全穩(wěn)控調(diào)度裝置和多個(gè)所述儲(chǔ)能用的全釩液流電池，所述儲(chǔ)能變流器設(shè)置為雙向變流器，所述儲(chǔ)能變流器與所述儲(chǔ)能用的全釩液流電池電連接，所述安全穩(wěn)控調(diào)度裝置通過(guò)所述儲(chǔ)能變流器控制所述儲(chǔ)能用的全釩液流電池進(jìn)行充電和放電。

8、優(yōu)選地，一個(gè)所述儲(chǔ)能變流器連接一個(gè)或者多個(gè)所述儲(chǔ)能用的全釩液流電池。

9、優(yōu)選地，多個(gè)與相同所述儲(chǔ)能變流器連接的所述儲(chǔ)能用的全釩液流電池并聯(lián)。

10、優(yōu)選地，多個(gè)與相同所述儲(chǔ)能變流器連接的所述儲(chǔ)能用的全釩液流電池串聯(lián)。

11、本發(fā)明還提供一種所述儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用方法，所述使用方法包括：

12、步驟一、所述安全穩(wěn)控調(diào)度裝置監(jiān)控外部發(fā)電組和用電組的功率，并根據(jù)實(shí)施的功率差異控制所述儲(chǔ)能變流器向所述儲(chǔ)能用的全釩液流電池進(jìn)行充電或者放電操作；

13、步驟二、所述安全穩(wěn)控調(diào)度裝置與所述電流傳感器和所述電壓傳感器電連接，監(jiān)控多個(gè)電堆的實(shí)時(shí)功率；

14、步驟三、所述安全穩(wěn)控調(diào)度裝置與所述泵電連接，根據(jù)步驟二的監(jiān)控結(jié)果，所述安全穩(wěn)控調(diào)度裝置控制所述泵的流量。

15、優(yōu)選地，所述正極液存儲(chǔ)罐和所述負(fù)極液存儲(chǔ)罐分別設(shè)置有溫度傳感器，所述溫度傳感器與所述安全穩(wěn)控調(diào)度裝置電連接。

16、優(yōu)選地，步驟二中，所述安全穩(wěn)控調(diào)度裝置根據(jù)所述電流表和所述電壓表的數(shù)值控制所述泵的流量。

17、根據(jù)上述技術(shù)方案，通過(guò)多個(gè)電堆的串聯(lián)或并聯(lián)，就能夠形成一個(gè)儲(chǔ)能用的全釩液流電池，優(yōu)選地，可以通過(guò)將電堆先串聯(lián)再并聯(lián)，形成一個(gè)具有較大功率的儲(chǔ)能用的全釩液流電池。

18、正極液存儲(chǔ)罐和負(fù)極液存儲(chǔ)罐均內(nèi)存儲(chǔ)有電解液，該電解液都含有釩離子，在使用過(guò)程中，通過(guò)釩離子發(fā)生氧化或者還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)電堆的充電或者放電。

19、電堆內(nèi)設(shè)置有正極和負(fù)極，正極液存儲(chǔ)罐和負(fù)極液存儲(chǔ)罐可以分別通過(guò)設(shè)置于流入管路上的泵向正極區(qū)和負(fù)極區(qū)內(nèi)輸入電解液以正極和負(fù)極電解液在電池內(nèi)部的循環(huán)流動(dòng)，以便實(shí)現(xiàn)持續(xù)的充放電反應(yīng)。

20、泵將電解液從儲(chǔ)液罐輸送到電池堆，確保電解液能夠在電池中循環(huán)流動(dòng)。這種循環(huán)能夠保持正極和負(fù)極位置的反應(yīng)物(如v2+和v3+)的濃度，避免電極位置反應(yīng)物消耗影響電堆充電或者放電的功率，通過(guò)調(diào)整泵的流量，可以確保電解液在電極反應(yīng)界面得到持續(xù)的刷新，通時(shí)還能夠促進(jìn)電解液的均勻分布，從而減少局部過(guò)熱或局部電解液耗盡的情況。同時(shí)泵還能夠促進(jìn)電化學(xué)反應(yīng)。通過(guò)強(qiáng)制電解液循環(huán)流動(dòng)，泵可以增強(qiáng)電解液與電極接觸的效率，從而提高電池的反應(yīng)速率和能量轉(zhuǎn)換效率。

21、泵的流量可以調(diào)節(jié)，以適應(yīng)充放電過(guò)程中系統(tǒng)的功率需求。在充電時(shí)，通常需要較高的流速來(lái)保證釩離子的快速轉(zhuǎn)化和氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行；而在放電時(shí)，流速也需要適當(dāng)控制，以便優(yōu)化電流密度和放電效率。

22、因此可以看出，電堆的正極區(qū)和負(fù)極區(qū)的儲(chǔ)能活性物質(zhì)——電解液儲(chǔ)存于電池外部的電解液儲(chǔ)罐中，通過(guò)電解液循環(huán)泵和流入管路于流出管路能夠?qū)崿F(xiàn)電解液在電解液存儲(chǔ)柜于電池堆之間的強(qiáng)制循環(huán)，無(wú)論電堆是處于充電的工作狀態(tài)亦或是處于放電的工作狀態(tài)，電解液的儲(chǔ)量都決定了電堆的儲(chǔ)能容量。

23、為了獲得更多的儲(chǔ)能容量，儲(chǔ)能用的全釩液流電池內(nèi)包括多個(gè)電堆。因此，該儲(chǔ)能用的全釩液流電池能夠用于為孤網(wǎng)系統(tǒng)提供能量緩沖，當(dāng)外部用電設(shè)備的用電功率小于發(fā)電機(jī)的功率時(shí)，發(fā)電機(jī)端多余的電能都可以輸入至該儲(chǔ)能用的全釩液流電池，由該儲(chǔ)能用的全釩液流電池進(jìn)行存儲(chǔ)，不會(huì)造成很大的能量損失。而當(dāng)外部用電設(shè)備的功率大于發(fā)電機(jī)的功率時(shí)，該儲(chǔ)能用的全釩液流電池可以放電以補(bǔ)充發(fā)電側(cè)不足的電量。

技術(shù)特征：

1.一種儲(chǔ)能用的全釩液流電池(10)，其特征在于，所述儲(chǔ)能用的全釩液流電池(10)包括多個(gè)電堆(16)，所述電堆(16)包括正極液存儲(chǔ)罐(12)、負(fù)極液存儲(chǔ)罐(13)和電池堆(11)，所述電池堆(11)設(shè)置有正極、負(fù)極和用于分隔所述正極、負(fù)極的離子膜(111)，所述離子膜(111)將所述電池堆(11)分成正極區(qū)和負(fù)極區(qū)，所述正極區(qū)和所述負(fù)極區(qū)分別通過(guò)管路與所述正極液存儲(chǔ)罐(12)和所述負(fù)極液存儲(chǔ)罐(13)相聯(lián)通，所述管路上設(shè)置有泵；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能用的全釩液流電池(10)，其特征在于，多個(gè)所述電堆(16)先串聯(lián)后并聯(lián)，所述儲(chǔ)能用的全釩液流電池(10)每個(gè)并聯(lián)支路上串聯(lián)有相同數(shù)量的所述電堆(16)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的儲(chǔ)能用的全釩液流電池(10)，其特征在于，所述儲(chǔ)能用的全釩液流電池(10)的每個(gè)并聯(lián)支路均設(shè)置有電流傳感器和電壓傳感器。

4.一種包含權(quán)利要求3所述的儲(chǔ)能用的全釩液流電池(10)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)包括儲(chǔ)能變流器(21)、安全穩(wěn)控調(diào)度裝置和多個(gè)所述儲(chǔ)能用的全釩液流電池(10)，所述儲(chǔ)能變流器(21)設(shè)置為雙向變流器，所述儲(chǔ)能變流器(21)與所述儲(chǔ)能用的全釩液流電池(10)電連接，所述安全穩(wěn)控調(diào)度裝置通過(guò)所述儲(chǔ)能變流器(21)控制所述儲(chǔ)能用的全釩液流電池(10)進(jìn)行充電和放電。

5.一種權(quán)利要求4所述的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，一個(gè)所述儲(chǔ)能變流器(21)連接一個(gè)或者多個(gè)所述儲(chǔ)能用的全釩液流電池(10)。

6.一種權(quán)利要求5所述的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，多個(gè)與相同所述儲(chǔ)能變流器(21)連接的所述儲(chǔ)能用的全釩液流電池(10)并聯(lián)。

7.一種權(quán)利要求5所述的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，多個(gè)與相同所述儲(chǔ)能變流器(21)連接的所述儲(chǔ)能用的全釩液流電池(10)串聯(lián)。

8.一種權(quán)利要求4-7中任意一項(xiàng)所述的儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括：

9.一種權(quán)利要求8所述的使用方法，其特征在于，所述正極液存儲(chǔ)罐(12)和所述負(fù)極液存儲(chǔ)罐(13)分別設(shè)置有溫度傳感器，所述溫度傳感器與所述安全穩(wěn)控調(diào)度裝置電連接。

10.一種權(quán)利要求8所述的使用方法，其特征在于，步驟二中，所述安全穩(wěn)控調(diào)度裝置根據(jù)所述電流表和所述電壓表的數(shù)值控制所述泵(19)的流量。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及發(fā)電領(lǐng)域，公開(kāi)了一種儲(chǔ)能用的全釩液流電池，儲(chǔ)能用的全釩液流電池包括多個(gè)電堆，電堆包括正極液存儲(chǔ)罐、負(fù)極液存儲(chǔ)罐和電池堆，電池堆設(shè)置有正極、負(fù)極和用于分隔正極、負(fù)極的離子膜，離子膜將電池堆分成正極區(qū)和負(fù)極區(qū)，正極區(qū)和負(fù)極區(qū)分別通過(guò)管路與正極液存儲(chǔ)罐和負(fù)極液存儲(chǔ)罐相聯(lián)通，管路上設(shè)置有泵；電堆還包括正極線(xiàn)和負(fù)極線(xiàn)，正極線(xiàn)和負(fù)極線(xiàn)分別與正極和負(fù)極連接；多個(gè)電堆通過(guò)正極線(xiàn)和負(fù)極線(xiàn)連接形成儲(chǔ)能用的全釩液流電池。該儲(chǔ)能用的全釩液流電池能夠?qū)⒍嘤嗟碾娔苻D(zhuǎn)化為電池內(nèi)的化學(xué)能進(jìn)行存儲(chǔ)，并在需要時(shí)將該化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能提供外部使用。

技術(shù)研發(fā)人員：姜亮,范莉莉,張雙慶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6