一種提高液流電池運(yùn)行可靠性的儲(chǔ)能系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種提高液流電池運(yùn)行可靠性的儲(chǔ)能系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電能難W儲(chǔ)存而又不可缺少，任何時(shí)刻它的生產(chǎn)都要滿足用電需求，因此人們一 直在尋找既經(jīng)濟(jì)又可行的儲(chǔ)能技術(shù)，來解決供求之間的矛盾，使得電能的生產(chǎn)與需求脫鉤。 另外電能存儲(chǔ)在電能管理、電網(wǎng)輔助服務(wù)、電壓控制、可再生能源利用、大型不間斷電源等 方面有著重要作用，若與大型火力發(fā)電聯(lián)合，可降低電站峰值容量、降低發(fā)電成本W(wǎng)及減小 污染。若與風(fēng)力、太陽能、潮欽能等可再生能源發(fā)電聯(lián)合，可實(shí)現(xiàn)電能的連續(xù)平穩(wěn)供給，滿足 用戶需求。由于液流電池具有循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全性好、功率與容量可獨(dú)立設(shè)計(jì)、操作方便等 優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為最有前途的大中型規(guī)模電力存儲(chǔ)設(shè)備的首選之一。其中，全饑液流電池備受 青睞。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中液流電池作為規(guī)模儲(chǔ)能的重要單元，實(shí)現(xiàn)電能的存儲(chǔ)與釋放。電堆是 構(gòu)成液流電池的基本核也部件，多個(gè)電堆通過串聯(lián)的方式構(gòu)成電堆單元，多個(gè)電堆單元相 互串聯(lián)構(gòu)成電池單元，由于儲(chǔ)能子單元中的多個(gè)電堆通過電路連接構(gòu)成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，電 堆與電堆之間沒有保護(hù)及兀余設(shè)計(jì)，因此，當(dāng)電池單元中任一電堆發(fā)生故障時(shí)，都會(huì)直接反 饋給電池管理系統(tǒng)，導(dǎo)致電池系統(tǒng)無法繼續(xù)運(yùn)行，必須將電池系統(tǒng)整體停機(jī)后，統(tǒng)一進(jìn)行檢 修、維護(hù)工作，大大降低電池系統(tǒng)的運(yùn)行效率和可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)W上問題的提出，而研制一種提高液流電池運(yùn)行可靠性的儲(chǔ)能系統(tǒng)及 其方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)手段如下：
[0006] 一種提高液流電池運(yùn)行可靠性的儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括：
[0007] 至少一個(gè)電池單元；所述電池單元至少包括兩個(gè)相互串聯(lián)的電堆單元；每一電堆 單元包括第一開關(guān)、第二開關(guān)和至少一個(gè)電堆；所述第一開關(guān)與至少一個(gè)電堆相互串聯(lián)，相 互串聯(lián)的第一開關(guān)與電堆的兩端并聯(lián)接有第二開關(guān)；
[0008] 至少一臺(tái)儲(chǔ)能逆變器；每一儲(chǔ)能逆變器與每一電池單元對(duì)應(yīng)連接；
[0009] 連接電池單元，用于控制每一電堆單元的第一開關(guān)和第二開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，W及 確定未發(fā)生故障的電堆單元所需的充放電參數(shù)的電池管理系統(tǒng)；
[0010] 連接儲(chǔ)能逆變器和電池管理系統(tǒng)，用于控制和調(diào)整儲(chǔ)能逆變器的輸出輸入?yún)?shù)與 未發(fā)生故障的電堆單元所需的充放電參數(shù)相匹配的就地監(jiān)控系統(tǒng)；
[0011] 進(jìn)一步地，所述電池管理系統(tǒng)還用于監(jiān)測(cè)各電堆的運(yùn)行狀態(tài)并判斷電堆是否發(fā)生 故障，W及獲知發(fā)生故障的電堆單元數(shù)量；
[0012] 進(jìn)一步地，所述第一開關(guān)處于常閉狀態(tài)、第二開關(guān)處于常開狀態(tài)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到某一電 堆發(fā)生故障時(shí)，所述電池管理系統(tǒng)控制該電堆所對(duì)應(yīng)的第一開關(guān)斷開、第二開關(guān)閉合；
[0013] 進(jìn)一步地，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)分別為直流接觸器的常閉觸點(diǎn)和常開觸點(diǎn)；
[0014] 進(jìn)一步地，當(dāng)未發(fā)生故障的電堆單元所需的充放電參數(shù)為零時(shí)，所述就地監(jiān)控系 統(tǒng)控制儲(chǔ)能逆變器停止工作；
[0015] 進(jìn)一步地，通過故障字表示各電堆的故障狀態(tài)，所述故障字具有多個(gè)標(biāo)志位，每一 標(biāo)志位對(duì)應(yīng)表示一電堆的故障狀態(tài)；當(dāng)電池管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到某一電堆發(fā)生故障時(shí)，所述電 池管理系統(tǒng)置位故障字的相應(yīng)標(biāo)志位，并讀取故障字?jǐn)?shù)值獲知當(dāng)前發(fā)生故障的電堆單元數(shù) 量。
[0016] -種提高液流電池運(yùn)行可靠性的儲(chǔ)能方法，包括如下步驟：
[0017] 步驟1;啟動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)，執(zhí)打步驟2;
[0018] 步驟2 ;儲(chǔ)能逆變器充電或放電，執(zhí)行步驟3 ;
[0019] 步驟3 ;電池管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)各電堆單元的電堆運(yùn)行狀態(tài)，執(zhí)行步驟4 ;
[0020] 步驟4;電池管理系統(tǒng)判斷各電堆單元的電堆是否發(fā)生故障，是則執(zhí)行步驟5,否 則返回步驟3;
[0021] 步驟5 ;電池管理系統(tǒng)獲知發(fā)生故障的電堆單元數(shù)量，執(zhí)行步驟6 ;
[0022] 步驟6 ;電池管理系統(tǒng)確定未發(fā)生故障的電堆單元所需的充放電參數(shù)，執(zhí)行步驟 7；
[0023] 步驟7;就地監(jiān)控系統(tǒng)控制和調(diào)整儲(chǔ)能逆變器的輸出輸入?yún)?shù)與未發(fā)生故障的電 堆單元所需的充放電參數(shù)相匹配，執(zhí)行步驟8;
[0024] 步驟8 ;儲(chǔ)能逆變器改變輸出輸入?yún)?shù)，同時(shí)電池管理系統(tǒng)控制故障電堆所對(duì)應(yīng) 的第一開關(guān)斷開、第二開關(guān)閉合，返回步驟2。
[00巧]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的一種提高液流電池運(yùn)行可靠性的儲(chǔ)能系 統(tǒng)及其方法，通過電池管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到電堆發(fā)生故障時(shí)，將故障電堆旁路，同時(shí)就地監(jiān)控系 統(tǒng)控制和調(diào)整儲(chǔ)能逆變器的輸出輸入?yún)?shù)與未發(fā)生故障的電堆單元所需的充放電參數(shù)相 匹配，避免了現(xiàn)有技術(shù)中的液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，當(dāng)其包括的任一電堆發(fā)生故障時(shí)，則系統(tǒng)無 法繼續(xù)運(yùn)行的問題，提高了系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和效率，優(yōu)化了液流電池儲(chǔ)能裝置的控制策略。
【附圖說明】
[0026] 圖1是本發(fā)明所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0027] 圖2是本發(fā)明所述方法的流程圖；
[0028] 圖3是本發(fā)明電池管理系統(tǒng)確定未發(fā)生故障的電堆單元所需的充電參數(shù)的流程 圖。
[0029] 圖中：1、就地監(jiān)控系統(tǒng)，2、儲(chǔ)能逆變器，3、電池單元，4、電池管理系統(tǒng)，31、保險(xiǎn)絲， 32、電堆單元，321、第一開關(guān)，322、電堆，323、第二開關(guān)。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 如圖1所示的一種提高液流電池運(yùn)行可靠性的儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括：至少一個(gè)電池單 元3;所述電池單元3至少包括兩個(gè)相互串聯(lián)的電堆單元32;每一電堆單元32包括第一開 關(guān)321、第二開關(guān)323和至少一個(gè)電堆322;所述第一開關(guān)321與至少一個(gè)電堆322相互串 聯(lián)，相互串聯(lián)的第一開關(guān)321與電堆322的兩端并聯(lián)接有第二開關(guān)323;至少一臺(tái)儲(chǔ)能逆變 器2 ;每一儲(chǔ)能逆變器2與每一電池單元3對(duì)應(yīng)連接；連接電池單元3,用于控制每一電堆單 元32的第一開關(guān)321和第二開關(guān)323的開關(guān)狀態(tài)，W及確定未發(fā)生故障的電堆單元32所 需的充放電參數(shù)的電池管理系統(tǒng)4 ;連接儲(chǔ)能逆變器2和電池管理系統(tǒng)4,用于控制和調(diào)整 儲(chǔ)能逆變器2的輸出輸入?yún)?shù)與未發(fā)生故障的電堆單元32所需的充放電參數(shù)相匹配的就 地監(jiān)控系統(tǒng)1 ;進(jìn)一步地，所述電池管理系統(tǒng)4還用于監(jiān)測(cè)各電堆322的運(yùn)行狀態(tài)并判斷電 堆322是否發(fā)生故障，W及獲知發(fā)生故障的電堆單元32數(shù)量；進(jìn)一步地，所述第一開關(guān)321 處于常閉狀態(tài)、第二開關(guān)323處于常開狀態(tài)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到某一電堆322發(fā)生故障時(shí)，所述電池 管理系統(tǒng)4控制該電堆322所對(duì)應(yīng)的第一開關(guān)321斷開、第二開關(guān)323閉合；進(jìn)一步地，所 述第一開關(guān)321和第二開關(guān)323分別為直流接觸器的常閉觸點(diǎn)和常開觸點(diǎn)；進(jìn)一步地，當(dāng) 未發(fā)生故障的電堆單元32所需的充放電參數(shù)為零時(shí)，所述就地監(jiān)控系統(tǒng)1控制儲(chǔ)能逆變器 2停止工作；進(jìn)一步地，通過故障字表示各電堆322的故障狀態(tài)，所述故障字具有多個(gè)標(biāo)志 位，每一標(biāo)志位對(duì)應(yīng)表示一電堆322的故障狀態(tài)；當(dāng)電池管理系統(tǒng)4監(jiān)測(cè)到某一電堆322發(fā) 生故障時(shí)，所述電池管理系統(tǒng)4置位故障字的相應(yīng)標(biāo)志位，并讀取故障字?jǐn)?shù)值獲知當(dāng)前發(fā) 生故障的電堆單元32數(shù)量。
[0031] 如圖2所示的一種提高液流電池運(yùn)行可靠性的儲(chǔ)能方法，包括如下步驟：
[0032] 步驟1;啟動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)，執(zhí)行步驟2;
[003引步驟2;儲(chǔ)能逆變器2充電或放電，執(zhí)行步驟3;
[0034]步驟3;電池管理系統(tǒng)4監(jiān)測(cè)各電堆單元32的電堆322運(yùn)行狀態(tài)，執(zhí)行步驟4;[00巧]步驟4 ;電池管理系統(tǒng)4判斷各電堆單元32的電堆322是否發(fā)生故障，是則執(zhí)行 步驟5,否則返回步驟3 ;
[0036] 步驟5;電池管理系統(tǒng)4獲知發(fā)生故障的電堆單元32數(shù)量，執(zhí)行步驟6;
[0037] 步驟6;電池管理系統(tǒng)4確定未發(fā)生故障的電堆單元32所需的充放電參數(shù)，執(zhí)行 步驟7 ;
[0038] 步驟7;就地監(jiān)控系統(tǒng)1控制和調(diào)整儲(chǔ)能逆變器2的輸出輸入?yún)?shù)與未發(fā)生故障 的電堆單元32所需的充放電參數(shù)相匹配，執(zhí)行步驟8 ;
[0039] 步驟8;儲(chǔ)能逆變器2改變輸出輸入?yún)?shù)，同時(shí)電池管理系統(tǒng)4控制故障電堆322 所對(duì)應(yīng)的第一開關(guān)321斷開、第二開關(guān)323閉合，返回步驟2。
[0040] 就地監(jiān)控系統(tǒng)控制儲(chǔ)能逆變器對(duì)其對(duì)應(yīng)的每一電池單元所包括的電堆單元進(jìn)行 充放電，每一電池單元至少包括兩個(gè)相互串聯(lián)的電堆單元，每個(gè)電堆單元包括第一開關(guān)、第 二開關(guān)和至少一個(gè)電堆；當(dāng)電堆單元包括多個(gè)電堆時(shí)，多個(gè)電堆之間相互串聯(lián)；電池管理 系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電堆運(yùn)行狀態(tài)并判斷電堆是否發(fā)生故障，電堆所發(fā)生的故障包括電堆電壓過 高、單電池電壓過高多節(jié)單電池W串聯(lián)疊加形式構(gòu)成電堆、電堆漏液、電解液溫度過高等 等，當(dāng)監(jiān)測(cè)到電堆電壓高于某個(gè)設(shè)定值時(shí)，則確定該電堆發(fā)生電堆電壓過高故障；當(dāng)通過電 池巡檢儀監(jiān)測(cè)到某節(jié)單電池電壓值高于某設(shè)定值時(shí)，則確定該電堆發(fā)生單電池電壓過高故 障；通過監(jiān)測(cè)電堆下面漏液收集槽發(fā)生漏液時(shí)，則確定電堆發(fā)生電堆漏液故障；當(dāng)電解液 出口溫度高于某參考值時(shí)，則確定該電堆發(fā)生電解液溫度過高故障。
[0041] 每一電堆單元包括的任一電堆未發(fā)生故障時(shí)，第一開關(guān)閉合，第二開關(guān)斷開，即正 常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)第一開關(guān)處于常閉狀態(tài)，第二開關(guān)處于常開狀態(tài)；當(dāng)電池管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到電 堆單元的某一電堆發(fā)生故障時(shí)，其控制該電堆所對(duì)應(yīng)的第一開關(guān)斷開、第二開關(guān)閉合，該時(shí) 發(fā)生故障的電堆所在回路被旁路，儲(chǔ)能逆變器的充放電回路經(jīng)由第二開關(guān)所在的支路對(duì)其 余電堆單元的電堆進(jìn)行充放電，優(yōu)選地，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)可W分別為直流接觸器 的常閉觸點(diǎn)