專利名稱：液流電池系統(tǒng)及其控制方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液流電池領(lǐng)域，具體而言，涉及一種液流電池系統(tǒng)及其控制方法和裝置。
背景技術(shù)：
液流電池系統(tǒng)是一種以不同價(jià)態(tài)的金屬離子電解液進(jìn)行氧化還原的電化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)，能夠高效地實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能之間的相互轉(zhuǎn)化。該類電池系統(tǒng)具有使用壽命長(zhǎng)，能量轉(zhuǎn)化效率高，安全性好，環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，能用于風(fēng)能發(fā)電和光伏發(fā)電配套的大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)，是電網(wǎng)削峰填谷、平衡負(fù)載的主要選擇之一。因此，近年來(lái)液流電池系統(tǒng)逐漸成為大容量?jī)?chǔ)能電池研究的重點(diǎn)。以全釩氧化還原液流電池系統(tǒng)為例，該電池系統(tǒng)分別以釩離子V2+/V3+和V4+/ V5+作為電池的正負(fù)極氧化還原電對(duì)，將正負(fù)極電解液分別存儲(chǔ)于兩個(gè)儲(chǔ)液罐中，由耐酸液體泵驅(qū)動(dòng)活性電解液至反應(yīng)場(chǎng)所(電池堆)再回至儲(chǔ)液罐中形成循環(huán)液流回路，以實(shí)現(xiàn)充放電過程。在全釩氧化還原液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中，電池堆性能的好壞決定著整個(gè)系統(tǒng)的充放電性能，尤其是充放電功率及效率。電池堆是由多片單電池依次疊放壓緊，串聯(lián)而成。其中，如圖1所示，傳統(tǒng)的單片液流電池包括液流框1'，集流板2'，電極3'，隔膜4'，通過 N個(gè)單片液流電池的堆疊組成電池堆5'。在液流電池系統(tǒng)中，不同價(jià)態(tài)的電解質(zhì)溶解度隨溫度的變化趨勢(shì)有所不同，如全釩氧化還原液流電池系統(tǒng)中，V5+在高溫下易沉淀析出結(jié)晶，其他價(jià)態(tài)的釩離子在低溫下易沉淀析出結(jié)晶。這些析出物可能引起石墨氈、管道及液體泵等的堵塞，降低電池系統(tǒng)的充放電效率，甚至導(dǎo)致電池?zé)o法正常工作。另外，伴隨溫度的升高，電池材料腐蝕及副反應(yīng)產(chǎn)生的速度會(huì)加快，對(duì)電池的密封以及防腐等要求更高。針對(duì)相關(guān)技術(shù)中由于液流電池系統(tǒng)溫度過高或過低，導(dǎo)致系統(tǒng)中電解液析出結(jié)晶，進(jìn)而降低充放電效率的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種液流電池系統(tǒng)及其控制方法和裝置，以解決液流電池系統(tǒng)充放電效率低的問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種液流電池系統(tǒng)的控制方法。根據(jù)本發(fā)明的液流電池系統(tǒng)的控制方法包括監(jiān)測(cè)液流電池系統(tǒng)的溫度；判斷液流電池系統(tǒng)的溫度是否超出預(yù)設(shè)溫度值范圍；以及當(dāng)液流電池系統(tǒng)的溫度超出預(yù)設(shè)溫度值范圍時(shí)，調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的溫度以使液流電池系統(tǒng)的溫度在預(yù)設(shè)溫度值范圍內(nèi)。進(jìn)一步地，監(jiān)測(cè)液流電池系統(tǒng)的溫度包括在液流電池系統(tǒng)運(yùn)行前，監(jiān)測(cè)液流電池系統(tǒng)的外部溫度；以及在液流電池系統(tǒng)運(yùn)行中，監(jiān)測(cè)液流電池系統(tǒng)的內(nèi)部溫度。進(jìn)一步地，監(jiān)測(cè)液流電池系統(tǒng)的內(nèi)部溫度包括監(jiān)測(cè)液流電池系統(tǒng)的電池堆的溫度；和/或監(jiān)測(cè)流出電池堆的電解液的溫度。進(jìn)一步地，調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的溫度包括調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的電解液的輸入量； 和/或調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)，其中，液流電池系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置有介質(zhì)流道，溫控介質(zhì)位于介質(zhì)流道中。進(jìn)一步地，調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的電解液的輸入量包括采用以下任意一種或多種方式調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的電解液流速；以及調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的電解液的入口或出口管徑。進(jìn)一步地，通過調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)以使液流電池系統(tǒng)的溫度在預(yù)設(shè)溫度值范圍內(nèi)包括調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)的溫度；和/或調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)在介質(zhì)流道中的流速。進(jìn)一步地，溫控介質(zhì)包括以下任意一種介質(zhì)水、乙醇、防凍液、冷卻油、空氣以及氮?dú)?。為了?shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種液流電池系統(tǒng)的控制裝置。根據(jù)本發(fā)明的液流電池系統(tǒng)的控制裝置包括監(jiān)測(cè)裝置，用于監(jiān)測(cè)液流電池系統(tǒng)的溫度；判斷裝置，用于判斷液流電池系統(tǒng)的溫度是否超出預(yù)設(shè)溫度值范圍；以及調(diào)節(jié)裝置，用于當(dāng)液流電池系統(tǒng)的溫度超出預(yù)設(shè)溫度值范圍時(shí)，調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的溫度以使液流電池系統(tǒng)的溫度在預(yù)設(shè)溫度值范圍內(nèi)。進(jìn)一步地，監(jiān)測(cè)裝置包括第一監(jiān)測(cè)子裝置，用于在液流電池系統(tǒng)運(yùn)行前，監(jiān)測(cè)液流電池系統(tǒng)的外部溫度；以及第二監(jiān)測(cè)子裝置，用于在液流電池系統(tǒng)運(yùn)行中，監(jiān)測(cè)液流電池系統(tǒng)的內(nèi)部溫度。進(jìn)一步地，調(diào)節(jié)裝置包括第一調(diào)節(jié)子裝置，用于調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的電解液的輸入量；和/或第二調(diào)節(jié)子裝置，用于調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)，其中，液流電池系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置有介質(zhì)流道，溫控介質(zhì)位于介質(zhì)流道中。進(jìn)一步地，第一調(diào)節(jié)子裝置用于采用以下任意一種或多種方式調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的電解液的輸入量調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的電解液流速；以及調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的電解液的入口或出口管徑。進(jìn)一步地，第二調(diào)節(jié)子裝置用于采用以下任意一種方式調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)的溫度；和/或調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)在介質(zhì)流道中的流速。進(jìn)一步地，介質(zhì)流道設(shè)置于集流板或液流框中。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種液流電池系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的液流電池系統(tǒng)包括本發(fā)明提供的任一種液流電池系統(tǒng)的控制裝置。通過本發(fā)明，采用包括以下步驟的液流電池系統(tǒng)的控制方法監(jiān)測(cè)液流電池系統(tǒng)的 溫度；判斷液流電池系統(tǒng)的溫度是否超出預(yù)設(shè)溫度值范圍；以及當(dāng)液流電池系統(tǒng)的溫度超出預(yù)設(shè)溫度值范圍時(shí)，調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的溫度以使液流電池系統(tǒng)的溫度在預(yù)設(shè)溫度值范圍內(nèi)，使得液流電池系統(tǒng)在預(yù)設(shè)的溫度值范圍內(nèi)運(yùn)行，解決了由于液流電池系統(tǒng)溫度過高或過低，導(dǎo)致系統(tǒng)中電解液析出結(jié)晶，進(jìn)而降低充放電效率的問題，進(jìn)而提高了液流電池系統(tǒng)充放電效率。


構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的全釩氧化還原液流電池系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液流電池系統(tǒng)的控制裝置的框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液流電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的液流電池系統(tǒng)的集流板的主視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的液流電池系統(tǒng)的集流板的立體圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的液流電池系統(tǒng)的集流板的側(cè)視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的液流電池系統(tǒng)的集流板的立體圖；以及圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液流電池系統(tǒng)的控制方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。首先介紹本發(fā)明實(shí)施例所提供的液流電池系統(tǒng)。該液流電池系統(tǒng)包括一種用于監(jiān)測(cè)和控制液流電池系統(tǒng)溫度的控制裝置，通過該控制裝置，可以高效快速的對(duì)液流電池系統(tǒng)的溫度進(jìn)行調(diào)整，確保電池工作溫度處于適宜的溫度值范圍，避免在充放電過程中，由于液流電池系統(tǒng)溫度過高或過低而導(dǎo)致電解液析出結(jié)晶，從而提高電池的充放電效率和使用壽命。以下對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的液流電池系統(tǒng)的控制裝置進(jìn)行描述。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液流電池系統(tǒng)的控制裝置的框圖，該液流電池系統(tǒng)的控制裝置包括監(jiān)測(cè)裝置20，用于監(jiān)測(cè)液流電池系統(tǒng)的溫度；判斷裝置40，用于判斷液流電池系統(tǒng)的溫度是否超出預(yù)設(shè)溫度值范圍；以及調(diào)節(jié)裝置60，用于當(dāng)液流電池系統(tǒng)的溫度超出預(yù)設(shè)溫度值范圍時(shí)，調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的溫度以使液流電池系統(tǒng)的溫度在預(yù)設(shè)溫度值范圍內(nèi)。要實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組的溫度控制，首先需要對(duì)其溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在該實(shí)施例中，通過監(jiān)測(cè)裝置20實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)液流電池系統(tǒng)的溫度，根據(jù)溫度的監(jiān)測(cè)結(jié)果反饋給判斷裝置40，這種反饋控制可以是手動(dòng)實(shí)現(xiàn)，也可以為自動(dòng)控制，判斷裝置40判斷監(jiān)測(cè)裝置20監(jiān)測(cè)到的溫度是否在預(yù)設(shè)的溫度范圍之內(nèi)，此處的預(yù)設(shè)溫度范圍是指液流電池系統(tǒng)處于良好工作狀態(tài)時(shí)的溫度范圍，可以根據(jù)液流電池系統(tǒng)的具體使用條件測(cè)定或人為確定，當(dāng)判斷裝置40判斷液流電池系統(tǒng)的溫度在預(yù)設(shè)的溫度范圍之外，也即液流電池系統(tǒng)處于較差的工作狀態(tài)時(shí)， 調(diào)節(jié)裝置60，調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的溫度以使液流電池系統(tǒng)的溫度在預(yù)設(shè)溫度值范圍內(nèi)，使得液流電池系統(tǒng)持續(xù)工作在適宜的溫度條件下，不會(huì)由于溫度過高或過低而析出結(jié)晶堵塞石墨氈、管道及液體泵等，提高了液流電池系統(tǒng)充放電效率低，延長(zhǎng)液流電池系統(tǒng)的使用壽命。優(yōu)選地，監(jiān)測(cè)裝置20包括第一監(jiān)測(cè)子裝置22，用于在液流電池系統(tǒng)運(yùn)行前，監(jiān)測(cè)液流電池系統(tǒng)的外部溫度；以及第二監(jiān)測(cè)子裝置24，用于在液流電池系統(tǒng)運(yùn)行中，監(jiān)測(cè)液流電池系統(tǒng)的內(nèi)部溫度。
在該實(shí)施例中，第一監(jiān)測(cè)子裝置22在系統(tǒng)運(yùn)行前，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的外部溫度，能夠?qū)崟r(shí)獲知系統(tǒng)在使用前的環(huán)境溫度?？蛇x地，當(dāng)外部溫度很低時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的外部環(huán)境進(jìn)行合理升溫控制，使得系統(tǒng)能夠處于良好的使用狀態(tài)。第二監(jiān)測(cè)子裝置24在系統(tǒng)運(yùn)行中，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的內(nèi)部溫度，能夠?qū)崟r(shí)獲知系統(tǒng)在使用過程中的溫度變化。在監(jiān)測(cè)液流電池系統(tǒng)的內(nèi)部溫度時(shí)，可以對(duì)電池組進(jìn)行直接測(cè)量，也可以對(duì)剛流出電池組的電解液溫度進(jìn)行測(cè)量。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液流電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示，圖中箭頭方向表示工作狀態(tài)下電解液的流向，液流電池系統(tǒng)包括電池堆正極1、正極儲(chǔ)液罐4和正極液體泵 6組成的正極循環(huán)回路，電池堆負(fù)極2、負(fù)極儲(chǔ)液罐3和負(fù)極液體泵5組成的負(fù)極循環(huán)回路； 還包括第一測(cè)溫裝置7和第二測(cè)溫裝置8，分別監(jiān)測(cè)負(fù)極循環(huán)回路和正極循環(huán)回路的環(huán)境溫度；還包括第三測(cè)溫裝置9和第四測(cè)溫裝置10，分別監(jiān)測(cè)電池堆負(fù)極和電池堆正極流出電解液溫度(該溫度反映電池組溫度)；還包括第一控制裝置11，根據(jù)第一測(cè)溫裝置7和第三測(cè)溫裝置9測(cè)得的溫度，判斷溫度是否超過系統(tǒng)工作的最佳溫度范圍，并且在系統(tǒng)溫度超過其工作的最佳溫度范圍時(shí)，通過調(diào)節(jié)負(fù)極液體泵5的輸入速度，從而調(diào)節(jié)電解液的流量，達(dá)到控制電池組工作溫度的目的；還包括第二控制裝置12，根據(jù)第二測(cè)溫裝置8和第四測(cè)溫裝置10測(cè)得的溫度，判斷各溫度是否超過系統(tǒng)工作的最佳溫度范圍，并且在系統(tǒng)溫度超過其工作的最佳溫度范圍時(shí)，通過調(diào)節(jié)正極液體泵6的輸入速度，從而調(diào)節(jié)電解液的流量，達(dá)到控制電池組工作溫度的目的。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)裝置60包括第一調(diào)節(jié)子裝置62，用于調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的電解液的輸入量；和/或第二調(diào)節(jié)子裝置64，用于調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)，其中，液流電池系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置有介質(zhì)流道，溫控介質(zhì)位于介質(zhì)流道中。在該實(shí)施例中，當(dāng)液流電池系統(tǒng)的溫度超出預(yù)設(shè)溫度值范圍時(shí)，可以通過第一調(diào)節(jié)子裝置調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的電解液的輸入量，當(dāng)液流電池系統(tǒng)的溫度過高時(shí)，提高電解液的輸入量，通過電解液的冷卻作用實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組的降溫作用，當(dāng)然，提高電解液的輸入量需保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。也可以通過第二調(diào)節(jié)子裝置調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)將液流電池系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)回預(yù)設(shè)溫度值范圍內(nèi)，通過溫控介質(zhì)帶入或帶出熱量，起到升溫或降溫的作用。優(yōu)選地，第一調(diào)節(jié)子裝置用于采用以下任意一種或多種方式調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的電解液的輸入量調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的電解液流速；以及調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的電解液的入口或出口管徑。在該實(shí)施例中，改變電解液輸入量的方式，包括改變?nèi)炕虿糠蛛姵亟M及電堆中電解液流速、電解液入口或出口管徑等方式得以實(shí)現(xiàn)，但需保證電池中正負(fù)極電解液流量相同。優(yōu)選地，第二調(diào)節(jié)子裝置用于采用以下任意一種方式調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)的溫度；和/或調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)在介質(zhì)流道中的流速。在該實(shí)施例中，在外部溫度即環(huán)境溫度很低時(shí)，調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)的溫度，例如在液流電池系統(tǒng)運(yùn)行前對(duì)溫控介質(zhì)進(jìn)行合理的加熱，使得溫控介質(zhì)的溫度升高，從而使液流電池系統(tǒng)處于良好的使用狀態(tài)，或在液流電池系統(tǒng)運(yùn)行前，首先對(duì)溫控介質(zhì)進(jìn)行升溫，然后增加溫控介質(zhì)在介質(zhì)流道中的流速以使液流電池系統(tǒng)處于良好的使用狀態(tài)；當(dāng)液流電池系統(tǒng)在使用過程中的溫度上升較快時(shí)，調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)的溫度，例如在液流電池系統(tǒng)運(yùn)行中對(duì)溫控介質(zhì)進(jìn)行合理的降溫，電池組可以實(shí)現(xiàn)快速降溫，使液流電池系統(tǒng)處于良好的使用狀態(tài)，或增加溫控介質(zhì)在介質(zhì)流道中的流速以使液流電池系統(tǒng)處于良好的使用狀態(tài)。在實(shí)際使用中，溫控介質(zhì)帶出的熱量還可以通過適當(dāng)?shù)姆椒右岳?。?yōu) 選地，介質(zhì)流道設(shè)置于集流板或液流框中。在單電池的集流板或液流框中設(shè)置介質(zhì)流道可以實(shí)現(xiàn)溫度的控制，根據(jù)使用需求及操作條件等的不同，在所搭建的電池堆中部分或全部使用這種具有介質(zhì)流道的單電池。 當(dāng)部分使用時(shí)，帶介質(zhì)流道的單電池可以均勻分布于電池堆內(nèi)部，也可以非均勻分布在電池組內(nèi)部，若為非均勻分布時(shí)，帶介質(zhì)流道的單電池可以位于電池堆中的任意位置。通過在集流板中設(shè)置介質(zhì)流道，在介質(zhì)流道中加入溫控介質(zhì)，如循環(huán)冷卻液，所使用的冷卻液為水、乙醇、防凍液、冷卻油、空氣以及氮?dú)獾?，?shí)現(xiàn)對(duì)電池組的冷卻控制。一種較為典型的方式，將介質(zhì)流道均勻設(shè)置于單電池內(nèi)部的單個(gè)集流板中，其結(jié)構(gòu)如圖4至圖6 所示，單個(gè)集流板設(shè)置有三個(gè)介質(zhì)流道第一介質(zhì)流道A，第二介質(zhì)流道B和第三介質(zhì)流道 C，其中，介質(zhì)流道通過各種方法如模壓方法等在集流板內(nèi)部獲得，此外，當(dāng)集流板所用材料導(dǎo)熱性較好時(shí)，介質(zhì)流道僅通過集流板的部分位置即可提供足夠的冷卻效率，其結(jié)構(gòu)如圖7 所示，第五介質(zhì)流道D、第六介質(zhì)流道E、第七介質(zhì)流道F僅通過集流板的上部；另一種方式將介質(zhì)流道設(shè)置于多個(gè)集流板之間，使用組合集流板，這種組合集流板由兩塊以上的組件組成，這些組件相互配合安裝成集流板后可在其內(nèi)部形成相應(yīng)的介質(zhì)流道。集流板可以選用包含且不僅限于石墨板材、導(dǎo)電高分子、導(dǎo)電復(fù)合材料、導(dǎo)電陶瓷、耐蝕性金屬板材等材料制得?？梢愿鶕?jù)材料的選取和加工方法的不同，集流板中介質(zhì)流道的成型可以置于集流板制備前、制備中或制備后。上述介質(zhì)流道的開口位置及形狀、通道形狀、位置、分布、形式和材質(zhì)等參數(shù)在能夠滿足使用條件和要求的前提下可以進(jìn)行任意的調(diào)整或組合。例如，根據(jù)需要集流板內(nèi)部的介質(zhì)流道可以均勻分布，也可以為非均勻分布。這種具有介質(zhì)流道的集流板的兩個(gè)表面可以為平板，也可以根據(jù)電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇在其表面進(jìn)行相應(yīng)的電解液流道設(shè)計(jì)。在實(shí)際使用過程中，具有介質(zhì)流道的部分可以選擇裝裝配在電池堆內(nèi)部，也可以單獨(dú)外露于電池外部，從而方便冷卻液的管理。最后，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的液流電池系統(tǒng)的控制方法進(jìn)行描述。圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液流電池系統(tǒng)的控制方法的流程圖，如圖8所示，該方法包括如下的步驟S102至步驟S106 步驟S102，監(jiān)測(cè)液流電池系統(tǒng)的溫度。優(yōu)選地，監(jiān)測(cè)液流電池系統(tǒng)的溫度包括在液流電池系統(tǒng)運(yùn)行前，監(jiān)測(cè)液流電池系統(tǒng)的外部溫度；以及在液流電池系統(tǒng)運(yùn)行中，監(jiān)測(cè)液流電池系統(tǒng)的內(nèi)部溫度。在系統(tǒng)運(yùn)行前，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的外部溫度，能夠?qū)崟r(shí)獲知系統(tǒng)在使用前的環(huán)境溫度?？蛇x地，當(dāng)外部溫度很低時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的外部環(huán)境進(jìn)行合理升溫控制，使得系統(tǒng)能夠處于良好的使用狀態(tài)。在系統(tǒng)運(yùn)行中，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的內(nèi)部溫度，能夠?qū)崟r(shí)獲知系統(tǒng)在使用過程中的溫度變化。在監(jiān)測(cè)液流電池系統(tǒng)的內(nèi)部溫度時(shí)，可以對(duì)電池組進(jìn)行直接測(cè)量，即監(jiān)測(cè)液流電池系統(tǒng)的電池堆的溫度，也可以對(duì)剛流出電池組的電解液溫度進(jìn)行測(cè)量。步驟S104，判斷液流電池系統(tǒng)的溫度是否超出預(yù)設(shè)溫度值范圍，該預(yù)設(shè)溫度值范圍為液流電池系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)時(shí)的溫度值范圍。當(dāng)液流電池系統(tǒng)的溫度超出預(yù)設(shè)溫度值范圍時(shí)，執(zhí)行步驟S106，否則返回步驟S102。其中，預(yù)設(shè)溫度范圍是指液流電池系統(tǒng)處于良好工作狀態(tài)時(shí)的溫度范圍，可以根據(jù)液流電池系統(tǒng)的具體使用條件測(cè)定或人為確定。步驟S106，調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的溫度以使液流電池系統(tǒng)的溫度在預(yù)設(shè)溫度值范圍內(nèi)。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的 溫度包括調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的電解液的輸入量； 和/或調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)，液流電池系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置有介質(zhì)流道，溫控介質(zhì)位于介質(zhì)流道中。當(dāng)液流電池系統(tǒng)的溫度超出預(yù)設(shè)溫度值范圍時(shí)，可以調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的電解液的輸入量，當(dāng)液流電池系統(tǒng)的溫度過高時(shí)，提高電解液的輸入量，通過電解液的冷卻作用實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組的降溫作用，當(dāng)然，提高電解液的輸入量均需保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。也可以調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)將液流電池系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)回預(yù)設(shè)溫度值范圍內(nèi)，通過溫控介質(zhì)帶入或帶出熱量，起到升溫或降溫的作用。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的電解液的輸入量包括采用以下任意一種或多種方式調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的電解液流速；以及調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的電解液的入口或出口管徑。改變電解液輸入量的方式，包括改變?nèi)炕虿糠蛛姵亟M及電堆中電解液流速、電解液入口或出口管徑等方式得以實(shí)現(xiàn)，但需保證電池中正負(fù)極電解液流量相同。優(yōu)選地，通過調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)以使液流電池系統(tǒng)的溫度在預(yù)設(shè)溫度值范圍內(nèi)包括 調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)的溫度；和/或調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)在介質(zhì)流道中的流速。在外部溫度即環(huán)境溫度很低時(shí)，調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)的溫度，例如在液流電池系統(tǒng)運(yùn)行前對(duì)溫控介質(zhì)進(jìn)行合理的加熱，使得溫控介質(zhì)的溫度升高，從而使液流電池系統(tǒng)處于良好的使用狀態(tài)，或在液流電池系統(tǒng)運(yùn)行前增加溫控介質(zhì)在介質(zhì)流道中的流速以使液流電池系統(tǒng)處于良好的使用狀態(tài)；當(dāng)液流電池系統(tǒng)在使用過程中的溫度上升較快時(shí)，調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)的溫度，例如在液流電池系統(tǒng)運(yùn)行中對(duì)溫控介質(zhì)進(jìn)行合理的降溫，電池組可以實(shí)現(xiàn)快速降溫，使液流電池系統(tǒng)處于良好的使用狀態(tài)，或增加溫控介質(zhì)在介質(zhì)流道中的流速以使液流電池系統(tǒng)處于良好的使用狀態(tài)。在實(shí)際使用中，溫控介質(zhì)帶出的熱量還可以通過適當(dāng)?shù)姆椒右岳?。其中，液流電池系統(tǒng)的內(nèi)部部件中設(shè)置有介質(zhì)流道，溫控介質(zhì)位于介質(zhì)流道中，溫控介質(zhì)包括以下任意一種介質(zhì)水、乙醇、防凍液、冷卻油、空氣以及氮?dú)?。在該?shí)施例中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的溫度，使得液流電池系統(tǒng)持續(xù)工作在適宜的溫度條件下，液流電池系統(tǒng)在最合適的內(nèi)外溫度環(huán)境中完成充放電，從而使液流電池系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)，提高了液流電池系統(tǒng)的充放電效率，延長(zhǎng)液流電池系統(tǒng)的使用壽命。采用本發(fā)明實(shí)施方式設(shè)計(jì)的液流電池系統(tǒng)，舉例如下例1 制備具有新型溫控技術(shù)的全釩氧化還原液流電池系統(tǒng)。選用高導(dǎo)電性多孔石墨氈作為電極材料，導(dǎo)電復(fù)合材料作為集流板，使用Nafion膜作為離子交換膜，在集流板中間制備冷卻液通道，冷卻液為蒸餾水。測(cè)量工作前的電池溫度為20攝氏度，當(dāng)電池組溫度大于40攝氏度時(shí)溫控系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)液泵驅(qū)動(dòng)冷卻水開始循環(huán)，對(duì)電池組進(jìn)行降溫。當(dāng)電池組工作溫度降低到35攝氏度以內(nèi)時(shí)，溫控系統(tǒng)控制液泵停止冷卻水的循環(huán)。例2 制備具有新型溫控技術(shù)的全釩氧化還原液流電池系統(tǒng)。選用高導(dǎo)電性多孔石墨氈作為電極材料，導(dǎo)電復(fù)合材料作為集流板，使用Nafion膜作為離子交換膜，在集流板中間制備溫控介質(zhì)流道，溫控介質(zhì)為防凍液。測(cè)量工作前的電池溫度為-10攝氏度，啟動(dòng)電池系統(tǒng)后先對(duì)防凍液進(jìn)行加熱。將防凍液溫度維持于20攝氏度后驅(qū)動(dòng)液泵啟動(dòng)防凍液的循環(huán)，當(dāng)電池溫度高于10攝氏度時(shí)啟動(dòng)電池組開始工作。例3 制備具有新型溫控技術(shù)的全釩氧化還原液流電池系統(tǒng)。選用高導(dǎo)電性多孔石墨氈作為電極材料，石墨板作為集流板，使用Nafion膜作為離子交換膜，以30攝氏度為電池系統(tǒng)工作的設(shè)定溫度值，測(cè)量環(huán)境溫度為20攝氏度，當(dāng)電池組 溫度升幅度大于10攝氏度時(shí)，提高電解液流速3 15%，以增強(qiáng)其冷卻作用；當(dāng)溫升幅度回落至5攝氏度以內(nèi)后， 調(diào)整電解液流速恢復(fù)正常。測(cè)量環(huán)境溫度為26攝氏度，當(dāng)電池組溫升為5攝氏度時(shí)，提高電解液流速3 15%，以增強(qiáng)其冷卻作用。從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果使液流電池系統(tǒng)能夠持續(xù)工作在在最合適的內(nèi)外溫度環(huán)境中，提高了液流電池系統(tǒng)的充放電效率，延長(zhǎng)了液流電池系統(tǒng)的使用壽命。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計(jì)算裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來(lái)執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種液流電池系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括 監(jiān)測(cè)所述液流電池系統(tǒng)的溫度；判斷所述液流電池系統(tǒng)的溫度是否超出預(yù)設(shè)溫度值范圍；以及當(dāng)所述液流電池系統(tǒng)的溫度超出所述預(yù)設(shè)溫度值范圍時(shí)，調(diào)節(jié)所述液流電池系統(tǒng)的溫度以使所述液流電池系統(tǒng)的溫度在所述預(yù)設(shè)溫度值范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液流電池系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，監(jiān)測(cè)所述液流電池系統(tǒng)的溫度包括在所述液流電池系統(tǒng)運(yùn)行前，監(jiān)測(cè)所述液流電池系統(tǒng)的外部溫度；以及在所述液流電池系統(tǒng)運(yùn)行中，監(jiān)測(cè)所述液流電池系統(tǒng)的內(nèi)部溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液流電池系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，監(jiān)測(cè)所述液流電池系統(tǒng)的內(nèi)部溫度包括監(jiān)測(cè)所述液流電池系統(tǒng)的電池堆的溫度；和/或監(jiān)測(cè)流出所述電池堆的電解液的溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液流電池系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，調(diào)節(jié)所述液流電池系統(tǒng)的溫度包括調(diào)節(jié)所述液流電池系統(tǒng)的電解液的輸入量；和/或調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)，其中，所述液流電池系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置有介質(zhì)流道，所述溫控介質(zhì)位于所述介質(zhì)流道中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液流電池系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，調(diào)節(jié)所述液流電池系統(tǒng)的電解液的輸入量包括采用以下任意一種或多種方式調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)所述液流電池系統(tǒng)的電解液流速；以及調(diào)節(jié)所述液流電池系統(tǒng)的電解液的入口或出口管徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液流電池系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)包括 調(diào)節(jié)所述溫控介質(zhì)的溫度；和/或調(diào)節(jié)所述溫控介質(zhì)在所述介質(zhì)流道中的流速。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液流電池系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述溫控介質(zhì)包括以下任意一種介質(zhì)水、乙醇、防凍液、冷卻油、空氣以及氮?dú)狻?br> 8.一種液流電池系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，包括 監(jiān)測(cè)裝置，用于監(jiān)測(cè)所述液流電池系統(tǒng)的溫度；判斷裝置，用于判斷所述液流電池系統(tǒng)的溫度是否超出預(yù)設(shè)溫度值范圍；以及調(diào)節(jié)裝置，用于當(dāng)所述液流電池系統(tǒng)的溫度超出所述預(yù)設(shè)溫度值范圍時(shí)，調(diào)節(jié)所述液流電池系統(tǒng)的溫度以使所述液流電池系統(tǒng)的溫度在所述預(yù)設(shè)溫度值范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液流電池系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)裝置包括 第一監(jiān)測(cè)子裝置，用于在所述液流電池系統(tǒng)運(yùn)行前，監(jiān)測(cè)所述液流電池系統(tǒng)的外部溫度；以及第二監(jiān)測(cè)子裝置，用于在所述液流電池系統(tǒng)運(yùn)行中，監(jiān)測(cè)所述液流電池系統(tǒng)的內(nèi)部溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液流電池系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)裝置包括第一調(diào)節(jié)子裝置，用于調(diào)節(jié)所述液流電池系統(tǒng)的電解液的輸入量；和/或第二調(diào)節(jié)子裝置，用于調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)，其中，所述液流電池系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置有介質(zhì)流道， 所述溫控介質(zhì)位于所述介質(zhì)流道中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液流電池系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，所述第一調(diào)節(jié)子裝置用于采用以下任意一種或多種方式調(diào)節(jié)所述液流電池系統(tǒng)的電解液的輸入量調(diào)節(jié)所述液流電池系統(tǒng)的電解液流速；以及調(diào)節(jié)所述液流電池系統(tǒng)的電解液的入口或出口管徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液流電池系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，所述第二調(diào)節(jié)子裝置用于采用以下任意一種方式調(diào)節(jié)溫控介質(zhì)調(diào)節(jié)所述溫控介質(zhì)的溫度；和/或調(diào)節(jié)所述溫控介質(zhì)在所述介質(zhì)流道中的流速。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液流電池系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，所述介質(zhì)流道設(shè)置于集流板或液流框中。
14.一種液流電池系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求8至13中任一項(xiàng)所述的液流電池系統(tǒng)的控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種液流電池系統(tǒng)及其控制方法和裝置。該液流電池系統(tǒng)的控制方法包括監(jiān)測(cè)液流電池系統(tǒng)的溫度；判斷液流電池系統(tǒng)的溫度是否超出預(yù)設(shè)溫度值范圍；以及當(dāng)液流電池系統(tǒng)的溫度超出預(yù)設(shè)溫度值范圍時(shí)，調(diào)節(jié)液流電池系統(tǒng)的溫度以使液流電池系統(tǒng)的溫度在預(yù)設(shè)溫度值范圍內(nèi)。通過本發(fā)明，能夠使液流電池系統(tǒng)在預(yù)設(shè)的溫度值范圍內(nèi)運(yùn)行，從而提高液流電池系統(tǒng)充放電效率。
文檔編號(hào)H01M8/18GK102306814SQ20111023659
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
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