本發(fā)明涉及液流電池系統(tǒng)，具體涉及一種高功率地下硐室液流電池系統(tǒng)。

背景技術：

1、液流電池是由thaller于1974年提出的一種電化學儲能技術，是一種新的蓄電池。液流電池由電堆單元、電解液、電解液存儲供給單元以及管理控制單元等部分構(gòu)成，是利用正負極電解液分開，各自循環(huán)的一種高性能蓄電池，具有容量高、使用領域廣、循環(huán)使用壽命長的特點，是一種新能源產(chǎn)品。

2、電池的正極和負極電解液分別裝在兩個儲罐中，利用送液泵使電解液通過電池循環(huán)。在電堆內(nèi)部，正、負極電解液用離子交換膜(或離子隔膜)分隔開，電池外接負載和電源。液流電池技術作為一種新型的大規(guī)模高效電化學儲能(電)技術，通過反應活性物質(zhì)的價態(tài)變化實現(xiàn)電能與化學能相互轉(zhuǎn)換與能量存儲。在液流電池中，活性物質(zhì)儲存于電解液中，具有流動性，可以實現(xiàn)電化學反應場所(電極)與儲能活性物質(zhì)在空間上的分離，電池功率與容量設計相對獨立，適合大規(guī)模蓄電儲能需求。與普通的二次電池不同，液流電池的儲能活性物質(zhì)與電極完全分開，功率和容量設計互相獨立，易于模塊組合和電池結(jié)構(gòu)的放置；電解液儲存于儲罐中不會發(fā)生自放電；電堆只提供電化學反應的場所，自身不發(fā)生氧化還原反應；活性物質(zhì)溶于電解液，電極枝晶生長刺破隔膜的危險在液流電池中大大降低；同時，流動的電解液可以把電池充電/放電過程產(chǎn)生的熱量帶走，避免由于電池發(fā)熱而產(chǎn)生的電池結(jié)構(gòu)損害甚至燃燒。

3、液流電池的儲罐通常是布置在地上。以大連百兆瓦級液流電池儲能調(diào)峰電站為例，該電站建設有716個大型儲罐和358個集裝箱，占地面積約為14000平方米。如此巨大的土地和儲存裝置成本，限制了液流電池系統(tǒng)的效益和發(fā)展。

4、同時，當儲罐體積較大時，會引起充電時產(chǎn)生的氧化物和還原物在儲罐內(nèi)的濃度不高，且分布極其不均，導致液流電池產(chǎn)生的電流密度和能量密度過小或產(chǎn)生的電壓不穩(wěn)，無法滿足用電側(cè)的需求，從而難以實現(xiàn)大規(guī)模推廣應用。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服上述技術不足，提出一種高功率地下硐室液流電池系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術中液流電池系統(tǒng)的儲罐占地面積大，以及液流電池系統(tǒng)產(chǎn)生的電流密度和能量密度過小或產(chǎn)生的電壓不穩(wěn)的技術問題。

2、為達到上述技術目的，本發(fā)明采取了以下技術方案：

3、本發(fā)明提供了一種高功率地下硐室液流電池系統(tǒng)，包括：

4、儲液單元，所述儲液單元包括設置于地下的正極低價態(tài)電解液硐室、正極高價態(tài)電解液硐室、負極高價態(tài)電解液硐室以及負極低價態(tài)電解液硐室；

5、輸送單元，所述輸送單元包括第一輸送管、第二輸送管、第三輸送管、第四輸送管、第一輸送泵、第二輸送泵、第三輸送泵及第四輸送泵，所述第一輸送管的一端與所述正極低價態(tài)電解液硐室連通，所述第二輸送管的一端與所述正極高價態(tài)電解液硐室連通，所述第三輸送管的一端與所述負極低價態(tài)電解液硐室連通，所述第四輸送管的一端與所述負極高價態(tài)電解液硐室連通，所述第一輸送泵的進口與所述正極低價態(tài)電解液硐室連通，所述第一輸送泵的出口與所述第一輸送管的一端連通，所述第二輸送泵的進口與所述正極高價態(tài)電解液硐室連通，所述第二輸送泵的出口與所述第二輸送管的一端連通，所述第三輸送泵的進口與所述負極低價態(tài)電解液硐室連通，所述第三輸送泵的出口與所述第三輸送管的一端連通，所述第四輸送泵的進口與所述負極高價態(tài)電解液硐室連通，所述第四輸送泵的出口與所述第四輸送管的一端連通，以及，

6、電堆單元，所述電堆單元包括反應容器、離子交換膜、正極板及負極板，所述離子交換膜設置于所述反應容器內(nèi)，并將所述反應容器的內(nèi)腔分隔為正極反應腔及負極反應腔，所述正極反應腔的一端與所述第一輸送管的另一端連通，所述正極反應腔的另一端與所述第二輸送管的另一端連通，所述負極反應腔的一端與所述第三輸送管的另一端連通，所述負極反應腔的另一端與所述第四輸送管的另一端連通，所述正極板與所述正極反應腔接觸，所述正極板用于與供電側(cè)或用電側(cè)的正極電連接，所述負極板與所述負極反應腔接觸，所述負極板用于與供電側(cè)或用電側(cè)的負極電連接。

7、在一些實施例中，所述正極低價態(tài)電解液硐室內(nèi)設置有第一溫度檢測件、第一加熱件及第一制冷件，所述第一加熱件用于對所述正極低價態(tài)電解液硐室內(nèi)的電解液進行加熱，所述第一制冷件用于對所述正極低價態(tài)電解液硐室內(nèi)的電解液進行降溫；

8、所述正極高價態(tài)電解液硐室內(nèi)設置有第二溫度檢測件、第二加熱件及第二制冷件，所述第二加熱件用于對所述正極高價態(tài)電解液硐室內(nèi)的電解液進行加熱，所述第二制冷件用于對所述正極高價態(tài)電解液硐室內(nèi)的電解液進行降溫；

9、所述負極低價態(tài)電解液硐室內(nèi)設置有第三溫度檢測件、第三加熱件及第三制冷件，所述第三加熱件用于對所述負極低價態(tài)電解液硐室內(nèi)的電解液進行加熱，所述第三制冷件用于對所述負極低價態(tài)電解液硐室內(nèi)的電解液進行降溫；

10、所述負極高價態(tài)電解液硐室內(nèi)設置有第四溫度檢測件、第四加熱件及第四制冷件，所述第四加熱件用于對所述負極高價態(tài)電解液硐室內(nèi)的電解液進行加熱，所述第四制冷件用于對所述負極高價態(tài)電解液硐室內(nèi)的電解液進行降溫。

11、在一些實施例中，所述正極低價態(tài)電解液硐室的內(nèi)頂面上設置有第一液位檢測件，所述第一液位檢測件用于檢測所述正極低價態(tài)電解液硐室內(nèi)的電解液的液位高度；所述正極高價態(tài)電解液硐室的內(nèi)頂面上設置有第二液位檢測件，所述第二液位檢測件用于檢測所述正極高價態(tài)電解液硐室內(nèi)的電解液的液位高度；所述負極低價態(tài)電解液硐室的內(nèi)頂面上設置有第三液位檢測件，所述第三液位檢測件用于檢測所述負極低價態(tài)電解液硐室內(nèi)的電解液的液位高度；所述負極高價態(tài)電解液硐室的內(nèi)頂面上設置有第四液位檢測件，所述第四液位檢測件用于檢測所述負極高價態(tài)電解液硐室內(nèi)的電解液的液位高度。

12、在一些實施例中，所述第一輸送管上還連接有第一旁通管，所述第一旁通管與所述正極低價態(tài)電解液硐室連通，所述第一旁通管上設置有第一旁通閥；所述第二輸送管上還連接有第二旁通管，所述第二旁通管與所述正極高價態(tài)電解液硐室連通，所述第二旁通管上設置有第二旁通閥；所述第三輸送管上還連接有第三旁通管，所述第三旁通管與所述負極低價態(tài)電解液硐室連通，所述第三旁通管上設置有第三旁通閥；所述第四輸送管上還連接有第四旁通管，所述第四旁通管與所述負極高價態(tài)電解液硐室連通，所述第四旁通管上設置有第四旁通閥。

13、在一些實施例中，所述第一輸送管上設置有第一管內(nèi)溫度檢測件及第一溫度調(diào)節(jié)件，所述第一管內(nèi)溫度檢測件用于檢測所述第一輸送管內(nèi)的電解液的溫度，所述第一溫度調(diào)節(jié)件用于調(diào)節(jié)所述第一輸送管內(nèi)的電解液的溫度；所述第二輸送管上設置有第二管內(nèi)溫度檢測件及第二溫度調(diào)節(jié)件，所述第二管內(nèi)溫度檢測件用于檢測所述第二輸送管內(nèi)的電解液的溫度，所述第二溫度調(diào)節(jié)件用于調(diào)節(jié)所述第二輸送管內(nèi)的電解液的溫度；所述第三輸送管上設置有第三管內(nèi)溫度檢測件及第三溫度調(diào)節(jié)件，所述第三管內(nèi)溫度檢測件用于檢測所述第三輸送管內(nèi)的電解液的溫度，所述第三溫度調(diào)節(jié)件用于調(diào)節(jié)所述第三輸送管內(nèi)的電解液的溫度；所述第四輸送管上設置有第四管內(nèi)溫度檢測件及第四溫度調(diào)節(jié)件，所述第四管內(nèi)溫度檢測件用于檢測所述第四輸送管內(nèi)的電解液的溫度，所述第四溫度調(diào)節(jié)件用于調(diào)節(jié)所述第四輸送管內(nèi)的電解液的溫度。

14、在一些實施例中，所述電堆單元還包括正極端板及負極端板，所述正極端板固定于所述反應容器的一側(cè)，所述負極端板固定于所述反應容器的另一側(cè)。

15、在一些實施例中，所述電堆單元還包括正極集電器及負極集電器，所述正極集電器固定于所述正極端板，并與所述正極板電連接，所述正極集電器用于與供電側(cè)或用電側(cè)的正極電連接，所述負極集電器固定于所述負極端板，并與所述負極板電連接，所述負極集電器用于與供電側(cè)或用電側(cè)的負極電連接。

16、在一些實施例中，所述正極集電器經(jīng)由正極連接導體與所述正極板電連接，所述負極集電器經(jīng)由所述負極連接導體與所述負極板電連接。

17、在一些實施例中，所述正極集電器經(jīng)由電網(wǎng)與供電側(cè)或用電側(cè)的正極電連接，所述負極集電器經(jīng)由電網(wǎng)與供電側(cè)或用電側(cè)的負極電連接。

18、在一些實施例中，所述正極集電器經(jīng)由正極導線與電網(wǎng)的一導線電連接，所述負極集電器經(jīng)由負極導線與電網(wǎng)的另一導線電連接。

19、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的高功率地下硐室液流電池系統(tǒng)的有益效果是：通過將地下硐室作為液流電池的儲罐，具有成本低、容量大和占地經(jīng)濟的特點，對實現(xiàn)基于地下硐室的液流電池大規(guī)模應用具有重要意義；同時，能夠?qū)⒊潆姇r在正極產(chǎn)生的氧化物或負極產(chǎn)生的還原物集中儲存在一起，實現(xiàn)了高濃度的收集，從而使在放電過程中可以進行高效的氧化還原反應，得到了更高的能量密度，并提高了放電過程的電壓的穩(wěn)定性。