[发明专利]全钒液流电池的SOC检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及液流电池检测领域，特别涉及一种全钒液流电池的SOC(State of Charge，荷电状态)检测装置及方法。

背景技术

全钒液流电池被认为目前最适宜于大规模储能的电化学储能装置之一，其采用不同价态的钒离子作为正负极电解液，通过泵驱动正负极电解液在电堆内部互相独立运行。相比于传统电池，全钒液流电池具备以下优势：1、全钒液流电池电解液是在电堆内部循环流动的，所以整个电池系统拥有很好的均一性；2、全钒液流电池电解液为不同价态的钒离子，故不存在电解液交叉污染的情况，所以文献报导其充放电循环可达上万次；3、全钒液流电池的储能容量由电解液的量来决定，而功率的大小由电堆来决定，故其储能容量和功率可独立设计(这种储能容量和功率可分开设计的特点，为后续电池扩容提供了很大的便利，例如，当电池容量需要扩大时，只需要相应的增加电解液的量就可以实现)。

如上所述，全钒液流电池的储能容量是由电解液用量直接决定的，所以对于全钒液流电池的SOC的检测将直接决定全钒液流电池电解液的用量。而对于电池SOC检测的精度，将影响整个系统的建设成本。如以大连融科集团承接的国家百兆瓦级示范项目为例，当SOC检测误差达到1％时，将导致电解液的用量增加一百多立方，而由此所带来的成本增加将在百万元左右。由此可见，对于全钒液流电池SOC的精确监测，对于整个系统的成本控制来说至关重要。

公开号为CN 105425164 A的发明专利“全钒液流电池荷电状态在线监测方法及系统”，提出了通过采集充放电过程正负极电解液中各价态离子浓度获得正负极电解液的荷电状态，通过采集开路电压值及对应荷电状态建立关系方程，随后根据方程测量开路电压以获得正负极电解液的荷电状态。但是，这种方案缺乏对温度等其他不确定因素方面的考虑，关系方程应用具有一定的局限性，因此关系方程本身存在检测误差，如上所述，微少的检测误差也会造成较大的成本损失，导致无法挽回的后果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中对全钒液流电池的SOC检测存在精度差、适用性弱的缺陷，提供一种全钒液流电池的SOC检测装置及方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种全钒液流电池的SOC检测装置，其特点在于，所述SOC检测装置包括电解液取样装置、分光光度计及处理单元；

所述电解液取样装置用于分别取样所述全钒液流电池的正极电解液及负极电解液，并且分别进行稀释；

所述分光光度计用于分别对稀释后的正极电解液及负极电解液进行波长扫描，并且分别测量正极电解液的第一波长光的吸光度及负极电解液的第二波长光的吸光度；

所述处理单元用于根据正极电解液的第一波长光的吸光度来计算正极电解液中四价钒离子的浓度，并且通过正极电解液中四价钒离子的浓度来检测出正极一侧的SOC值，所述处理单元还用于根据负极电解液的第二波长光的吸光度来计算负极电解液中三价钒离子的浓度，并且通过负极电解液中三价钒离子的浓度来检测出负极一侧的SOC值。

较佳地，所述第一波长光的波长范围为760nm～770nm，所述第二波长光的波长范围为400nm～410nm。

较佳地，所述电解液取样装置用于根据第一预设频率分别取样正极电解液及负极电解液；

所述分光光度计用于根据所述第一预设频率分别对稀释后的正极电解液及负极电解液进行波长扫描。

较佳地，所述SOC检测装置还包括电压监测单元，所述电压监测单元用于根据第二预设频率采集所述全钒液流电池的充电电压及放电电压，并且将所述充电电压及所述放电电压发送至所述处理单元。

在本方案中，处理单元可通过实时接收所述充电电压及所述放电电压来判断电池的充放电状态，可预估SOC值。全钒液流电池理论充放电电压区间一般在1.7V～1V之间，测量电池开路电压值作用是为电控系统提供控制参数。例如，当测量得充电电压为1.7V时，可以认为电池已经充电结束，但往往此时SOC值会与电压测量值所反映出来的数据有一定出入，故对SOC值的测量便可以精确的了解电池所处状况。

较佳地，所述分光光度计为紫外分光光度计；和/或，

所述处理单元用于通过正极电解液中四价钒离子的浓度来计算出正极电解液中五价钒离子的浓度，根据正极电解液中五价钒离子的浓度来检测出正极一侧的SOC值，所述处理单元还用于通过负极电解液中三价钒离子的浓度来计算出负极电解液中二价钒离子的浓度，根据负极电解液中二价钒离子的浓度来检测出负极一侧的SOC值。