[实用新型]全钒液流电池储能电站储液罐气体在线控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电池储能技术领域，特指全钒液流电池储能电站储液罐气体在线控制装置。

背景技术

全钒液流电池是一种新型大容量储能电池，具有能量转换效率高、运行安全、功率和容量可独立设计、使用寿命长等优点，可作为电网抽水蓄能调峰储能装置的补充，在新能源接入、智能电网建设等领域具有广阔的应用前景。

全钒液流电池是将不同价态的钒离子溶液分别作为正极和负极的活性物质，储存在各自的电解液储罐中。正极电解液是V(V)和V(IV)的硫酸溶液，负极电解液是V(III)和V(II)的硫酸溶液。在电池运行过程中，电解液中的空气敏感离子易被氧化，造成正、负极电解液钒离子综合价态升高，使电池充电容量下降，电池循环寿命缩短。

专利CN101989660B公开了一种全钒液流储能电池封闭式电解液储液罐的排气系统，该系统用管路沟通封闭式正、负极电解液储液罐上部气室，使其压力平衡。在管路中间设置压力表和气体释放阀，当储液罐上部气室压力超过设定值，气体释放阀会自动打开，向大气排气，使封闭式电解液储液罐的上部气室的压力不再升高，保证电解液储液罐安全可靠地工作，但随着充放电过程的进行，储液罐内产生的O₂、H₂和CO₂等敏感气体会随着电解液流动循环，聚集在储液罐上部气室内，将电解液中空气敏感离子氧化，而且采用封闭式储液罐，上部气室压力的不断升高会对罐体强度产生不利影响。

专利CN105428680A公开了一种钒电池电解液储存装置，该装置包括：正极电解液储存罐和负极电解液储液罐，一个内部充有惰性气体的气压平衡装置，气压平衡装置连接设置一个气压感应控制开关，该实用新型的积极效果：用惰性气体平衡装置来平衡正负极电解液之间的气压，同时，惰性气体保护电解液中的钒离子不被氧化，但由于缺乏对惰性气体的精细化控制，存在大量保户气体浪费的问题，而且在运行过程中，存在O₂、H₂和CO₂等敏感气体析出，无法将其从储液罐排除。

专利CN206002504U公开了一种用于全钒液流电池储液罐的气体在线检测装置，通过连接在储液罐上的气体在线检测机构，能在通入惰性保护气体驱赶储液罐内空气的过程中，对罐中气体进行检测与分析，准确控制保护气体的用量，避免气体浪费。但该专利提供的方法是通过手动控制储液罐上阀门开闭进行排气，在大容量全钒液流电池储能电站应用中，由于储液罐数量较多，难以实现对电站内每个储液罐的手动控制。在实际全钒液流电池储能电站应用工况中，还是采用惰性气体对储液罐电解液进行保护，但是要对惰性气体的用量实现精细化的自动控制，因此还需要先进的气体在线控制方法及装置。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型提供了全钒液流电池储能电站储液罐气体在线控制装置，采用气体检测装置在线检测储液罐内敏感气体含量，并通过控制系统实现进气阀和出气阀的自动控制，准确控制保护气体用量，避免惰性气体浪费，并能更好地保护电解液，提高全钒液流电池的能量效率，延长使用寿命，从而降低全钒液流电池储能电站的运维成本，提高运行经济性。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

全钒液流电池储能电站储液罐气体在线控制装置，包括控制系统、惰性气体气站、正极储液罐、负极储液罐、正极气体检测装置与负极气体检测装置，正极储液罐与负极储液罐上分别设有进气管路与出气管路，进气管路连接于惰性气体气站，正极储液罐上的进气管路上设有正极进气阀，负极储液罐上的进气管路上设有负极进气阀，正极储液罐上的出气管路上设有正极出气阀，负极储液罐上的出气管路上设有负极出气阀，正极气体检测装置与正极储液罐对应设置，负极气体检测装置与负极储液罐对应设置，正极气体检测装置、负极气体检测装置、正极进气阀、负极进气阀、正极出气阀与负极出气阀分别连接于控制系统。

进一步而言，所述正极气体检测装置安装于正极储液罐内壁上，负极气体检测装置安装于负极储液罐内壁上。

进一步而言，所述正极气体检测装置与负极气体检测装置均包括氧气含量检测单元、氢气含量检测单元与二氧化碳含量检测单元。

进一步而言，所述正极进气阀、负极进气阀、正极出气阀与负极出气阀均采用电动阀。

进一步而言，所述惰性气体气站的惰性气体采用高纯氮气或高纯氩气或高纯氖气或高纯氮气、高纯氩气与高纯氖气的混合气体作为保护气。

全钒液流电池储能电站储液罐气体在线控制装置的控制方法，步骤如下：