[发明专利]一种铁铬氧化还原液流电池储能系统及其运行方法

说明书

本发明提供一种铁铬氧化还原液流电池储能系统及其运行方法，所述铁铬氧化还原液流电池储能系统包括：铁铬液流电池，正极电解液储罐，负极电解液储罐，气体管道，气瓶，气体吸收装置，水封呼吸装置，再平衡装置，系统控制柜。本发明提出的铁铬氧化还原液流电池储能系统，设置了催化剂镀液循环装置，可以使催化剂溶液以一定的流速流过电池正极电极或负极电极。本系统将催化剂镀液循环回路与正/负极电解液循环管道分开，系统内含有缓冲容器，其容积远小于正/负极电解液储罐，相对于普通在线镀催化剂的同类系统，可以减少催化剂的用量，因其容积很小，可以配合更高浓度的催化剂溶液以获取更好的镀催化剂效果。

技术领域

本发明属于储能技术领域，具体涉及一种氧化还原液流电池系统及其运行的方法。

背景技术

太阳能、风能等可再生能源发电存在间歇性和不稳定性，在开发这些可再生能源时，需同时发展适配规模的电力储能系统来削峰填谷。在这一技术领域，氧化还原液流电池储能体系的优越性超过了其他现有的二次电池体系。

氧化还原液流电池结构材料价格低廉，电池可以做到极大的容量且安全有保证；因为电池的功率和容量互相独立设计，因此充放电、调解容量都十分灵活，因此氧化还原液流电池在风电调峰、太阳能发电配套储能、大功率动力电池领域有着广泛的应用。氧化还原液流电池根据电对的不同，可分为全钒液流电池、锌溴液流电池、多硫化钠/溴液流电池、锌/镍液流电池、铁/铬液流电池、钒/多卤化物液流电池、锌/铈液流电池等。铁铬液流电池以Fe²⁺/Fe³⁺和Cr²⁺/Cr³⁺为氧化还原电对，其正负极活性物质均为溶液，具有储能规模大、安全性高、循环寿命长、环境友好等优点，被认为是最有应用前景的液流电池储能技术。

铁铬液流电池运行中，难以避免地处于过充或过放状态，以及多次充放电循环后发生的不可逆的电池容量衰减。和锂离子电池的容量衰减问题不同，液流电池的电活性物质是溶液，正负极的活性物质可以混在一起。这就给液流电池一种灵活的容量恢复方式。液流电池的电极是惰性的多孔材料，不会因运行次数多而消耗，还可采用沉积催化剂的方式来提高或恢复电极性能，而电极的修饰操作也可以灵活调整，与电池运行集成在同一系统中而不必换新的电极材料。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的第一个目的是提出一种铁铬氧化还原液流电池储能系统，提供了灵活的容量恢复方式和在线电极镀催化剂方式，从而使电池系统有更长的运行寿命和更稳定的容量。

本发明的第二个目的是提供所述的铁铬氧化还原液流电池储能系统的运行方法。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种铁铬氧化还原液流电池储能系统，其包括：铁铬液流电池，正极电解液储罐，负极电解液储罐，气体管道，气瓶，气体吸收装置，水封呼吸装置，再平衡装置，系统控制柜；

所述铁铬液流电池通过正极电解液循环管道连接于所述正极电解液储罐，且通过负极电解液循环管道连接于所述负极电解液储罐，所述铁铬液流电池的正极电解液出口通过管道连接所述再平衡装置；

所述正极电解液储罐、负极电解液储罐和再平衡装置均通过气体管道连接所述气瓶，所述气体管道上设置有气体吸收装置，所述气体吸收装置连接所述水封呼吸装置；

所述正极和负极电解液循环管道上设置有泵、阀门和传感器，所述泵、阀门和传感器电连接于所述系统控制柜。

所述铁铬液流电池是系统的功率模块，铁铬液流电池正极(或负极)电解液在循环泵的压力下经电解液循环管道流入电堆的正极(或负极)进液口，并从电堆的正极(或负极)出液口流出，在该电堆中流过时，经系统控制柜控制电池进行充/放电，使在该电堆正极(或负极)中流过的铁铬液流电池电解液发生相应的化学反应，该过程可实现电能与化学能的相互转化。

所述正/负极电解液用于存储化学能，其主要成分为氯化铬，氯化亚铁，盐酸，水。