液流电池储能系统黑启动系统及其控制方法与流程

文档序号：12726726阅读：679来源：国知局

本发明涉及一种液流电池储能领域，具体涉及一种液流电池储能系统黑启动系统及其控制方法。

背景技术：
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液流电池是目前发展势头强劲的优秀绿色环保蓄电池之一，具有大功率、长寿命、可深度大电流密度充放电等明显优势，已成为电池体系中主要的商用化发展方向之一，在风电、光伏发电、电网调峰等领域有着极其广阔的应用前景。但目前全钒液流电池技术还不够成熟，存在不少问题。液流电池系统与其他非液流电池系统显著的特征在于：液流电池需借助磁力驱动循环泵为其液路系统循环提供动力，系统一旦断电停机，脱离外网或备用电源的支持，磁力驱动循环泵无法工作，液路循环无法恢复，进而导致全钒电池系统无法启动(即无法黑启动)。黑启动功能是衡量电池系统可靠性的重要指标之一。

技术实现要素：
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为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种液流电池储能系统黑启动系统及其控制方法。为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

液流电池储能系统黑启动系统，包括：正极电解液储液罐8、负极电解液储液罐9、正极电解液磁力驱动循环泵6、负极电解液磁力驱动循环泵7、电堆5、电池管理系统BMS4、DC/AC变流器3、液流电池运行数据传输线11、锂离子电池1、DC/DC变流器2、锂离子电池运行数据传输线10；所述锂离子电池1通过所述DC/DC变流器2并接在所述电堆5与所述DC/AC变流器3之间；所述锂离子电池1的正、负极同时与电池管理系统BMS电源的正、负极相连；所述锂离子电池运行数据传输线10将锂离子电池的运行状态传输至电池管理系统BMS。

所述正极电解液储液罐8，用于存储正极电解液；

所述负极电解液储液罐9，用于存储负极电解液；

所述正极电解液磁力驱动循环泵6，用于将正极电解液储液罐8中的正极电解液沿管路输送至电堆5，流经电堆5后再沿管路输送回正极电解液储液罐8；

所述负极电解液磁力驱动循环泵7，用于将负极电解液储液罐9中的负极电解液沿管路输送至电堆5，流经电堆5后再沿管路输送回负极电解液储液罐9；

所述电堆5，用于通过电解液电化学反应产生直流电能，并将直流电能供给DC/DC变流器2及DC/AC变流器3；

所述电池管理系统BMS，用于采集并显示锂离子电池1运行数据及电堆5运行数据并将运行数据及控制信息反馈给DC/DC变流器2及DC/AC变流器3；

所述锂离子电池1，用于存储DC/DC变流器2供给的直流电能，并用于将存储的直流电能供给DC/DC变流器2及电池管理系统BMS；

所述DC/DC变流器2，用于将电堆5供给的直流电能调压后供给锂离子电池1及电池管理系统BMS，并用于将锂离子电池1供给的直流电能调压后供给DC/AC变流器3；

所述DC/AC变流器3，用于将电堆5供给的直流电能及DC/DC变流器2供给的直流电能转换为交流电能供给正极电解液磁力驱动循环泵6及负极电解液磁力驱动循环泵7；

所述液流电池运行数据传输线11，用于将电堆5运行数据传输至电池管理系统BMS。

在上述系统上实现的液流电池储能系统黑启动控制方法，包括以下步骤：

液流电池储能系统接收到启动指令后，判断正、负极电解液磁力驱动循环泵的供电电压是否为0；若正、负极电解液磁力驱动循环泵的供电电压为0，则进入黑启动模式；若正、负极电解液磁力驱动循环泵的供电电压不为0，则进入正常启动模式。

黑启动模式，包括以下步骤：

a11：黑启动开始；

a12：锂离子电池放电，供给电池管理系统BMS及DC/DC变流器；

a13：DC/DC变流器将直流电能调压后供给DC/AC变流器；

a14：DC/AC变流器将直流电能转换为交流电能供给正、负极电解液磁力驱动循环泵；

a15：正、负极电解液磁力驱动循环泵将电解液送至电堆产生电能；

a16：电池管理系统BMS判断电堆电压是否达到要求的指定值，若是，则进入步骤a17，否则返回步骤a12；

a17：锂离子电池停止放电；

a18：电堆将直流电能供给DC/DC变流器；

a19：DC/DC变流器将电堆供给的直流电能调压后供给电池管理系统BMS；

a20：DC/DC变流器将直流电能调压后供给DC/AC变流器；

a21：DC/AC变流器将直流电能转换为交流电能供给正、负极电解液磁力驱动循环泵；

a22：正、负极电解液磁力驱动循环泵将电解液送至电堆产生电能；

a23：黑启动结束。

正常启动模式，包括：

b11：正常启动开始；

b12：市电供给电池管理系统BMS及正、负极电解液磁力驱动循环泵；

b13：正、负极电解液磁力驱动循环泵将电解液送至电堆产生电能；

b14：电池管理系统BMS监测电堆电压是否达到指定值，若是，则进入步骤b15，否则进入步骤b12；

b15：切断市电；

b16：电堆将直流电能供给DC/DC变流器；

b17：DC/DC变流器将电堆供给的直流电能调压后供给电池管理系统BMS；

b18：DC/DC变流器将直流电能调压后供给DC/AC变流器；

b19：DC/AC变流器将直流电能转换为交流电能供给正、负极电解液磁力驱动循环泵；

b20：正、负极电解液磁力驱动循环泵将电解液送至电堆产生电能；

b21：正常启动结束。

作为优选方案，步骤a22、b20的后续步骤均包括：

c11：电堆将直流电能供给DC/DC变流器；

c12：DC/DC变流器将电堆供给的直流电能调压后供给锂离子电池；

c13：锂离子电池充电；

c14：电池管理系统BMS判断锂离子电池SOC是否低于指定值，若是，则返回步骤c11，否则进入步骤c15；

c15：锂离子电池停止充电。

本发明首先利用锂离子电池存储电能供给电池管理系统BMS及正、负极电解液磁力驱动循环泵以使电堆产生电能，当电堆电压是否达到指定值后，锂离子电池停止放电，由电堆供给电能给电池管理系统BMS及正、负极电解液磁力驱动循环泵，实现了系统在任何情况下均可启动。

在实施例中，系统启动后，首先给锂离子电池充电，确保下次黑启动的顺利进行。

附图说明：

图1为本发明液流电池储能系统黑启动系统结构示意图；图中，1代表锂离子电池，2代表DC/DC变流器，3代表DC/AC变流器，4代表电池管理系统BMS，5代表电堆，6代表正极电解液磁力驱动循环泵，7代表负极电解液磁力驱动循环泵，8代表正极电解液储液罐，9代表负极电解液储液罐，10代表锂离子电池运行数据传输线，11代表液流电池运行数据传输线。

图2为本实施例中液流电池储能系统启动控制模式决策流程图。

图3为本实施例中液流电池储能系统黑启动模式控制流程图。

图4为本实施例中液流电池储能系统正常启动模式控制流程图。

图5为本实施例中液流电池储能系统黑启动系统锂离子电池电能补充模式控制流程图。

具体实施方式：

实施例：

下面结合图1-5对本发明作进一步说明。

如图1所示，图1为本实施例中液流电池储能系统黑启动系统结构示意图。液流电池储能系统黑启动系统包括：正极电解液储液罐8、负极电解液储液罐9、正极电解液磁力驱动循环泵6、负极电解液磁力驱动循环泵7、电堆5、电池管理系统BMS、DC/AC变流器3、液流电池运行数据传输线11、锂离子电池1、DC/DC变流器2、锂离子电池运行数据传输线10；所述锂离子电池1通过所述DC/DC变流器2并接在所述电堆5与所述DC/AC变流器3之间；所述锂离子电池1的正、负极同时与电池管理系统BMS电源的正、负极相连；所述锂离子电池运行数据传输线10将锂离子电池的运行状态传输至电池管理系统BMS。

如图2所示，图2为本实施例中液流电池储能系统启动控制模式决策流程图。液流电池储能系统接收到启动指令后，监测正、负极电解液磁力驱动循环泵的供电电压是否为0；若正、负极电解液磁力驱动循环泵的供电电压为0，则进入黑启动模式；若正、负极电解液磁力驱动循环泵的供电电压不为0，则进入正常启动模式。

如图3所示，图3为本实施例中液流电池储能系统黑启动模式控制流程图。首先利用锂离子电池存储电能供给电池管理系统BMS及正、负极电解液磁力驱动循环泵以使电堆产生电能，当电堆电压是否达到指定值后，锂离子电池停止放电，由电堆供给电能给电池管理系统BMS及正、负极电解液磁力驱动循环泵，包括以下步骤：