液流电池储能系统的控制方法和装置的制造方法_3

文档序号:8906944阅读:来源:国知局
左端点值。
[0068]进一步地,若El’〈E0’〈0,则确定与工作功率E0’相匹配的SOC区间为50 % -100 %,使用正极储液罐Pl与负极储液罐NI (正极储液罐Pl与负极储液罐NI组成的分区即上述的第二储液罐分区)执行充电操作,此时,打开正极储液罐Pl的出口阀门PlOl与进口阀门P102,并打开负极储液罐NI的出口阀门NlOl与进口阀门N102,闭合其他阀门;若检测到正极储液罐Pl与负极储液罐NI的电解液SOC达到100% (即上述的第一预设阈值),则使用正极储液罐P2与负极储液罐N2 (正极储液罐P2与负极储液罐N2组成的分区即上述实施例中的第三储液罐分区)继续执行充电操作,停止使用正极储液罐Pl与负极储液罐NI,此时,闭合正极储液罐Pl的出口阀门PlOl与进口阀门P102,并闭合负极储液罐NI的出口阀门NlOl与进口阀门N102,打开正极储液罐P2的出口阀门P201与进口阀门P202,以及打开负极储液罐N2的出口阀门N201与进口阀门N202。
[0069]若Ε2’〈Ε0’〈ΕΓ或Ε0’彡Ε2’,则确定与工作功率Ε0’相匹配的SOC区间为0%-50%,使用正极储液罐Ρ2与负极储液罐Ν2 (正极储液罐Ρ2与负极储液罐Ν2组成的分区即上述的第二储液罐分区)执行充电操作,此时,打开正极储液罐Ρ2的出口阀门Ρ201与进口阀门Ρ202,并打开负极储液罐Ν2的出口阀门Ν201与进口阀门Ν202,闭合其他阀门;若检测到正极储液罐Ρ2与负极储液罐Ν2的电解液SOC达到50% (即上述的第一预设阈值),则使用正极储液罐Pl与负极储液罐NI (正极储液罐Pl与负极储液罐NI组成的分区即上述实施例中的第三储液罐分区)继续执行充电操作,停止使用正极储液罐Ρ2与负极储液罐Ν2,此时,关闭正极储液罐Ρ2的出口阀门Ρ201与进口阀门Ρ202并关闭负极储液罐Ν2的出口阀门Ν201与进口阀门Ν202,打开正极储液罐Pl的出口阀门PlOl与进口阀门Ρ102,并打开负极储液罐NI的出口阀门NlOl与进口阀门Ν102。
[0070]在一个可选的实施例中,在使用正极储液罐Ρ2与负极储液罐Ν2组成的第二储液罐分区执行充电操作时,若检测到正极储液罐Ρ2与负极储液罐Ν2的电解液SOC充电至与正极储液罐Pl与负极储液罐NI的电解液SOC —致,则同时打开正极储液罐Pl与负极储液罐NI的各个阀门,将正极储液罐Pl与负极储液罐NI组成的分区也作为第二储液罐分区,连入电解液循环回路,同时进行充电,在此种情况下,第二储液罐分区包括两个分区;在此过程中,若检测到正极储液罐Ρ2与负极储液罐Ν2的电解液SOC达到50 %时,停止使用正极储液罐Ρ2与负极储液罐Ν2,并继续使用正极储液罐Pl与负极储液罐NI,直至正极储液罐Pl与负极储液罐NI的电解液SOC达到100%,或工作信息指示无需再执行充电操作为止。[0071 ] 在本发明上述实施例中,第二储液罐分区可以为一个分区,也可以为多个分区。
[0072]根据本发明的上述实施例,工作信息为液流电池储能系统执行放电操作的工作功率,其中,控制第二储液罐分区执行充电或放电操作可以包括:控制第二储液罐分区执行放电操作;检测第二储液罐分区的第一荷电状态是否达到第二预设阈值;若第二储液罐分区的第一荷电状态达到第二预设阈值,则关闭第二储液罐分区,并控制多个第一储液罐分区中的第四储液罐分区执行放电操作,其中,第二储液罐分区的第二荷电状态区间的右端点值不大于第四储液罐分区的第四荷电状态区间的左端点值,第一荷电状态区间包括第四荷电状态区间。
[0073]具体地,在工作信息为液流电池储能系统执行放电操作的情况下,表明发电设备的发电量不足以满足用电负载的需求量,可以通过液流电池储能系统放电以补足发电设备发电量的补足,则控制第二储液罐分区执行放电操作,并检测该第二储液罐分区的第一荷电状态是否达到第二预设阈值;在该第二储液罐分区的第一荷电状态达到第二预设阈值时,关闭该第二储液罐分区,并控制第四储液罐分区执行放电操作,其中,该第二储液罐分区的第二荷电状态区间的右端点值不大于第四储液罐分区的第四荷电状态区间的左端点值。
[0074]进一步地,在控制第二储液罐分区执行充电操作的同时,每间隔预设时间返回执行步骤S302,以根据发电设备的实时发电输出和用电负载的总需求,及时调整液流电池储能系统的放电操作,实现对液流电池储能系统的更加准确的控制。
[0075]下面结合图5和图6详细介绍本发明上述实施例。
[0076]具体地,若控制单元监测到风电的发电功率小于用电负载总的功率需求,则确定钒电池储能系统需要执行放电操作且工作功率为E0,生成的工作信息为控制钒电池储能系统进行放电的工作信息,以补足风电发电量的不足;从图5所示的功率曲线上读取工作功率EO对应的功率范围,确定与该功率范围相匹配的SOC区间(即上述实施例中的第二荷电状态区间,如图6所示的0% -50%,或50% -100% )并确定用于执行放电操作的第二储液罐分区,然后控制该第二储液罐分区执行放电操作,并检测该第二储液罐分区的电解液SOC (即上述的第一荷电状态);在该第二储液罐分区的电解液SOC达到第二预设阈值时,关闭该第二储液罐分区,并控制第四储液罐分区执行放电操作,其中,该第二储液罐分区的第二荷电状态区间的右端点值不大于第四储液罐分区的第四荷电状态区间的左端点值。
[0077]进一步地,若0〈E0〈E1,则确定与工作功率EO相匹配的SOC区间为0% -50%,使用正极储液罐P2与负极储液罐N2 (正极储液罐P2与负极储液罐N2组成的分区即上述的第二储液罐分区)执行放电操作,此时,打开正极储液罐P2的出口阀门P201与进口阀门P202并打开负极储液罐N2的出口阀门N201与进口阀门N202,闭合其他阀门;若检测到正极储液罐P2与负极储液罐N2的电解液SOC降为0% (即上述的第二预设阈值),则使用正极储液罐Pl与负极储液罐NI (正极储液罐Pl与负极储液罐NI组成的分区即上述的第四储液罐分区)继续执行放电操作,停止使用正极储液罐P2与负极储液罐N2,此时,闭合正极储液罐P2的出口阀门P201与进口阀门P202,并闭合负极储液罐N2的出口阀门N201与进口阀门N202,打开正极储液罐Pl的出口阀门PlOl与进口阀门P102,并打开负极储液罐NI的出口阀门NlOl与进口阀门N102。
[0078]若E1〈E0〈E2或E0>E2,则确定与工作功率EO相匹配的SOC区间为50% -100%,使用正极储液罐Pl与负极储液罐NI (正极储液罐Pl与负极储液罐NI组成的分区即上述的第二储液罐分区)执行放电操作,此时,打开正极储液罐Pl的出口阀门PlOl与进口阀门P102,并打开负极储液罐NI的出口阀门NlOl与进口阀门N102,关闭正极储液罐P2的出口阀门P201与进口阀门P202并关闭负极储液罐N2的出口阀门N201与进口阀门N202 ;若检测到正极储液罐Pl与负极储液罐NI的电解液SOC降为0% (即上述的第二预设阈值),则使用正极储液罐P2与负极储液罐N2 (正极储液罐P2与负极储液罐N2组成的分区即上述的第四储液罐分区)继续执行放电操作,停止使用正极储液罐Pl与负极储液罐NI,此时,打开正极储液罐P2的出口阀门P201与进口阀门P202,并打开负极储液罐N2的出口阀门N201与进口阀门N202,闭合正极储液罐Pl的出口阀门PlOl与进口阀门P102,并闭合负极储液罐NI的出口阀门NlOI与进口阀门N102。
[0079]在一个可选的实施例中,在使用正极储液罐Pl与负极储液罐NI执行放电操作时,若检测到正极储液罐Pl与负极储液罐NI的电解液SOC消耗至与正极储液罐P2与负极储液罐N2的电解液SOC —致,则同时打开正极储液罐P2与负极储液罐N2的各个阀门,将正极储液罐P2与负极储液罐N2组成的分区也作为第二储液罐分区,连入电解液循环回路,同时进行放电,在此种情况下,第二储液罐分区包括两个分区;直至正极储液罐Pl与负极储液罐NI的电解液SOC以及正极储液罐P2与负极储液罐N2的电解液SOC均消耗至0%为止,或工作信息指示无需再执行放电操作为止。
[0080]下面结合图5和图7详细介绍本发明实施例。
[0081]如图7所示,为了实现更为精确的控制,以使平滑发电设备输出的发电功率曲线的效果更佳,在图5的基础上,将充放电功率分别划分为五个不同的范围,其中,面积Al表示钒电池储能系统放电功率处于O-El功率范围;面积Al’表示钒电池储能系统充电功率处于0-ΕΓ功率范围;面积A2表示钒电池储能系统放电功率处于E1-E2功率范围;面积A2’表示钒电池储能系统充电功率处于ΕΓ-Ε2’功率范围;面积A3表示钒电池储能系统放电功率处于E2-E3功率范围;面积A3’表示钒电池储能系统充电功率处于E2’ -E3’功率范围;面积A4表示钒电池储能系统放电功率处于E3-E4功率范围;面积A4’表示钒电池储能系统充电功率处于E3’ -E4’功率范围;面积A5表示钒电池储能系统放电功率处于E4-E5功率范围;面积A5’表示钒电池储能系统充电功率处于E4’ -E5’功率范围。
[0082]其中,图7所示坐标系的横轴表示时间,纵轴表示功率;功率E5与功率E5’分别为钒电池储能系统的最大放电功率与最大充电功率;功率El至功率E4的值可根据钒电池不同放电功率的统计(由风电发电的发电功率的历史数据统计决定)进行优选;功率E1’至功率E4’的值可根据钒电池不同充电功率的统计(由风电发电的发电功率的历史数据统计决定)进行优选。
[0083]如图8所示,钒电池储能系统包括:电池堆30、负极电解液液体泵12、正极电解液液体泵14、负极电解液导流管道16、正极电解液导流管道18、控制单元50以及分区设计的正极储液罐PT和负极储液罐NT,其中,正极储液罐PT包括正极电解液的出口罐区PTOl与进口罐区PT02 ;正极储液罐PT按不同SOC区间设计为相互隔绝的正极储液罐分区PTl (对应的SOC区间为0% -20% )、正极储液罐分区PT2(对应的SOC区间为20% -40% )、正极储液罐分区ΡΤ3 (对应的SOC区间为40 % -60 % )、正极储液罐分区ΡΤ4 (对应的SOC区间为60% -80% )以及正极储液罐分区PT5 (对应的SOC区间为80% -100% );正极储液罐分区PTl与出口罐区PTOl之间由阀门PTlOl控制,正极储液罐分区PTl与正极进口罐区PT02之间由阀门PT102控制;正极储液罐分区PT2与出口罐区PTOl之间由阀门PT201控制,正极储液罐分区PT2与进口罐区PT02之间由阀门PT202控制;正极储液罐分区PT3与出口罐区PTOl之间由阀门PT301控制,正极储液罐分区PT3与进口罐区PT02之间由阀门PT302控制;正极储液罐分区PT4与出口罐区PTOl之间由阀门PT401控制,正极储液罐分区PT4与进口罐区PT02之间由阀门PT402控制;正极储液罐分区PT5与出口罐区PTOl之间由阀门PT501控制,正极储液罐分区PT5与进口罐区PT02之间由阀门PT502控制。其中,负极储液罐NT包括负极电解液的出口罐区NTOl与进口罐区NT02 ;负极储液罐NT按不同SOC区间设计为相互隔绝的负极储液罐分区NTl (对应的SOC区间为0% -20% )、负极储液罐分区NT2 (对应的SOC区间为20% -40% )、负极储液罐分区NT3 (对应的SOC区间为40% -60% )、负极储液罐分区NT4 (对应的SOC区间为60% -80% )、以及负极储液罐分区NT5 (对应的SOC区间为80% -100% );负极储液罐分区NTl与出口罐区NTOl之间由阀门NTlOl控制,负极储液罐分区NTl与进口罐区NT02之间由阀门NT102控制;负极储液罐分区NT2与出口罐区NTOl之间由阀门NT201控制,负极储液罐分区NT2与进口罐区NT02之间由阀门NT202控制;负极储液罐分区NT3与出口罐区NTOl之间由阀门NT301控制,负极储液罐分区NT3与进口罐区NT02之间由阀门NT302控制;负极储液罐分区NT4与出口罐区NTOl之间由阀门NT401控制,负极储液罐分区NT4与进口罐区NT02之间由阀门NT402控制;负极储液罐分区NT5与出口罐区NTOl之间由阀门NT501控制,负极储液罐分区NT5与进口罐区NT02之间由阀门PT502控制。
[0084]进一步地,控制单元负责监控风电的发电
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