一种提高液流电池运行可靠性的储能系统及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种提高液流电池运行可靠性的储能系统及其方法。
【背景技术】
[0002] 电能难W储存而又不可缺少，任何时刻它的生产都要满足用电需求，因此人们一 直在寻找既经济又可行的储能技术，来解决供求之间的矛盾，使得电能的生产与需求脱钩。 另外电能存储在电能管理、电网辅助服务、电压控制、可再生能源利用、大型不间断电源等 方面有着重要作用，若与大型火力发电联合，可降低电站峰值容量、降低发电成本W及减小 污染。若与风力、太阳能、潮钦能等可再生能源发电联合，可实现电能的连续平稳供给，满足 用户需求。由于液流电池具有循环寿命长、安全性好、功率与容量可独立设计、操作方便等 优点，逐渐成为最有前途的大中型规模电力存储设备的首选之一。其中，全饥液流电池备受 青睐。
[0003] 现有技术中液流电池作为规模储能的重要单元，实现电能的存储与释放。电堆是 构成液流电池的基本核也部件，多个电堆通过串联的方式构成电堆单元，多个电堆单元相 互串联构成电池单元，由于储能子单元中的多个电堆通过电路连接构成一个整体结构，电 堆与电堆之间没有保护及兀余设计，因此，当电池单元中任一电堆发生故障时，都会直接反 馈给电池管理系统，导致电池系统无法继续运行，必须将电池系统整体停机后，统一进行检 修、维护工作，大大降低电池系统的运行效率和可靠性。
【发明内容】
[0004] 本发明针对W上问题的提出，而研制一种提高液流电池运行可靠性的储能系统及 其方法。
[0005] 本发明的技术手段如下：
[0006] 一种提高液流电池运行可靠性的储能系统，包括：
[0007] 至少一个电池单元；所述电池单元至少包括两个相互串联的电堆单元；每一电堆 单元包括第一开关、第二开关和至少一个电堆；所述第一开关与至少一个电堆相互串联，相 互串联的第一开关与电堆的两端并联接有第二开关；
[0008] 至少一台储能逆变器；每一储能逆变器与每一电池单元对应连接；
[0009] 连接电池单元，用于控制每一电堆单元的第一开关和第二开关的开关状态，W及 确定未发生故障的电堆单元所需的充放电参数的电池管理系统；
[0010] 连接储能逆变器和电池管理系统，用于控制和调整储能逆变器的输出输入参数与 未发生故障的电堆单元所需的充放电参数相匹配的就地监控系统；
[0011] 进一步地，所述电池管理系统还用于监测各电堆的运行状态并判断电堆是否发生 故障，W及获知发生故障的电堆单元数量；
[0012] 进一步地，所述第一开关处于常闭状态、第二开关处于常开状态，当监测到某一电 堆发生故障时，所述电池管理系统控制该电堆所对应的第一开关断开、第二开关闭合；
[0013] 进一步地，所述第一开关和第二开关分别为直流接触器的常闭触点和常开触点；
[0014] 进一步地，当未发生故障的电堆单元所需的充放电参数为零时，所述就地监控系 统控制储能逆变器停止工作；
[0015] 进一步地，通过故障字表示各电堆的故障状态，所述故障字具有多个标志位，每一 标志位对应表示一电堆的故障状态；当电池管理系统监测到某一电堆发生故障时，所述电 池管理系统置位故障字的相应标志位，并读取故障字数值获知当前发生故障的电堆单元数 量。
[0016] -种提高液流电池运行可靠性的储能方法，包括如下步骤：
[0017] 步骤1;启动储能系统，执打步骤2;
[0018] 步骤2 ;储能逆变器充电或放电，执行步骤3 ;
[0019] 步骤3 ;电池管理系统监测各电堆单元的电堆运行状态，执行步骤4 ;
[0020] 步骤4;电池管理系统判断各电堆单元的电堆是否发生故障，是则执行步骤5,否 则返回步骤3;
[0021] 步骤5 ;电池管理系统获知发生故障的电堆单元数量，执行步骤6 ;
[0022] 步骤6 ;电池管理系统确定未发生故障的电堆单元所需的充放电参数，执行步骤 7；
[0023] 步骤7;就地监控系统控制和调整储能逆变器的输出输入参数与未发生故障的电 堆单元所需的充放电参数相匹配，执行步骤8;
[0024] 步骤8 ;储能逆变器改变输出输入参数，同时电池管理系统控制故障电堆所对应 的第一开关断开、第二开关闭合，返回步骤2。
[00巧]由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种提高液流电池运行可靠性的储能系 统及其方法，通过电池管理系统监测到电堆发生故障时，将故障电堆旁路，同时就地监控系 统控制和调整储能逆变器的输出输入参数与未发生故障的电堆单元所需的充放电参数相 匹配，避免了现有技术中的液流电池储能系统，当其包括的任一电堆发生故障时，则系统无 法继续运行的问题，提高了系统运行可靠性和效率，优化了液流电池储能装置的控制策略。
【附图说明】
[0026] 图1是本发明所述系统的结构框图；
[0027] 图2是本发明所述方法的流程图；
[0028] 图3是本发明电池管理系统确定未发生故障的电堆单元所需的充电参数的流程 图。
[0029] 图中：1、就地监控系统，2、储能逆变器，3、电池单元，4、电池管理系统，31、保险丝， 32、电堆单元，321、第一开关，322、电堆，323、第二开关。
【具体实施方式】
[0030] 如图1所示的一种提高液流电池运行可靠性的储能系统，包括：至少一个电池单 元3;所述电池单元3至少包括两个相互串联的电堆单元32;每一电堆单元32包括第一开 关321、第二开关323和至少一个电堆322;所述第一开关321与至少一个电堆322相互串 联，相互串联的第一开关321与电堆322的两端并联接有第二开关323;至少一台储能逆变 器2 ;每一储能逆变器2与每一电池单元3对应连接；连接电池单元3,用于控制每一电堆单 元32的第一开关321和第二开关323的开关状态，W及确定未发生故障的电堆单元32所 需的充放电参数的电池管理系统4 ;连接储能逆变器2和电池管理系统4,用于控制和调整 储能逆变器2的输出输入参数与未发生故障的电堆单元32所需的充放电参数相匹配的就 地监控系统1 ;进一步地，所述电池管理系统4还用于监测各电堆322的运行状态并判断电 堆322是否发生故障，W及获知发生故障的电堆单元32数量；进一步地，所述第一开关321 处于常闭状态、第二开关323处于常开状态，当监测到某一电堆322发生故障时，所述电池 管理系统4控制该电堆322所对应的第一开关321断开、第二开关323闭合；进一步地，所 述第一开关321和第二开关323分别为直流接触器的常闭触点和常开触点；进一步地，当 未发生故障的电堆单元32所需的充放电参数为零时，所述就地监控系统1控制储能逆变器 2停止工作；进一步地，通过故障字表示各电堆322的故障状态，所述故障字具有多个标志 位，每一标志位对应表示一电堆322的故障状态；当电池管理系统4监测到某一电堆322发 生故障时，所述电池管理系统4置位故障字的相应标志位，并读取故障字数值获知当前发 生故障的电堆单元32数量。
[0031] 如图2所示的一种提高液流电池运行可靠性的储能方法，包括如下步骤：
[0032] 步骤1;启动储能系统，执行步骤2;
[003引步骤2;储能逆变器2充电或放电，执行步骤3;
[0034]步骤3;电池管理系统4监测各电堆单元32的电堆322运行状态，执行步骤4;[00巧]步骤4 ;电池管理系统4判断各电堆单元32的电堆322是否发生故障，是则执行 步骤5,否则返回步骤3 ;
[0036] 步骤5;电池管理系统4获知发生故障的电堆单元32数量，执行步骤6;
[0037] 步骤6;电池管理系统4确定未发生故障的电堆单元32所需的充放电参数，执行 步骤7 ;
[0038] 步骤7;就地监控系统1控制和调整储能逆变器2的输出输入参数与未发生故障 的电堆单元32所需的充放电参数相匹配，执行步骤8 ;
[0039] 步骤8;储能逆变器2改变输出输入参数，同时电池管理系统4控制故障电堆322 所对应的第一开关321断开、第二开关323闭合，返回步骤2。
[0040] 就地监控系统控制储能逆变器对其对应的每一电池单元所包括的电堆单元进行 充放电，每一电池单元至少包括两个相互串联的电堆单元，每个电堆单元包括第一开关、第 二开关和至少一个电堆；当电堆单元包括多个电堆时，多个电堆之间相互串联；电池管理 系统实时监测电堆运行状态并判断电堆是否发生故障，电堆所发生的故障包括电堆电压过 高、单电池电压过高多节单电池W串联叠加形式构成电堆、电堆漏液、电解液温度过高等 等，当监测到电堆电压高于某个设定值时，则确定该电堆发生电堆电压过高故障；当通过电 池巡检仪监测到某节单电池电压值高于某设定值时，则确定该电堆发生单电池电压过高故 障；通过监测电堆下面漏液收集槽发生漏液时，则确定电堆发生电堆漏液故障；当电解液 出口温度高于某参考值时，则确定该电堆发生电解液温度过高故障。
[0041] 每一电堆单元包括的任一电堆未发生故障时，第一开关闭合，第二开关断开，即正 常运行状态时第一开关处于常闭状态，第二开关处于常开状态；当电池管理系统监测到电 堆单元的某一电堆发生故障时，其控制该电堆所对应的第一开关断开、第二开关闭合，该时 发生故障的电堆所在回路被旁路，储能逆变器的充放电回路经由第二开关所在的支路对其 余电堆单元的电堆进行充放电，优选地，所述第一开关和第二开关可W分别为直流接触器 的常闭触点