CN116646963A - 一种并行充放电的共容量全钒液流储能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种并行充放电的共容量全钒液流储能系统,目的是解决现有电池系统不能实现充放电同时进行的技术问题,技术方案为:一种并行充放电的共容量全钒液流储能系统,包括风力同步发电机、充电系统、放电系统、自用电系统、正极电解液储液罐、负极电解液储液罐和电池管理系统,风力同步发电机外接新能源发电系统,且与合同电力网络连接,充放电系统中的电堆共享正负极储液罐,通过四个循环泵实现充放电的作业,自用电系统与放电系统连接,通过快速切换开关实现自用装置的供电选择,本发明采用充电、放电、自用电三种功率所需要的容量集中放置在一组电解液储液罐中,实现容量共享和容量缓存的作用,可以实现充电、放电、自用电的容量无缝互补。
Description
技术领域
本发明涉及全钒液流电池储能技术领域,尤其涉及一种并行充放电的共容量全钒液流储能系统。
背景技术
全钒液流储能系统是一种技术较为年轻的新型储能技术,特别适用于对安全要求高,储能容量大,并且容量可以灵活调整的大规模应用场合。其安全性和功容分离性现在已得到市场的广泛认可,特别是在发电侧、电网侧的应用已经从示范项目快速地转向了市场应用项目。全钒液流储能系统之所以得到市场的认可和推宠,是因为液流储能系统相比其他电化学储能,譬如铅酸、锂电等功率和容量融合储能,除了功率合容量可以分开以外,可以实现充放电的同时进行。
现阶段新能源(风电、光伏)仍然是一种不稳定能源,在实际应用中有可能需要进行充放电同时进行,既充电的同时也可以放电,放电的同时也可以充电,充放电可以根据实际的状况随时进行。对于锂电池为代表的电化学储能系统,因为功率和容量是耦合配置,在同一时间只能提供充电功能或放电功能,没有办法通过电池系统本体同时提供两种功能,只能通过电网取电的旁路设计来解决充放同时的问题,这样对于不稳定能源的使用会存在黑障死区。
发明内容
本发明的目的在于提供一种并行充放电的共容量全钒液流储能系统,以解决上述技术问题。
本发明为解决上述技术问题,采用以下技术方案来实现:
一种并行充放电的共容量全钒液流储能系统,包括风力同步发电机、充电系统、放电系统、自用电系统、正极电解液储液罐、负极电解液储液罐和电池管理系统,所述风力同步发电机一端与风力发电装置1电气连接,另一端与合同电力网络电气连接,所述正极电解液储液罐内储存有正极电解液,所述负极电解液储液罐内储存有负极电解液;
所述充电系统包括第一变压器、单向充电储能变流器、第一电堆组、第一循环泵和第二循环泵,所述第一变压器的输入端与风力同步发电机电气连接,所述第一变压器的输出端与单向充电储能变流器的输入端电气连接,所述单向充电储能变流器的输出端与第一电堆组的接线端电气连接,所述第一电堆组的正极出液口通过液流管与正极电解液储液罐的一个入液口连接,所述正极电解液储液罐的一个出液口通过液流管与第一循环泵的入液口连接,所述第一循环泵的出液口通过液流管与第一电堆组的正极入液口连接,所述第一电堆组的负极出液口通过液流管与负极电解液储液罐的一个入液口连接,所述负极电解液储液罐的一个出液口通过液流管与第二循环泵的入液口连接,所述第二循环泵的出液口通过液流管与第一电堆组的负极入液口连接;
所述放电系统包括第二电堆组、第三循环泵、第四循环泵、第一单向放电储能变流器和第二变压器,所述第二电堆组的接线端与第一单向放电储能变流器的输入端电气连接,所述第一单向放电储能变流器的输出端与第二变压器的输入端电气连接,所述第二变压器的输出端外接售电系统网络,所述第二电堆组的正极出液口通过液流管与正极电解液储液罐的另一个入液口连接,所述正极电解液储液罐的另一个的出液口通过液流管与第三循环泵的入液口连接,所述第三循环泵的出液口通过液流管与第二电堆组的正极入液口连接,所述第二电堆组的负极出液口通过液流管与负极电解液储液罐的另一个入液口连接,所述负极电解液储液罐的另一个出液口通过液流管与第四循环泵的入液口连接,所述第四循环泵的出液口通过液流管与第二电堆组的负极入液口连接;
所述自用电系统包括第二单向放电储能变流器和快速转换开关,所述第二单向放电储能变流器的输入端与第二电堆组的接线端电气连接,所述第二单向放电储能变流器的输出端分别与离网负荷电器装置、快速转换开关的主动触头电气连接,所述快速转换开关的从动触头外接售电系统网络,所述快速转换开关的手柄端与自用电系统的装置电气连接;
所述电池管理系统分别与第一变压器、单向充电储能变流器、第一循环泵、第二循环泵、第三循环泵、第四循环泵、第一单向放电储能变流器、第二变压器、第二单向放电储能变流器、快速转换开关电气连接。
优选的,所述风力同步发电机与第一变压器、合同电力网络之间的连接线路上设有发电输出测量仪。
本发明的有益效果是:
1.本发明采用充电、放电、自用电三种功率所需要的容量集中放置在一组电解液储液罐中,实现容量共享和容量缓存的作用,可以实现充电、放电、自用电的容量无缝互补;
2.本发明采用充电系统、放电系统、自用电系统的功率电堆和循环系统独立配置,实现了充电和放电并行进行,提升了放电的平稳性和连续性;
3.本发明自用电的供应采用独力电堆的电能提供,减少了对外部电力自用电的依赖;
4.本发明具有很好的扩展性能,可以扩展到不同的新能源应用场景,无论风电、光伏等都可以快速移植,而且适合与各种功率和容量的配置,更适合市场的推广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
附图标记:1、风力发电装置;2、风力同步发电机;3、发电输出测量仪;4、第一变压器;5、单向充电储能变流器;6、正极电解液储液罐;7、第一电堆组;8、负极电解液储液罐;9、第一循环泵;10、第二循环泵;11、第二电堆组;12、第三循环泵;13、第四循环泵;14、第一单向放电储能变流器;15、第二变压器;16、第二单向放电储能变流器;17、快速转换开关。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施例和附图,进一步阐述本发明,但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例,并非全部。基于实施方式中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例,都属于本发明的保护范围。
下面结合附图描述本发明的具体实施例。
如图1示,一种并行充放电的共容量全钒液流储能系统,包括2.3MW风力同步发电机2、充电系统、放电系统、自用电系统、正极电解液储液罐6、负极电解液储液罐8和电池管理系统,所述风力同步发电机2一端与风力发电装置1电气连接,另一端与6kV、2MW的合同电力网络电气连接,正极电解液储液罐6和负极电解液储液罐8内存储各子系统的共容电解液,充电和放电都是对这两个储液罐内电解液进行电解和还原的过程。
所述充电系统包括125kW的第一变压器4、125kW的单向充电储能变流器5、125kW的第一电堆组7、第一循环泵9和第二循环泵10,所述第一变压器4的输入端与风力同步发电机2电气连接,线路中间设有发电输出测量仪3,电力电网需求剩余的电能可以实时地存入本系统中,所述第一变压器4的输出端与单向充电储能变流器5的输入端电气连接,所述单向充电储能变流器5的输出端与第一电堆组7的接线端电气连接,所述第一电堆组7的正极出液口通过液流管与正极电解液储液罐6的一个入液口连接,所述正极电解液储液罐6的一个出液口通过液流管与第一循环泵9的入液口连接,所述第一循环泵9的出液口通过液流管与第一电堆组7的正极入液口连接,所述第一电堆组7的负极出液口通过液流管与负极电解液储液罐8的一个入液口连接,所述负极电解液储液罐8的一个出液口通过液流管与第二循环泵10的入液口连接,所述第二循环泵10的出液口通过液流管与第一电堆组7的负极入液口连接;
所述放电系统包括第二电堆组11、第三循环泵12、第四循环泵13、32kW的第一单向放电储能变流器14和25kW的第二变压器15,所述第二电堆组11的接线端与第一单向放电储能变流器14的输入端电气连接,所述第一单向放电储能变流器14的输出端与第二变压器15的输入端电气连接,所述第二变压器15的输出端外接售电系统网络,为售电网络提供稳定、长时的储能系统电力。所述第二电堆组11的正极出液口通过液流管与正极电解液储液罐6的另一个入液口连接,所述正极电解液储液罐6的另一个的出液口通过液流管与第三循环泵12的入液口连接,所述第三循环泵12的出液口通过液流管与第二电堆组11的正极入液口连接,所述第二电堆组11的负极出液口通过液流管与负极电解液储液罐8的另一个入液口连接,所述负极电解液储液罐8的另一个出液口通过液流管与第四循环泵13的入液口连接,所述第四循环泵13的出液口通过液流管与第二电堆组11的负极入液口连接;
所述自用电系统包括32kW的第二单向放电储能变流器16和快速转换开关17,所述第二单向放电储能变流器16的输入端与第二电堆组11的接线端电气连接,所述第二单向放电储能变流器16的输出端分别与离网负荷电器装置、快速转换开关17的主动触头电气连接,所述快速转换开关17的从动触头外接售电系统网络,所述快速转换开关17的手柄端与自用电系统的装置电气连接;在电解液活化时,快速转换开关17可以切换到从动触头,从不同的电网或发电系统取电,活化完成后,快速转换开关17切换到主动触头,从放电系统中取电。
所述电池管理系统分别与第一变压器4、单向充电储能变流器5、第一循环泵9、第二循环泵10、第三循环泵12、第四循环泵13、第一单向放电储能变流器14、第二变压器15、第二单向放电储能变流器16、快速转换开关17电气连接。
本发明的运行过程:
当外接的风力发电装置1或者其他任意发电系统电量剩余时,通过电池管理系统启动第一循环泵9和第二循环泵10,充电系统中的正极电解液在正极电解液储液罐6与第一电堆组7之间形成循环,负极电解液在负极电解液储液罐8和第一电堆组7之间形成循环,充电系统开始工作,外部的电通过第一变压器4、单向充电储能变流器5储存在第一电堆组7中,完成电量的储存;
当售电网络需要用电时,通过电池管理系统启动第三循环泵12和第四循环泵13,放电系统中的正极电解液在正极电解液储液罐6与第二电堆组11之间形成循环,负极电解液在负极电解液储液罐8与第二电堆组11之间形成循环,放电系统开始工作,第二电堆组11中的电量通过第一单向放电储能变流器14和第二变压器15流向售电系统网络,为其供电;
当本系统即需要充电,有需要供电时,通过电池管理系统同时启动第一循环泵9、第二循环泵10、第三循环泵12和第四循环泵13,放电的同时可以保持接收新能源的电能补充,实现充放电并行和电解液共享,从而保证了放电接口电力的持续性和稳定性。
当系统需要自用电时,快速转换开关17的手柄切换到主动触头,与放电系统连通,放电系统中的电量通过第二单向放电储能变流器16流向快速转换开关17并最终流向自用电装置,为其供电;当放电系统中电量不足时,快速转换开关17的手柄切换到从动触头,系统的自用电装置通过外部电网获得供电。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例,并不用来限制本发明,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种并行充放电的共容量全钒液流储能系统,其特征在于,包括风力同步发电机(2)、充电系统、放电系统、自用电系统、正极电解液储液罐(6)、负极电解液储液罐(8)和电池管理系统,所述风力同步发电机(2)一端与风力发电装置(1)电气连接,另一端与合同电力网络电气连接,所述正极电解液储液罐(6)内储存有正极电解液,所述负极电解液储液罐(8)内储存有负极电解液;
所述充电系统包括第一变压器(4)、单向充电储能变流器(5)、第一电堆组(7)、第一循环泵(9)和第二循环泵(10),所述第一变压器(4)的输入端与风力同步发电机(2)电气连接,所述第一变压器(4)的输出端与单向充电储能变流器(5)的输入端电气连接,所述单向充电储能变流器(5)的输出端与第一电堆组(7)的接线端电气连接,所述第一电堆组(7)的正极出液口通过液流管与正极电解液储液罐(6)的一个入液口连接,所述正极电解液储液罐(6)的一个出液口通过液流管与第一循环泵(9)的入液口连接,所述第一循环泵(9)的出液口通过液流管与第一电堆组(7)的正极入液口连接,所述第一电堆组(7)的负极出液口通过液流管与负极电解液储液罐(8)的一个入液口连接,所述负极电解液储液罐(8)的一个出液口通过液流管与第二循环泵(10)的入液口连接,所述第二循环泵(10)的出液口通过液流管与第一电堆组(7)的负极入液口连接;
所述放电系统包括第二电堆组(11)、第三循环泵(12)、第四循环泵(13)、第一单向放电储能变流器(14)和第二变压器(15),所述第二电堆组(11)的接线端与第一单向放电储能变流器(14)的输入端电气连接,所述第一单向放电储能变流器(14)的输出端与第二变压器(15)的输入端电气连接,所述第二变压器(15)的输出端外接售电系统网络,所述第二电堆组(11)的正极出液口通过液流管与正极电解液储液罐(6)的另一个入液口连接,所述正极电解液储液罐(6)的另一个的出液口通过液流管与第三循环泵(12)的入液口连接,所述第三循环泵(12)的出液口通过液流管与第二电堆组(11)的正极入液口连接,所述第二电堆组(11)的负极出液口通过液流管与负极电解液储液罐(8)的另一个入液口连接,所述负极电解液储液罐(8)的另一个出液口通过液流管与第四循环泵(13)的入液口连接,所述第四循环泵(13)的出液口通过液流管与第二电堆组(11)的负极入液口连接;
所述自用电系统包括第二单向放电储能变流器(16)和快速转换开关(17),所述第二单向放电储能变流器(16)的输入端与第二电堆组(11)的接线端电气连接,所述第二单向放电储能变流器(16)的输出端分别与离网负荷电器装置、快速转换开关(17)的主动触头电气连接,所述快速转换开关(17)的从动触头外接售电系统网络,所述快速转换开关(17)的手柄端与自用电系统的装置电气连接;
所述电池管理系统分别与第一变压器(4)、单向充电储能变流器(5)、第一循环泵(9)、第二循环泵(10)、第三循环泵(12)、第四循环泵(13)、第一单向放电储能变流器(14)、第二变压器(15)、第二单向放电储能变流器(16)、快速转换开关(17)电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种并行充放电的共容量全钒液流储能系统,其特征在于,所述风力同步发电机(2)与第一变压器(4)、合同电力网络之间的连接线路上设有发电输出测量仪(3)。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN117276614A (zh) * | 2023-09-21 | 2023-12-22 | 上海橙氧科技有限公司 | 一种以双氧水为电子能量载体的储能系统 |
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2023
- 2023-06-14 CN CN202310708937.3A patent/CN116646963A/zh active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN117276614A (zh) * | 2023-09-21 | 2023-12-22 | 上海橙氧科技有限公司 | 一种以双氧水为电子能量载体的储能系统 |
CN117276614B (zh) * | 2023-09-21 | 2024-04-05 | 上海橙氧科技有限公司 | 一种以双氧水为电子能量载体的储能系统 |
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