氧化还原液流电池系统及操作氧化还原液流电池系统的方法技术方案

一种氧化还原液流电池系统，其包括：多个分支电路，并联地电连接多个电池单元部件；切换单元，被配置为切换其中将分支电路连接在一起的闭合环路的导通状态；循环机构，包括被配置为储存电解液的罐以及被配置为将电解液从罐循环给电池单元部件的泵；检测单元，被配置为检测与电池单元部件的开路电压关联的物理量；判定单元，被配置为基于检测单元检测的物理量判定电池单元部件的开路电压之间的电压差是否等于或大于预定值；以及控制单元，被配置为控制切换单元的切换操作，使得当判定单元判定电压差大于预定值时，使闭合环路进入非导通状态，以及当判定单元判定电压差等于或小于预定值时，使闭合环路进入导通状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括氧化还原液流电池的氧化还原液流电池系统及操作氧化还原液流电池系统的方法，氧化还原液流电池是蓄电池的其中一种。特别地，本专利技术涉及在向并联连接的电池单元部件供应电解液期间能够抑制问题发生的氧化还原液流电池系统及操作氧化还原液流电池系统的方法。
技术介绍
近年来，随着电功率短缺问题日益严重，带来的挑战是全球性自然能的快速采用(例如风力发电和太阳能光伏发电的采用)以及电力系统的稳定(例如保持频率和电压)。有一种应对挑战的技术已经引起注意，这种技术是安装大容量蓄电池，例如以实现输出变化的平滑、多余电力的储存、以及负载平衡。这种大容量蓄电池的其中一种是氧化还原液流电池(下面有时候称为RF电池)。RF电池通过利用正电极电解液中包含的离子与负电极电解液中包含的离子之间的氧化还原电势差来充电和放电。图6示出将钒离子用作正负活性物质的RF电池100的操作的原理。如图6所示，RF电池100包括电池单元100C，电池单元100C被隔膜101分隔为正电极单元102和负电极单元103，隔膜101对于氢离子(质子)而言是可渗透的。正电极单元102包含正电极104，且通过管道108和110连接到储存正电极电解液的正电极电解液罐106。类似地，负电极单元103包含负电极105，且通过管道109和111连接到储存负电极电解液的负电极电解液罐107。在充电放电期间，罐106和107中储存的电解液通过泵112和113循环通过单元102和103。如图7下部所示，一般而言，在称为单元堆200的结构中形成电池单元100C。如图7上部所示，单元堆200具有这样的配置，其中将这些包括正电极104、隔膜101和负电极105的电池单元100C堆叠，从而插入单元框架120之间，单元框架120包括与框架122集成的双极板121。在这种配置中，每个电池单元100C形成在相邻单元框架120的双极板121之间。单元框架120之间的间隙用密封结构127密封。在单元堆200中，经由在框架122中形成的供液岐管123和124以及排液岐管125和126将电解液传递通过电池单元100C。正电极电解液通过供液岐管123，然后通过框架122的一个表面(在附图中被示出为暴露的表面)中形成的沟槽供应给双极板121的一个表面上设置的正电极104。该正电极电解液通过框架122上部形成的沟槽排出到排液岐管125。类似地，负电极电解液通过供液岐管124，然后通过框架122的另一个表面(在附图中被示出为隐藏的表面)中形成的沟槽供应给双极板121的另一个表面上设置的负电极105。该负电极电解液通过框架122上部形成的沟槽排出到排液岐管126。RF电池例如通过经由交流/直流转换器从电厂提供的电力来充电；并且被放电，例如经由交流/直流转换器将充入的电力供应给负载。为了从电力系统获得更多电力或者将更多电力供应给负载，可将包括电池单元作为主要组件的电池单元部件(例如上述单元堆)并联地电连接。专利文献1公开了一种RF电池，其中单个单元堆包括多个分隔的单元(下面有时候称为电池单元部件)。这种RF电池包括切换单元，切换单元实现期望的电池单元部件的选择、所选择的电池单元部件并联电连接、以及所选择的电池单元部件的充电和放电。这种RF电池可以响应于充电或放电的量以高能效操作。引用列表专利文献专利文献1：日本未审专利申请No.2006-040591
技术实现思路
技术问题当多个电池单元部件并联连接时，在RF电池的操作启动之前向电池单元部件供应正电极电解液和负电极电解液期间，有些电池单元部件可能变为过充，尽管没有经由交流/直流转换器通过电力系统对电池单元部件的充电或放电。在上述情况下构思了本专利技术。本专利技术的目的是提供一种RF电池系统，能够在向并联连接的电池单元部件供应电解液期间抑制这种问题的发生。本专利技术的另一个目的是提供一种RF电池系统操作方法，能够在向并联连接的电池单元部件供应电解液期间抑制问题的发生。问题的解决方案根据本专利技术的方面的氧化还原液流电池系统包括多个分支电路、切换单元、循环机构、检测单元、判定单元以及控制单元。多个分支电路并联地电连接多个电池单元部件。切换单元被配置为切换其中将分支电路连接在一起的闭合环路的导通状态。循环机构包括被配置为储存电解液的罐以及被配置为将电解液从罐循环给电池单元部件的泵。检测单元被配置为检测与电池单元部件的开路电压关联的物理量。判定单元被配置为基于检测单元检测的物理量判定电池单元部件的开路电压之间的电压差是否大于预定值。控制单元被配置为控制切换单元的切换操作，使得当判定单元判定电压差大于预定值时，使闭合环路进入非导通状态，以及当判定单元判定电压差等于或小于预定值时，使闭合环路进入导通状态。根据本专利技术方的方面的用于操作氧化还原液流电池系统的方法是一种用于操作氧化还原液流电池系统的方法，其中电解液被循环通过多个电池单元部件，多个电池单元部件经由多个分支电路并联地电连接，所述方法包括以下步骤：检测步骤，检测与电池单元部件的开路电压关联的物理量；判定步骤，基于物理量判定电池单元部件的开路电压之间的电压差是否大于预定值；以及切换控制步骤，基于判定结果，当电压差大于预定值时，使其中将分支电路连接在一起的闭合环路进入非导通状态，当电压差等于或小于预定值时，使闭合环路进入导通状态。本专利技术的有益效果上述氧化还原液流电池系统在向并联连接的电池单元部件供应电解液期间能够抑制问题的发生。上述用于操作氧化还原液流电池系统的方法在向并联连接的电池单元部件供应电解液期间有助于抑制问题的发生。附图说明图1是示出根据实施例1的氧化还原液流电池系统的配置的示意图。图2是示出根据实施例2的氧化还原液流电池系统的配置的示意图。图3是示出根据实施例3的氧化还原液流电池系统的配置的示意图。图4是示出根据实施例4的氧化还原液流电池系统的配置的示意图。图5是示出根据实施例5的氧化还原液流电池系统的配置的示意图。图6是示出氧化还原液流电池的原理的示意图。图7是示出氧化还原液流电池的单元堆的配置的示意图。具体实施方式[本专利技术实施例的描述]本专利技术的专利技术人检查过充电池单元部件并发现这些电池单元部件和并联连接的其他电池单元部件在电解液的量上不同。因此，使用单个共用循环机构(用于正电极电解液的罐和泵，以及用于负电极电解液的罐和泵)将正电极电解液和负电极电解液供应给电解液不满的电池单元部件和空的电池单元部件，并观察供应给电池单元部件的电解液的量。结果发现以下情况：电池单元部件到泵的距离越大，或者设置电池单元部件的位置越高，那么电池单元部件中电解液的量越少。换言之，电池单元部件中电解液的量不一致。在并联地电连接的多个电池单元部件中，当电池单元部件中电解液的量不一致时，这些电解液的量导致电池单元部件的开路电压中的不一致。具体而言，电池单元部件中电解液的量越多，电池单元部件的电压越高。因此，根据电解液的量的不同，在电池单元部件之间生成电压差。这个电压差导致电流从高压电池单元部件传递给低压电池单元部件。结果，具有较少电解液的量的电池单元部件可能变为过充。因此，专利技术人考虑RF电池系统的一种配置，其中并联地电连接多个电池单元部件，该配置能够控制在向电池单元部件供应电解液期间抑制问题的发生。结果，专利技术人完成本专利技术。下面列出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化还原液流电池系统，包括：多个分支电路，所述多个分支电路将多个电池单元部件并联地电连接；切换单元，所述切换单元被配置为对其中所述分支电路被连接在一起的闭合环路的导通状态进行切换；循环机构，所述循环机构包括罐和泵，所述罐被配置为储存电解液，所述泵被配置为使所述电解液从所述罐循环到所述电池单元部件；检测单元，所述检测单元被配置为检测与所述电池单元部件的开路电压关联的物理量；判定单元，所述判定单元被配置为，基于所述检测单元检测的物理量，来对关于所述电池单元部件的所述开路电压之间的电压差是否大于预定值进行判定；以及控制单元，所述控制单元被配置为，控制所述切换单元的切换操作，使得当所述判定单元判定所述电压差大于所述预定值时，使所述闭合环路进入非导通状态，以及当所述判定单元判定所述电压差等于或小于预定值时，使所述闭合环路进入导通状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.28 JP 2014-1105161.一种氧化还原液流电池系统，包括：多个分支电路，所述多个分支电路将多个电池单元部件并联地电连接；切换单元，所述切换单元被配置为对其中所述分支电路被连接在一起的闭合环路的导通状态进行切换；循环机构，所述循环机构包括罐和泵，所述罐被配置为储存电解液，所述泵被配置为使所述电解液从所述罐循环到所述电池单元部件；检测单元，所述检测单元被配置为检测与所述电池单元部件的开路电压关联的物理量；判定单元，所述判定单元被配置为，基于所述检测单元检测的物理量，来对关于所述电池单元部件的所述开路电压之间的电压差是否大于预定值进行判定；以及控制单元，所述控制单元被配置为，控制所述切换单元的切换操作，使得当所述判定单元判定所述电压差大于所述预定值时，使所述闭合环路进入非导通状态，以及当所述判定单元判定所述电压差等于或小于预定值时，使所述闭合环路进入导通状态。2.根据权利要求1所述的氧化还原液流电池系统，其中，在每个分支电路的两个端部中提供所述切换单元。3.根据权利要求1或2所述的氧化还原液流电池系统，其中，所述检测单元包括被配置为检测所述开路电压的电压表，以及所述判定单元被配置为，基于所述开路电压来对关于所述电压差是否被生成进行判定。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的氧化还原液流电池系统，其中，所述检测单元包括电解液检测单元，所述电解液检测单元被配置为检测与所述电池单元部件中的所述电解液的流动状态关联的非...

【专利技术属性】
技术研发人员：隈元贵浩，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP