本申请提供一种用于液流电池电堆的控制装置及控制方法、液流电池电堆、储能系统。该装置包括检测电路、多个补偿电路和控制器。液流电池电堆包括多个单电池串联。检测电路检测单电池的电压，当一个或多个单电池的电压值偏离电压均衡参考值时，控制器指示补偿电路调整单电池的电压值，以维持液流电池电堆的电压一致性。当液流电池电堆中的单电池的电压或液流电池电堆的电压超过其电压上限值或者小于其电压下限值时，将发生故障的单电池或者整个液流电池电堆进行旁路。此外，本申请提供的装置和控制方法还可以实现对液流电池的电压和SOC的精准测量，实现液流电池电堆的智能化管理。实现液流电池电堆的智能化管理。实现液流电池电堆的智能化管理。
【技术实现步骤摘要】
一种液流电池电堆控制装置、控制方法、液流电池电堆及储能系统
[0001]本申请涉及储能领域，尤其涉及一种液流电池电堆装置、控制方法及储能系统。
技术介绍
[0002]我国能源结构调整速度加快，新能源逐步替代传统化石能源。我国幅员辽阔，拥有丰富的太阳能、风能资源，但这些自然能源具有间歇性、波动性等特点，直接并入电网会遇到很大困难，必须先进行平滑处理。同时，电力供给和需求往往在时间和空间上存在错配，表现出峰谷波段，以及区域不均衡等现象。解决上述问题的重要途径就是储能技术，尤其是电化学储能具有效率高、响应速度快、配置灵活、不受地理环境限制、环境友好、生命周期低碳化等优点，不仅适用于风光发电的平滑处理，还适用于电网侧的储能，也适用于需求侧的电能管理。
[0003]储能技术是通过特定的装置或物理介质将不同形式的能量通过不同方式储存起来，以便以后在需要的时候利用的技术。按照其具体方式分为物理储能、电化学储能以及化学储能技术。其中，物理储能指用于储存能量的介质通过其物理形态的变化实现储能的目的，包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超导储能、超级电容器储能、储热、蓄冷等储能技术。化学储能指通过制造或产生新的化学物质达到储能的目的，包括电制氢、电制化学品等方式。电化学储能是指储能介质通过电化学变化实现储能的目的，包括铅酸电池、锂离子电池、液流电池、钠硫电池、镍氢电池、电化学电容器、金属空气电池等储能技术。相比其他电化学储能技术，液流电池具有安全性高和超长循环寿命的特点，特别适用于大规模储能电站。
[0004]液流电池是一种液相电化学储能装置，其活性物质完全溶解在电解液中，通过活性元素的氧化价态变化来实现能量的存储与释放，属于一种氧化还原电池。一般来说，液流电池需要两组氧化还原电对构成正负极，随着电池的充放电过程，正负极活性元素的氧化价态(电位)发生相应变化。
[0005]液流电池是主流的储能技术路线之一，近期全球液流电池储能进入快速发展通道。液流电池电堆是储能系统的核心部件，是发生能量转化的场所。液流电池电堆由几十个至上百个单电池串联构成，单个液流电池电堆通常由上千个部件构成，为液流电池电堆内单电池一致性带来巨大挑战。提升液流电池电堆内电池的一致性，可以提升电堆的可靠性和寿命，降低LCOS(Levelized Cost of Storage储能均摊成本)，是重点技术攻关领域和产业发展方向。液流电池电堆是“材料
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结构
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工艺”的集合体，也是“反应
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多相
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电场
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热量”的耦合体，液流电池电堆是液流电池系统中复杂程度最高的关键器件。液流电池电堆易发生电池串联失配，导致“木桶效应”，导致整个电堆不能工作，导致严重的经济损失，并且运维难度较大。此外，电堆性能不佳，电池的SOC(state of charge，电池荷电状态)探测不准确，电池间SOC偏差大也为液流电池技术的发展带来巨大挑战。
技术实现思路
[0006]本申请提供一种用于液流电池的控制装置及控制方法，可维持液流电池电堆的电压一致性，当液流电池电堆中的单电池发生故障时，可将发生故障的单电池进行旁路，当液流电池电堆整体发生故障时，将整个液流电池电堆进行旁路，不影响其他单电池或者电池电堆正常工作。此外，本申请提供的装置和控制方法还可以实现对液流电池端电压和SOC的精准测量，实现液流电池电堆的智能化管理。
[0007]第一方面，本申请提供一种用于液流电池电堆的控制装置，液流电池电堆包括多个单电池，多个单电池串联连接，该装置包括检测电路、补偿电路和控制器，检测电路包括多条第一支路，每条第一支路用于与一个单电池连接，第一支路用于检测单电池的电压值，补偿电路包括多条第二支路，每条第二支路与用于一个单电池或一个单电池组并联连接，其中，一个单电池组至少包括两个单电池，当一个单电池的电压值与电压均衡参考值的差值大于电压偏离阈值时，控制器用于指示补偿电路调整该单电池的电压值与电压均衡参考值的差值小于电压偏离阈值。
[0008]该装置通过检测电路实现对液流电池电堆中每个单电池端电压的精准测量，控制器将获得的每个单电池的端电压值与电压均衡参考值比较，并根据比较结果控制补偿电路调整单电池的电压值，实现了液流电池电堆的自动调整，保证了液流电池电堆的电压一致性，保障液流电池电堆的正常运行。
[0009]一种可能的实现方式中，装置包括多个第一开关电路，每个第一开关电路用于与一个单电池并联或与每个单电池组并联连接；其中，每个单电池组包括至少两个单电池；当单电池的电压大于单电池电压上限值或小于单电池电压下限值时，控制器用于指示第一开关电路对发生故障的单电池或发生故障的单电池所在的单电池组进行旁路。
[0010]第一开关电路将发生故障的单电池跳过。第一开关电路也可以是检测电路的一部分，第一开关电路与故障电池并联，视为一个并联支路，其他单电池与故障电池串联，故障电池发生故障时，第一开关电路工作，故障电池搁置，不影响其他电池工作，降低液流电池电堆和储能系统的运维成本。
[0011]一种可能的实现方式中，每条第二支路包括开关和可变电阻，当单电池的电压值与均衡参考值的差值大于电压偏离阈值时，控制器用于指示补偿电路用于调整可变电阻的阻值。第二支路通过调整可变电阻的阻值以达到调整液流电池内阻大小的目的，实现对液流电池电堆中单电池电压值的调整，使得该单电池的电压值与电压均衡参考值的差值小于电压偏离阈值，保证了液流电池电堆的电压一致性，保障液流电池电堆的正常运行。
[0012]一种可能的实现方式中，每条第二支路包括一个电容电路，每个电容电路与每个单电池组并联连接，电容电路包括电容和开关，当单电池的电压值与均衡参考值的差值大于电压偏离阈值时，控制器用于指示电容电路闭合开关，使得相邻的单电池对该单电池进行电压补偿，调整对应连接的所述单电池的电压值，使得该单电池的电压值与电压均衡参考值的差值小于电压偏离阈值，保证了液流电池电堆的电压一致性，保障液流电池电堆的正常运行。
[0013]一种可能的实现方式中，每条第二支路包括一个DC/DC电路，每个DC/DC电路与每个单电池并联连接，当单电池的电压值与均衡参考值的差值大于电压偏离阈值时，控制器用于指示DC/DC电路调整对应连接的所述单电池的电压值，使得该单电池的电压值与电压
均衡参考值的差值小于电压偏离阈值。DC/DC电路通过直接调整液流电池电堆中单电池的电压，保证了液流电池电堆的电压一致性，保障液流电池电堆的正常运行。
[0014]一种可能的实现方式中，当单电池的电压大于单电池电压上限值或小于单电池电压下限值时，第一开关电路将该单电池旁路，DC/DC电路还用于产生与所述单电池正常工作时相同的电压，使得整个液流电池电堆的输出功率与发生故障之前的输出功率相同，保障整个液流电池电堆的正常运行。
[0015]一种可能的实现方式中，液流电池电堆包括正极集流板和负极集流板，集流板包括多个接口，接口用于连接检测电路和控制器。正极集本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于液流电池电堆的控制装置，所述液流电池电堆包括多个单电池，所述单电池串联连接，其特征在于，所述控制装置包括检测电路、补偿电路和控制器；所述检测电路包括多条第一支路，每条所述第一支路用于与一个所述单电池连接，检测对应连接的所述单电池的电压值；所述补偿电路包括多条第二支路，每条所述第二支路用于与一个所述单电池或一个单电池组并联连接，其中，一个所述单电池组至少包括两个所述单电池；当所述单电池的电压值与电压均衡参考值的差值大于电压偏离阈值时，所述控制器用于指示所述补偿电路调整所述单电池的电压值与所述电压均衡参考值的差值小于所述电压偏离阈值。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括多个第一开关电路；每个所述第一开关电路用于与一个所述单电池或一个所述单电池组并联连接；当所述单电池的电压大于单电池电压上限值或小于单电池电压下限值时，所述控制器用于指示所述第一开关电路对所述单电池或所述单电池所在的单电池组进行旁路。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，每个所述第二支路包括开关和可变电阻；所述第二支路用于通过调整所述可变电阻的阻值来调整对应并联连接的所述单电池的电压值。4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，每个所述第二支路包括一个电容电路；所述电容电路包括电容和开关；所述电容电路用于调整对应并联连接的所述单电池的电压值。5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，每个所述第二支路包括一个DC/DC电路；所述DC/DC电路用于调整对应并联连接的所述单电池的电压值。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述DC/DC电路还用于：当与其并联的单电池被旁路时，产生与所述被旁路的单电池正常工作时相同的电压。7.根据权利要求1
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6任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第二开关电路；所述第二开关电路的第一端用于连接所述液流电池电堆的正极集流板，所述第二开关电路的第二端用于连接所述液流电池电堆的负极集流板；当所述液流电池电堆的电压大于液流电池电堆电压上限值或小于液流电池电堆电压下限值时，所述控制器用于指示所述第二开关电路对所述液流电池电堆进行旁路。8.根据权利要求1
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7任一项所述的装置，其特征在于，所述控制器还用于根据所述检测电路获取的电压值计算所述单电池的SOC值；当所述单电池的SOC值大于等于单电池SOC上限值时，所述控制器用于指示所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆华，乐斌，张业正，罗维，李进，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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