【技术实现步骤摘要】
本公开涉及液流电池，尤其涉及一种基于电堆串联结构的液流电池循环管路系统及其控制方法。
技术介绍
1、液流电池一种新型的蓄电池，液流电池是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点，是一种新能源产品。在液流电池中，电解液是通过主流道及分支流道进入电堆中的每个单电池电极反应区发生充放电反应，由于电解液具备导电性，因此在电堆中除了双极板的电极反应区域与电解液、隔膜构成主充放电回路外，电极与在分支流道中存在的电解液回构成多组微小的旁路，从而会在电池充放电过程中形成旁路电流(漏电流)，这种旁路电流的存在会导致在多片电堆中每片的有效电流并不一致，从而影响每片电池实际充放电过程中实际的充电容量。
2、对于全液相的液流电池体系来讲，如全钒液流电池，铁铬液流电池等，由于充放电产物均存在于电解液中，在循环过程中，每片电池的电解液会通过公共管路流回电解液储罐中，通过自然混合弥补了每片电解液容量不一致带来的影响。但对于沉积型液流电池来说，由于充电产生的金属会沉积到每一片电极表面，充电产物无法通过电解液回流混合来弥补片间的不一致，因此旁路电流存在会对沉积型液流电池的电堆片间容量造成不一致。充电时，一般呈现中间片沉积金属量少，越靠近两侧，金属沉积量越多；放电时，中间片金属溶解速度更快，成为电堆总体容量的限制瓶颈，每次放电结束时，中间片沉积金属已完全溶解，但两侧片仍有残余，并且同一套电解液循环系统中串联的电堆电压越高，电堆片间及电堆间的差异越明显，极端情况下，由于多次充放电循环造成的差异
3、因此在沉积型液流电池中，储能系统一般采用模块化设计，每个模块具有独立的电解液循环系统，在每套独立的电解液循环系统内各个电堆为并联结构，避免由于串联高压在模块内由于漏电流引起电堆间的不一致。通过模块之间进行串联组成高压，液路之间彼此隔离，从而实现电压等级与逆变器的匹配。但这种使用方式同时也存在一些问题，如：1)单体模块电压过低，如需实现高电压使用，必须串联更多的模块，在使用的便利灵活性上受到大大的限制；2)模块串联成组后，当组内任意一个模块发生问题或故障时，整组系统必须全部停机，对故障模块进行维修和更换。另外，这种连接方式也会对成组模块间的一致性有比较高的要求，如模块间差异较大，对系统性能及容量均有较大影响。
技术实现思路
1、本公开实施例的目的在于提供一种基于电堆串联结构的液流电池循环管路系统及其控制方法，用以解决现有技术中漏电流导致的电堆不一致性问题以及无法实现高压输出的问题。
2、本公开的实施例采用如下技术方案：一种基于电堆串联结构的液流电池循环管路系统，包括：正极储液罐、负极储液罐以及多个电堆；其中，所有所述电堆之间形成串联的电回路；每个所述电堆均具有正极进液口、负极进液口、正极出液口以及负极出液口，所述正极储液罐的出液口与正极主管路连通，每个所述电堆的所述正极进液口通过正极支管路与所述正极主管路连通，所述负极储液罐的出液口与负极主管路连通，每个所述电堆的所述负极进液口通过负极支管路与所述负极主管路连通，每个所述电堆的所述正极出液口均通过第一回液管路与所述正极储液罐的进液口连通，每个所述电堆的所述负极出液口均通过第二回液管路与所述负极储液罐的进液口连通；每个所述正极支管路上均设置有用于控制所述正极支管路通断的正极控制开关，每个所述负极支管路上均设置有用于控制所述负极支管路通断的负极控制开关，在任意一个电堆的所述正极控制开关和所述负极控制开关为开启状态的情况下，其他电堆的所述正极控制开关和所述负极控制开关均为关闭状态。
3、在一些实施例中，在所述正极主管路上设置有第一循环泵，在所述负极主管路上设置有第二循环泵。
4、在一些实施例中，所述正极控制开关和所述负极控制开关均为电磁阀。
5、在一些实施例中，所述液流电池为沉积型液流电池。
6、本实施例还提供了一种如上述的液流电池循环管路系统的控制方法，至少包括：初始化程序，选择所有电堆中的任意一个电堆作为当前电堆；控制程序，控制所述当前电堆的正极控制开关和负极控制开关开启，控制其他电堆的正极控制开关和负极控制开关关闭；检测程序，检测所述当前电堆的正极控制开关和负极控制开关的开启时长是否到达预设时长，在所述当前电堆的正极控制开关和负极控制开关的开启时长到达预设时长的情况下，执行调整程序，否则继续执行控制程序；调整程序，控制所述当前电堆的正极控制开关和负极控制开关关闭，并从其他电堆中选择任意一个电堆作为新的当前电堆，重新执行控制程序。
7、在一些实施例中，所述预设时长根据所述电堆的总数、电解液在管路内的流速、电堆有效体积、电堆电流和电解液活性物质浓度进行确定。
8、在一些实施例中，所述预设时长至少满足如下条件：
9、q*t≥v；
10、
11、其中，t为预设时长，q为电解液在管路内的流速，v为电堆有效体积，c为电堆电流和电解液活性物质浓度，i为电堆电流，n为电堆的总数。
12、在一些实施例中，所述从其他电堆中选择任意一个电堆作为新的当前电堆，包括：按照电堆编号的升序，选择当前电堆的下一个电堆作为新的当前电堆；其中，在所述当前电堆具有最大电堆编号的情况下，选择具有最小电堆编号的电堆作为新的当前电堆。
13、本实施例还提供了一种存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的液流电池循环管路系统的控制方法的步骤。
14、本实施例还提供了一种电子设备，至少包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时实现上述的液流电池循环管路系统的控制方法的步骤。
15、本公开实施例的有益效果在于：通过设计液流电池独立的电解液循环管系统，可以实现系统内所有电堆间的串联连接，避免漏电流导致的电堆不一致性的同时，利用控制开关在任意时刻内保证有且仅有一个电堆与储液罐连通形成液流回路，有效降低漏电流大小，保证了电堆的较高效率，从而保证液流电池拥有较好的性能。
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1.一种基于电堆串联结构的液流电池循环管路系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的液流电池循环管路系统，其特征在于，在所述正极主管路上设置有第一循环泵，在所述负极主管路上设置有第二循环泵。
3.根据权利要求1所述的液流电池循环管路系统，其特征在于，所述正极控制开关和所述负极控制开关均为电磁阀。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的液流电池循环管路系统，其特征在于，所述液流电池为沉积型液流电池。
5.一种如权利要求1至4中任一项所述的液流电池循环管路系统的控制方法，其特征在于，至少包括：
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述预设时长根据所述电堆的总数、电解液在管路内的流速、电堆有效体积、电堆电流和电解液活性物质浓度进行确定。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述预设时长至少满足如下条件：
8.根据权利要求4至7中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述从其他电堆中选择任意一个电堆作为新的当前电堆，包括：
9.一种存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，
10.一种电子设备，至少包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时实现权利要求5至8中任一项所述的液流电池循环管路系统的控制方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于电堆串联结构的液流电池循环管路系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的液流电池循环管路系统，其特征在于，在所述正极主管路上设置有第一循环泵，在所述负极主管路上设置有第二循环泵。
3.根据权利要求1所述的液流电池循环管路系统，其特征在于，所述正极控制开关和所述负极控制开关均为电磁阀。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的液流电池循环管路系统，其特征在于，所述液流电池为沉积型液流电池。
5.一种如权利要求1至4中任一项所述的液流电池循环管路系统的控制方法，其特征在于，至少包括：
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述预设时长根据所述电堆的总数、电解液在管路...
【专利技术属性】
技术研发人员：王兴兴，李艳红，高瑞茂，欧阳博学，金烨，吴延资，姜强，赵晨宇，
申请(专利权)人：中国华电科工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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