液流电池系统和方法与流程-尊龙凯时官方app下载

文档序号:36175626发布日期:2023-11-25 01:26阅读:79来源:国知局
液流电池系统和方法与流程

1.本公开涉及一种液流电池和控制液流电池的方法



背景技术:

2.钒氧化还原液流电池等液流电池由于其高安全性

长寿命和低维护,被认为是大规模可再生应用的一种很有前途的储能系统
(ess)
尊龙凯时官方app下载的解决方案

快速的动态响应和高寿命周期确保了可再生能源间歇性缓解的高性能,且不会导致电池严重退化

另一方面,独立的电力和能源容量为不同电力和能源需求的灵活系统设计创造了机会

3.然而,液流电池的标准运行效率为
70
%-80
%,这是影响可再生能源经济效益的一个重大缺陷

近年来,在全球范围内降低燃料价格的背景下,用于可再生能源大规模应用的高效液流电池系统正在成为一种能够充分发掘可再生能源经济潜力的技术



技术实现要素:

4.本公开提供了具有改进的效率的液流电池系统

提供了具有多个平行电堆的液流电池系统,多个平行电堆包括主电堆和一个或多个备用电堆

液流电池系统的控制器监测电力负荷并根据电力负荷在运行模式之间切换

5.根据本发明的第一方面,提供了一种液流电池系统

液流电池系统包括:包含正极电解液的正极电解液罐;包含负极电解液的负极电解液罐;包括由膜分离的正极多孔电极和负极多孔电极的主电堆,主电堆的正极多孔电极与主电堆的负极多孔电极耦合到电力总线;主电堆的正极电解液泵,其被配置为将正极电解液从正极电解液罐泵送通过主电堆的正电极;主电堆的负极电解液泵,其被配置为将负极电解液从负极电解液罐泵送通过主电堆的负电极;包括由膜分离的正极多孔电极和负极多孔电极的备用电堆,备用电堆的正极多孔电极与备用电堆的负极多孔电极耦合到电力总线;备用电堆的正极电解液泵,其被配置为将来自正极电解液罐的正极电解液泵送通过备用电堆的正电极;备用电堆的负极电解液泵,其被配置为将来自负极电解液罐的负极电解液泵送通过备用电堆的负电极;以及控制器,控制器被配置为基于在电力总线上检测到的电力负荷来激活和停用备用电堆的正极电解液泵和备用电堆的负极电解液泵

6.液流电池系统的实施例具有比没有在模式之间智能切换的系统提高3%-5
%的效率的优点

许多传统的液流电池系统缺乏智能泵管理系统,并且在这样的系统中,无论负荷情况如何,所有泵都始终运行

由于整个电池系统在任何运行条件下都必须承受3%-5
%的泵功率消耗,这降低了系统效率
(70
%-80

)。
本文描述的液流电池系统避免了这种功率消耗,因为一些泵可以在较低负载状态下停用

此外,当由于轻负载状态而不需要两个电堆来提供负载时,主电堆和备用电堆的设计能够启用经济模式

因此,包括智能泵和电堆管理的液流电池系统的实施例可以在不牺牲性能的情况下提供高达
85
%的改进效率

7.在一个实施例中,备用电堆的正极多孔电极和备用电堆的负极多孔电极通过继电器耦合到电力总线,以及控制器被配置为基于检测到的电力总线上的电力负荷来控制继电
器的切换

8.在一个实施例中,控制器配置为,如果在电力总线上检测到的电力负荷大于第一阈值电力负荷,则激活备用电堆的正极电解液泵和备用电堆的负极电解液泵

第一阈值电力负荷可以在主电堆的额定功率的
90
%和
100
%之间

9.在一个实施例中,控制器还被配置为,如果在电力总线上检测的电力负荷小于第二阈值电力负荷,则间歇地停用主电堆的正极电解液泵和主电堆的负极电解液泵

第二阈值可以在主电堆的额定功率的2%和
10
%之间

10.在一个实施例中,控制器被配置为,如果在电力总线上检测到的电力负荷小于第二阈值电力负荷,则间歇地停用主电堆的正极电解液泵和主电堆的负极电解液泵,以使得在1个小时的时间段内,停用主电堆的正极电解液泵和主电堆的负极电解液泵至少
50
分钟

11.停用泵的时间段可因系统设计而不同

例如,可以基于包含在电堆电极内部的总能量和不包括泵的电池管理系统部件的辅助功率损耗估计停用时间

12.液流电池系统可配置为氧化还原液流电池系统

液流电池系统可以被配置为氧化还原钒氧化还原液流电池系统

13.根据本公开的第二方面,提供了一种液流电池系统

液流电池系统包括:包含正极电解液的正极电解液罐;包含负极电解液的负极电解液罐;包括由膜分离的正极多孔电极和负极多孔电极的主电堆,主电堆的正极多孔电极与主电堆的负极多孔电极耦合到电力总线;主电堆的正极电解液泵,其被配置为将正极电解液从正极电解液罐泵送通过主电堆的正电极;主电堆的负极电解液泵,其被配置为将负极电解液从负极电解液罐泵送通过主电堆的负电极;以及控制器,控制器被配置为如果在电力总线上检测到的电力负荷小于第二阈值电力负荷,则间歇地停用主电堆的正极电解液泵和主电堆的负极电解液泵

14.第二阈值可以在主电堆的额定功率的2%和
10
%之间

15.在一个实施例中,控制器被配置为,如果在电力总线上检测到的电力负荷小于第二阈值电力负荷,则间歇地停用主电堆的正极电解液泵和主电堆的负极电解液泵,以使得在1个小时的时间段内,停用主电堆的正极电解液泵和主电堆的负极电解液泵至少
50
分钟

16.液流电池系统可被配置为氧化还原液流电池系统

液流电池系统可被配置为氧化还原钒氧化还原液流电池系统

17.根据本公开的第三方面,提供了一种控制液流电池系统的方法

液流电池系统包括:包含正极电解液的正极电解液罐;包含负极电解液的负极电解液罐;包括由膜分离的正极多孔电极和负极多孔电极的主电堆,主电堆的正极多孔电极与主电堆的负极多孔电极耦合到电力总线;主电堆的正极电解液泵,其被配置为将正极电解液从正极电解液罐泵送通过主电堆的正电极;主电堆的负极电解液泵,其被配置为将负极电解液从负极电解液罐泵送通过主电堆的负电极;包括由膜分离的正极多孔电极和负极多孔电极的备用电堆,备用电堆的正极多孔电极与备用电堆的负极多孔电极耦合到电力总线;备用电堆的正极电解液泵,其被配置为将来自正极电解液罐的正极电解液泵送通过备用电堆的正电极;备用电堆的负极电解液泵,其被配置为将来自负极电解液罐的负极电解液泵送通过备用电堆的负电极

该方法包括监测电力总线上的检测到的电力负荷;以及基于检测到的电力负荷来激活和停用备用电堆的正极电解液泵和备用电堆的负极电解液泵

18.在一个实施例中,备用电堆的正极多孔电极和备用电堆的负极多孔电极通过继电
器耦合到电力总线,该方法还包括基于在电力总线上检测到的电力负荷控制继电器的切换

19.在一个实施例中,该方法包括如果在电力总线上检测到的电力负荷大于第一阈值电力负荷,则激活备用电堆的正极电解液泵和备用电堆的负极电解液泵

阈值电力负荷可以在主电堆的额定功率的
90
%和
100
%之间

20.在一个实施例中,该方法还包括,如果在电力总线上检测到的电力负荷小于第二阈值电力负荷,则间歇地停用主电堆的正极电解液泵和主电堆的负极电解液泵

第二阈值可以在主电堆的额定功率的2%和
10
%之间

21.在一个实施例中,如果在电力总线上检测到的电力负荷小于第二阈值电力负荷,则间歇地停用主电堆的正极电解液泵和主电堆的负极电解液泵包括:在1个小时的时间段内,停用主电堆的正极电解液泵和主电堆的负极电解液泵至少
50
分钟

22.根据本公开的第四方面,提供了一种控制液流电池系统的方法

液流电池系统包括:包含正极电解液的正极电解液罐;包含负极电解液的负极电解液罐;包括由膜分离的正极多孔电极和负极多孔电极的主电堆,主电堆的正极多孔电极与主电堆的负极多孔电极耦合到电力总线;主电堆的正极电解液泵,其被配置为将正极电解液从正极电解液罐泵送通过主电堆的正电极;主电堆的负极电解液泵,其被配置为将负极电解液从负极电解液罐泵送通过主电堆的负电极

该方法包括:如果在电力总线上检测到的电力负荷小于第二阈值电力负荷,则间歇地停用主电堆的正极电解液泵和主电堆的负极电解液泵

23.第二阈值可在主电堆的额定功率的2%和
10
%之间

24.在一个实施例中,如果在所述电力总线上检测到的电力负荷小于第二阈值电力负荷,则间歇地停用主电堆的正极电解液泵和主电堆的负极电解液泵包括:在1个小时的时间段内,停用主电堆的正极电解液泵和主电堆的负极电解液泵至少
50
分钟

25.根据本公开的第五方面,提供了一种液流电池系统的控制器,该控制器被配置为根据上述方法控制液流电池系统

附图说明
26.在下文中,参考附图,本发明的实施例将作为非限制性实例进行描述,其中:
27.图1示出了根据本发明实施例的液流电池系统;
28.图2示出了根据本发明实施例的液流电池系统的运行模式;
29.图3是示出当在高功率模式和经济模式之间进行选择时液流电池系统的控制器的方法运行的流程图;
30.图4示出了根据本发明实施例的在高功率模式下运行的液流电池系统;
31.图5示出了根据本发明实施例的在经济模式下运行的液流电池系统;
32.图6是示出当在经济模式和静默模式之间进行选择时液流电池系统的控制器的方法运行的流程图;以及
33.图7示出了根据本发明实施例的在静默模式下运行的液流电池系统

具体实施方式
34.本公开提供了一种具有多个电堆和用于每个电堆的泵的液流电池系统

系统的控
制器使运行的电堆和泵的数量适应负载条件,从而可以节省冗余电堆中的功率损耗和冗余泵的功率消耗

因此可以提高整个系统的效率

设想了具有主电堆和一个或多个备用电堆的系统

在下面的描述中,为了简单起见,描述了具有主电堆和单个备用电堆的系统,然而,应当理解,这些系统和方法可以适于提供多个备用电堆

35.图1示出了根据本发明实施例的液流电池系统

液流电池系统
100
包括存放正极电解液
112
的正极电解液罐
110
和存放负极电解液
122
的负极电解液罐
120。
正极电解液
112
和负极电解液可以是钒基电解液

36.液流电池系统
100
还包括主电堆
130
和备用电堆
140。
主电堆
130
包括正极多孔电极
131
和负极多孔电极
133。
正极多孔电极
131
和负极多孔电极
133
通过离子交换膜
135
分离

正极多孔电极
131
耦合到正极集流器
132
,负极多孔电极
133
耦合到负极集流器
134。
类似地,备用电堆
140
包括正极多孔电极
141
和负极多孔电极
142。
正极多孔电极
141
和负极多孔电极
143
通过离子交换膜
145
分离

正极多孔电极
141
耦合到正极集流器
142
,负极多孔电极
143
耦合到负极集流器
144。
37.主电堆
130
可以被实现为主电堆串或单个电堆,主电堆串包括由公共泵对供电的电堆集群

类似地,备用电堆
140
可以被实现为备用电堆串或单个电堆,备用电堆串包括由公共泵对供电的电堆集群

38.主电堆的正极电解液泵
136
被配置为将正极电解液
112
从正极电解液罐
110
泵送通过主电堆
130
的正极多孔电极
131。
主电堆负电极泵
137
被配置为将负极电解液
122
从负极电解液罐
120
泵送通过主电堆
130
的负极多孔电极
133。
备用电堆的正极电解液泵
146
被配置为将正极电解液
112
从正极电解液罐
110
泵送通过备用电堆
140
的正极多孔电极
141。
备用电堆的负极电解液泵
147
被配置为将负极电解液
122
从负极电解液罐
120
泵送通过备用电堆
140
的负极多孔电极
143。
39.主电堆
130
和备用电堆
140
耦合到电力总线
150。
电力总线
150
是具有正电力总线
152
和负电力总线
154
的直流总线

正电力总线
152
耦合到主电堆
130
的正极集流器
132
和备用电堆
140
的正极集流器
142。
负电力总线
154
耦合到主电堆
130
的负极集流器
134
和备用电堆
140
的负极集流器
144。
如图1所示,从电力总线
150
到主电堆
130
的正极集电器
132
和负极集电器
134
的连接是直接连接,而从电力总线
150
到备用电堆
140
的正极集电器
142
和负极集电器
144
的连接是通过继电器
156
连接

继电器
156
允许备用电堆
140
的正极集电器
142
和负极集电器
144
与电力总线
150
之间的连接被接通或断开

继电器
156
可以设置为两个独立的继电器装置,或者设置为一个双极单掷继电器装置
(
既控制备用电堆
140
的正电力总线
152
和正极集流器
142
之间的连接又控制负电力总线
154
和负极集流器
144
之间的连接
)。
40.液流电池系统
100
还包括控制器
160
,控制器
160
控制主电堆的正极电解液泵
136、
主电堆的负极电解液泵
137、
备用电堆的正极电解液泵
146、
备用电堆的负极电解液泵
147
和继电器
156。
控制器还被配置为通过感测电压和电流来确定电力总线
150
上的电力负荷,以确定来自液流电池系统
100
的瞬时功率流

41.在运行中,控制器
160
控制主电堆的正极电解液泵
136、
主电堆的负极电解液泵
137、
备用电堆的正极电解液泵
146、
备用电堆的负极电解液泵
147
,以使电解液流过主电堆
130
和备用电堆
140。
当正极电解液
112
流过正极多孔电极
131
以及负极电解液流过主电堆
130
的负极多孔电极
133
时,正极多孔电极
132
内的正极电解液
112
中的离子与来自正极集流

132
的电子结合,并且电子被引入到负极集流器
134


这在电力总线
150
中产生电流

在与主电堆
130
并联连接到电力总线
150
的备用电堆
140
中发生相同的过程

在流过各自的正极多孔电极或负极多孔电极后,电解液返回到各自的电解液罐中

为了给液流电池系统
100
充电,将上述过程颠倒过来

42.当液流电池系统供电时,负载连接到由如上所述产生的电流驱动的电力总线
150。
控制器
160
根据负载功率控制液流电池系统
100
在多种模式中的一种模式下运行

由于泵的运行需要功率消耗,因此当需要来自液流电池系统
100
的低功率输出时,可以通过关闭一些或全部泵来提高液流电池系统的效率

43.图2示出了根据本发明实施例的液流电池系统的运行模式

图2示出了控制器
160
如何根据在电力总线
150
上检测到的电力负荷来控制泵和继电器
156
以操作液流电池系统
100。
44.如图2所示,控制器
160
检测到电力负荷
210
,并将其与第一电力负荷阈值
212
和第二电力负荷阈值
214
进行比较

在图2所示的示例中,第一电力负荷阈值是主电堆
130
或备用电堆
140
的功率输出的
90
%至
100


这里假设主电堆
130
和备用电堆
140
中的每一个的额定功率是
p
主电堆

在图2所示的示例中,第二阈值
214
是小于或等于
10

p
主电堆
的值

如果检测到的电力负荷
210
高于第一阈值
212
,则控制器
160
根据配置设置的高功率模式设置
222
控制液流电池系统
100
在高功率模式
220
下运行

如果检测到的电力负荷
210
低于第一阈值
212
且高于第二阈值
214
,则控制器
160
根据配置设置的经济模式设置
232
控制液流电池系统
100
在经济模式
230
下运行

如果检测到的电力负荷
210
低于第二阈值
214
,则控制器
160
根据配置设置的静默模式设置
242
控制液液流电池系统
100
在静默模式
240
下运行

45.配置设置的高功率模式设置
222
指定主电堆
130
和备用电堆
140
都连接到电力总线
150
,并且主电堆
(
主电堆的正极电解液泵
136
和主电堆的负极电解液泵
137)
和备用电堆泵
(
备用电堆的正极电解液泵
146
和备用电堆的负极电解液泵
147)
被激活

因此,当负载高于第一阈值
212
时,主电堆
130
和备用电堆
140
都向电力总线提供电力

46.配置设置的经济模式设置
232
指定主电堆
130
连接到电力总线
150
并且备用电堆
140
与电力总线
150
断开连接

此外,配置设置
232
的经济模式设置指定主电堆泵
(
主电堆的正极电解液泵
136
和主电堆的负极电解液泵
137)
被激活以及备用电堆泵
(
备用电堆的正极电解液泵
146
和备用电堆的负极电解液泵
147)
被停用

由于电力总线
150
上的负载低于第一阈值
212
,因此可以由主电堆
130
单独提供足够的电力,并且因此可以停用备用电堆泵以节省电力

47.静默模式配置设置设定
242
指定主电堆
130
连接到电力总线
150
并且备用电堆
140
与电力总线
150
断开连接

此外,静默模式的配置设置
232
指定主电堆泵
(
主电堆的正极电解液泵
136
和主电堆的负极电解液泵
137)
和备用电堆泵
(
备用电堆的正极电解液泵
146
和备用电堆的负极电解液泵
147)
都被停用

如将在下文中更详细地描述的,可以间歇地停用主电堆泵,也就是说,可以在短时间内激活主电堆泵

静默模式
240
在电力负荷非常低时
(
这可以是例如在夜间期间
)
被激活

当电力负荷非常低时,主电堆
130
内的正极电解液
112
和负极电解液
122
足以满足电力负荷,而不需要从正极电解液罐
110
和负极电解液罐
120
不断地提供新的电解液

可以间歇地激活主电堆泵,以刷新主电堆
130
内的正极电解液
112
和负极电解液
122。
48.可以设想,第一阈值
212
和第二阈值
214
的值可能与图2中所示的值不同

例如,第一阈值
212
可以在主电堆的额定功率的
90
%和主电堆的额定功率的
100
%之间

类似地,第二阈值
214
可以在主电堆的额定功率的2%和
10
%之间

49.在一些实施例中,继电器
156
可以从液流电池系统
100
中省略

在这样的实施例中,即使当液流电池系统在经济模式
230
或静默模式
240
下运行时,备用电堆
140
也将连接到电力总线
150。
在这样的实施例中,在经济模式
230
或静默模式
240
中,由于备用电堆泵将被停用,因此效率仍将增加

50.图3是示出当在高功率模式和经济模式之间进行选择时液流电池系统的控制器的方法运行的流程图

51.图3所示的方法
300
由图1所示的液流电池系统
100
的控制器
160
来执行

在步骤
302
中,控制器
160
监测电力总线
150
上的电力负荷

在步骤
304
中,控制器将电力负荷与第一阈值
212
进行比较

如上所述,第一阈值
212
可以是主电堆额定功率的
100
%,或者可以在主电堆的额定功率的
90
%和
100
%之间

52.如果电力负荷大于第一阈值
212
,则该方法移到步骤
306
,在步骤
306
中控制器
160
激活备用电堆的正极电解液泵
146
和备用电堆的负极电解液泵
147。
然后,该方法进入步骤
308
,在步骤
308
中,控制器
160
控制继电器
156
将备用电堆
140
连接到电力总线
150。
在步骤
308
之后,该方法返回到步骤
302。
53.如果电力负荷小于或等于第一阈值
212
,则该方法移到步骤
310
,在步骤
310
中,控制器
160
停用备用电堆的正极电解液泵
146
和备用电堆的负极电解液泵
147。
该方法然后移到步骤
312
,在步骤
312
中控制器
160
控制继电器
156
以断开备用电堆
140
与电力总线
150
的连接

在步骤
312
之后,该方法返回到步骤
302。
54.图4示出了根据本发明实施例的在高功率模式下运行的液流电池系统

55.如图4所示,控制器
160
控制液流电池系统使得主电堆泵
(
主电堆的正极电解液泵
136
和主电堆的负极电解液泵
137)
和备用电堆泵
(
备用电堆的正极电解液泵
146
和备用电堆的负极电解液泵
147)
都被激活,以及控制继电器
156
将备用电堆
140
连接到电力总线
150。
因此,正极电解液
112
从正极电解液罐
110
被泵送通过主电堆
130
和备用电堆两者,以及负极电解液
122
从负极电解液罐
120
被泵送通过主电堆
130
和备用电堆两者

因此,在高功率模式下,主电堆
130
和备用电堆
140
都将电力释放到电力总线
150。
56.图5示出了根据本发明实施例的在经济模式下运行的液流电池系统

57.如图5所示,控制器
160
控制液流电池系统使得主电堆泵
(
主电堆的正极电解液泵
136
和主电堆的负极电解液泵
137)
被激活以及备用电堆泵
(
备用电堆的正极电解液泵
146
和备用电堆的负极电解液泵
147)
被停用,以及控制继电器
156
将备用电堆
140
与电力总线
150
断开

因此,正极电解液
112
从正极电解液罐
110
被泵送通过主电堆
130
,而负极电解液
122
从负极电解液罐
120
被泵送通过主电堆
130。
因此,只有主电堆
130
将电力释放到电力总线
150。
58.如果电力总线
150
上的负载下降到第一阈值
212
以下,则由于主电堆
130
能够提供较轻的负载,控制器
140
被设置为断开继电器
156
和备用电堆泵
(
备用电堆的正极电解液泵
146
和备用电堆的负极电解液泵
147)。
液流电池系统此时在经济模式
230
下运行

一旦控制器
160
检测到电力负荷增加到高于第一阈值
212
,备用电堆
140
和备用电堆泵被再次激活以与主电堆
130
一起供应较重的负载,并且因此高功率模式
220
被再次启用

59.这种情况的一个潜在问题是经济模式
230
和高功率模式
220
之间的切换动态响应

一旦负载突然增加到第一阈值
212
以上,由于主电堆
130
的快速响应,主电堆
130
将首先响应以跟随负载变化并在过电流放电状态下运行

在检测到负载突然增加时,控制器
160
将随后接通备用电堆
140
侧的机械继电器
156。
通常,机械继电器
156
的响应时间大约为
10ms-20ms。
由于过电流放电能力,主电堆
130
能够在过电流的情况下运行一段时间
(
远长于
10ms-20ms)。
因此,经济模式
230
和高功率模式
220
之间的动态切换不是时间敏感的

60.图6是示出当在经济模式和静默模式之间进行选择时液流电池系统的控制器的方法运行的流程图

61.图6所示的方法
600
由图1所示的液流电池系统
100
的控制器
160
来执行

在步骤
602
中,控制器
160
监测电力总线
150
上的电力负荷

在步骤
604
中,控制器将电力负荷与第二阈值
214
进行比较

如上所述,第二阈值
216
可以是主电堆的额定功率的
10
%,或者可以在主电堆的额定功率的2%和
10
%之间

62.如果电力负荷大于或等于第二阈值
214
,则该方法移到步骤
606
,在步骤
606
中,控制器
160
激活主电堆的正极电解液泵
136
和备用电堆的负极电解液泵
137。
在步骤
606
之后,该方法返回到步骤
602。
63.如果电力负荷小于第二阈值
214
,则该方法移到步骤
608
,在步骤
608
中,控制器
160
间歇地停用主电堆的正极电解液泵
136
和备用电堆的负极电解液泵
137。
在步骤
608
中,控制器
160
控制到主电堆泵
(
主电堆的正极电解液泵
136
和备用电堆的负极电解液泵
137)
的电源,使得它们在大部分时间被停用,但是间歇地运行

具体地,控制器
160
每小时启动主泵1分钟到
10
分钟

因此,在一个小时的时间段内,主泵停用至少
50
分钟

在步骤
608
之后,该方法返回到步骤
602。
64.图7示出了根据本发明的一个实施例的在静默模式下运行的液流电池系统

65.如图7所示,控制器
160
控制液流电池系统使得主电堆泵
(
主电堆的正极电解液泵
136
和主电堆的负极电解液泵
137)
在大部分时间内被停用并且备用电堆泵
(
备用电堆的正极电解液泵
146
和备用电堆的负极电解液泵
147)
也被停用,以及控制继电器
156
以断开备用电堆
140
与电力总线
150
的连接

因此,在大部分时间内,没有正极电解液
112
从正极电解液罐
110
流到主电堆
130
或备用电堆
140
,并且没有负极电解液
122
从负极电解液罐
120
流到主电堆
130
或备用电堆
140。
因此,唯一的电力释放是由包含在主电堆
130
内的电解液提供的电力

控制器
160
间歇地运行主电堆泵
(
主电堆的正极电解液泵
136
和主电堆的负极电解液泵
137)
,以使得主电堆
130
中的电解液被刷新

66.如果负载下降到超低水平
(
例如低于
p
主电堆
的2%-10

)
,这可能发生在大多数主要负载关闭的夜间,则控制器
160
被设置为激活静默模式,并关闭备用电堆
140
与电力总线
150
之间的连接,以及关闭主电堆泵和备用电堆泵

供应超低负载的唯一电力模块是没有运行泵的主电堆
130。
67.这种情况的一个问题是供应连续性,因为存储在主电堆
130
中的能量受到其大小的限制

经过测试,电压范围为
40v-60v

5kw
电堆能够在
30
分钟-60
分钟内为
200w
负载供电,而不会出现显著的电压降

考虑到这一点,提出了间歇泵启动的静默模式

具体地,控制器
160
被设置为每小时开启一次电堆泵1分钟-10
分钟,从而可以周期性地补充主电堆
130
内存储的能量

68.同样,该方案的潜在问题是在负载突然增加到第二阈值
214
以上的情况下,在静默模式和经济模式之间的模式切换动态响应

一旦负载突然增加到第二阈值
214
以上,由于主电堆
130
的快速响应,主电堆
130
将首先响应以跟随负载变化

在检测到负载突然增加时,将由控制器
160
随后开启主电堆泵

主电堆泵由机械继电器控制,其响应时间约为
10ms-20ms。
由于间歇的静默模式,主电堆
130
在任何时刻都不会缺乏能量,并且它能够跟随变化的负载一段时间
(

10ms-20ms
长得多
)。
因此,静默模式
240
和经济模式
230
之间的动态转换不是时间敏感的

69.可以设想,上述液流电池系统和控制方法可以应用于家用光伏
/
电池
/
公用事业系统

净零建筑系统

包括可再生能源和储能在内的船上微电网系统

用于分布式发电机优化的远程或基于岛的微电网系统,以及包括不间断电源系统的应急电源系统

70.可以设想,在液流电池系统中可以一起或单独地提供上述系统和运行模式

例如,具有主电堆和备用电堆的液流电池系统可以设置有控制器,该控制器允许在所有三种运行模式
(
高功率模式

经济模式和静默模式
)
或这些运行模式中的两种的组合下运行

71.此外,可以提供具有多个备用电堆的液流电池系统,并且在这样的系统中,可以利用根据电力负荷控制的有源备用电堆的数量来实现多个高功率模式

72.虽然上述描述描述了示例性实施例,但本领域技术人员将理解,在本发明的范围和精神内可以对实施例进行许多变型

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