冷却全钒液流电池的方法与流程

1.本发明涉及全钒液流电池领域，具体涉及一种冷却全钒液流电池的方法。


背景技术：

2.钒电池(vrb)又称全钒氧化还原液流电池，即全钒液流电池，是一种绿色环保的大容量储能装置，其特有的电化学原理使其不同于传统的蓄电池，并具有耐大电流充放电，容量易于调整，可深度放电，电解液重复使用，能实现瞬间充电，寿命长等诸多优点，不会造成环境污染。
3.全钒液流电池主要依靠电解液实现充放电。电解液的充放电受电解液温度影响：电解液温度低，电解液启动受影响，甚至温度过低，无法启动，液流电池中电解液温度过高将影响电池性能，还有可能导致电解液结晶，需进行适当冷却。
4.目前，现有的全钒液流电池冷却基本都是通过类似于空调制冷剂冷却空气的冷却方式，或冰箱的冷却方式，用制冷剂冷却电解液，通过空调或制冷机，实现制冷剂循环。
5.现有的全钒液流电池系统设计电解液冷却系统时，均为整体设计，即全钒全钒液流电池工作时冷却系统同时工作，全钒液流电池停止工作时，制冷机也停止对全钒液流电池的电解液冷。一般情况下，全钒液流电池工作时间为一天8小时左右，制冷机的工作时间也为8小时左右，在这个制冷工作期间，要将全钒液流电池的电解液温度降下来，需要设计与散热需求功率匹配的制冷机，才能满足制冷的功率需求。这样，限制了制冷机工作时长，造成制冷机利用率降低，增加了制冷机的功率，增加了制冷机占地、制造成本、制造周期和维护成本，不利于全钒液流电池的规模化应用。
6.综上所述，现有技术中存在以下问题：全钒液流电池电解液的冷却需要较大功率的制冷机，设备制造成本高，维护成本高。


技术实现要素：

7.本发明提供一种冷却全钒液流电池的方法，所述冷却全钒液流电池的方法包括：采用制冷机对全钒液流电池的电解液进行冷却，所述制冷机的工作时间大于等于全钒液流电池的工作时间的1.5倍，所述制冷机的功率小于等于全钒液流电池的电解液额定冷却功率的2/3。
8.进一步地，所述制冷机的每天工作时间大于等于16小时。
9.进一步地，全钒液流电池的电解液设置在储罐中，储罐中还设有冷却盘管，所述冷却盘管分别与两条并联的冷却线路连接。
10.进一步地，所述冷却全钒液流电池的方法采用两条并联或并列的冷却线路对全钒液流电池的电解液进行冷却；第一条冷却线路是采用冷却塔对全钒液流电池的电解液进行冷却；第二条冷却线路是采用所述制冷机对全钒液流电池的电解液进行冷却。
11.进一步地，所述冷却盘管与冷却塔通过第一换热器换热。
12.进一步地，所述制冷机的制冷侧向冷却盘管提供制冷，所述制冷机的放热侧通过
第二换热器与冷却塔换热。
13.进一步地，冬季及春秋季室外温度低于20℃时，采用第一条冷却线路用冷却塔对全钒液流电池的电解液进行冷却；夏季及春秋季室外温度高于20℃时，采用第二条冷却线路通过制冷机对全钒液流电池的电解液进行冷却冷却塔冷却塔。
14.进一步地，所述第二条冷却线路中，所述制冷机的每天工作时间为24小时。
15.进一步地，所述第二条冷却线路中，所述制冷机依据天气温度调节制冷功率，夏季气温最高时，满功率运行冷却塔。
16.进一步地，所述第二条冷却线路中，采用多台制冷机组成的制冷机组进行冷却，依据天气温度控制制冷机运行台数。
17.本发明的有益效果：
18.1、本发明不但在全钒液流电池的工作时间进行冷却，还充分利用了在全钒液流电池的非工作时间进行冷却，避免了集中在全钒液流电池的工作时间进行冷却造成的功率要求高的问题，能够化大为小，化整为零，大大减小制冷机的功率，体积，制造成本，周期，占地面积，有利于提高制冷机的利用效率。
19.2、本发明可以全天候进行制冷，对全钒液流电池进行全天候冷却，制冷机的功率可以降为原来功率或额定功率的2/3或更少。
20.3、本发明在采用制冷机的基础上，还引入了冷却塔(例如电厂冷却塔)对全钒液流电池的电解液进行冷却，采用制冷机，在气温高之后，尤其是夏季，就不能直接冷却了，需要制冷机把散热端的温度提升，才能通过冷却塔散热。当在气温较低的季节，全钒液流电池的电解液全部由冷却塔冷却，冷却能力较大，可以适应大功率的全钒液流电池，避免开启制冷机，增加供电能力，更加节能环保。
21.4、本发明采用制冷机与冷却塔(例如电厂的冷却塔)组合，对全钒液流电池的电解液进行冷却，由于冷却塔冷却能力较大，特别是在春秋季节，制冷机的功率可以降为原来额定冷却功率的1/5至1/10以下，再加上制冷机长时间或全天候运行，两种情况共同作用下，可以制冷机的功率可以降为原来额定冷却功率的1/15至1/30以下，例如，为1/15，2/15，1/20，1/30，这样，制冷机的功率，体积，制造成本，周期，占地面积大大减小。
22.5、第二条冷却线路中，采用多台制冷机组成的制冷机组进行冷却，依据天气温度控制制冷机运行台数，可以适应各种天气情况，节能减排，而且还能够保证不会因为一台制冷机发生故障的时候，而影响整个全钒液流电池的冷却，这样，保障了全钒液流电池的安全，稳定，可靠的运行。
附图说明
23.图1为本发明的冷却全钒液流电池的方法的工作原理示意图。
具体实施方式
24.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。
25.如图1所示，本发明提供一种冷却全钒液流电池的方法，所述冷却全钒液流电池的方法包括：采用制冷机对全钒液流电池的电解液进行冷却，所述制冷机的工作时间大于等
于全钒液流电池的工作时间的1.5倍，所述制冷机的功率小于等于全钒液流电池的电解液额定冷却功率的2/3。
26.本发明的工作原理在于：发明人仔细研究了全钒液流电池的电解液的特点，发现全钒液流电池的电解液蓄冷能力较强，即使一天只工作，不冷却，一天温度才上升4-5℃，如果采用现有的方法，全钒液流电池工作的同时，制冷机也同时工作，这样，要保持全钒液流电池较低的工作温度，制冷机需要有较大的冷却功率。本发明可以不在全钒液流电池工作时间集中冷却，在全钒液流电池工作之外的时间也进行冷却，虽然在全钒液流电池工作时间，冷却的峰值低，电解液温度稍微高些，比开足功率(即按额定功率)的制冷机，也不过高出1℃或2℃，但是这种冷却方式仍然可以使得电解液的温度在全钒液流电池正常工作的温度范围内，因此，本发明采用细水长流的方法进行冷却，降低峰值，降低功率，大大减小制冷机的功率，体积，制造成本，周期，占地面积，有利于提高制冷机的利用效率，降低成本。
27.进而，本发明可以使全钒液流电池启动时工作温度较低，例如控制在33℃左右，例如为31℃，32℃，33℃，34℃，35℃这样，采用本发明的制冷机进行冷却，仍然能够很好的满足全钒液流电池正常工作的温度范围。将全钒液流电池启动时工作温度较低的方式，可以在全钒液流电池启动前，对全钒液流电池的电解液用制冷机进行冷却，直到冷却到上述指定的较低温度。
28.进一步地，所述制冷机的每天工作时间大于等于16小时。这样，基本是全钒液流电池正常工作时间的2倍，这样，能将制冷机的功率降为全钒液流电池的电解液额定冷却功率的1/2，也就是制冷机的功率降为原来的制冷机额定冷却功率的1/2，制造成本和周期大大降低，占地也大为减少。
29.进一步地，所述冷却全钒液流电池的方法采用两条并联的冷却线路对全钒液流电池的电解液进行冷却；第一条冷却线路是采用冷却塔对全钒液流电池的电解液进行冷却；第二条冷却线路是采用所述制冷机对全钒液流电池的电解液进行冷却。建立独立的冷却系统，可以适应大功率的全钒液流电池，由于冷却能力的增加，可以使全钒液流电池大型化，建立大型的全钒液流电池，增加供电能力，更加节能环保。
30.进一步地，全钒液流电池的电解液设置在储罐中，储罐中还设有冷却盘管，所述冷却盘管分别与两条并联的冷却线路连接。这样，用盘管能够直接在储罐中对电解液进行冷却，冷却效率高。
31.进一步地，所述冷却盘管与冷却塔通过第一换热器换热，实现冷却塔对冷却盘管的降温。
32.进一步地，所述制冷机的制冷侧向冷却盘管提供制冷，所述制冷机的放热侧通过第二换热器与冷却塔换热，进一步利用了冷却塔的冷却能力，更加节能环保。
33.进一步地，冬季及春秋季室外温度低于20℃时，采用第一条冷却线路用冷却塔对全钒液流电池的电解液进行冷却；制冷机自身即可满足全钒液流电池的冷却要求；夏季及春秋季室外温度高于20℃时，采用第二条冷却线路通过制冷机对全钒液流电池的电解液进行冷却，利用冷却塔的冷却能力，可以提高制冷机的换热能力。
34.进一步地，所述第二条冷却线路中，所述制冷机的每天工作时间为24小时，这样，能够将制冷机的功率降为全钒液流电池的电解液额定冷却功率的1/3，也就是制冷机的功率降为原来的制冷机额定冷却功率的1/3，制造成本和周期大幅度降低，占地也大幅度减
少。
35.进一步地，由于冷却塔冷却能力较大，特别是在春秋季节，制冷机的功率可以降为原来额定冷却功率的1/5至1/10以下，再加上制冷机长时间或全天候运行，两种情况共同作用下，可以制冷机的功率可以降为原来额定冷却功率的1/15至1/30以下，例如，为1/15，2/15，1/20，1/30，这样，制冷机的功率，体积，制造成本，周期，占地面积大大减小。
36.所述第二条冷却线路中，所述制冷机依据天气温度调节制冷功率，夏季气温最高时，例如达到35℃以上时，满功率运行。
37.第二条冷却线路中，将多台制冷机组成的制冷机组进行冷却，依据天气温度控制制冷机运行台数，可以适应各种天气情况，节能减排，而且还能够保证不会因为一台制冷机发生故障的时候，而影响整个全钒液流电池的冷却，这样，保障了全钒液流电池的安全，稳定，可靠的运行。
38.以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。