用于電化學儲能系統的集成系統技術方案

本發明專利技術涉及電化學儲能系統。具體地，本發明專利技術涉及用于提供將電化學儲能系統容納在其中的緊湊框架的特定系統和方法。本發明專利技術公開了電化學儲能系統的各個實施例包括分流流道和分流流道蓋。分流流道可設置用于將液體反應物分配到電池堆的多個通道。分流流道可與分流流道蓋結合使用。分流流道蓋可配置成支撐液體反應物分配系統的多個部件。這樣的部件可包括液體反應物泵馬達、入口和出口、參比電池以及多個傳感器。液體反應物從入口和出口到電池堆的分配可由分流流道蓋完成。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及電化學儲能系統。具體地，本專利技術涉及用于提供將電化學儲能系統容納在其中的緊湊框架的特定系統和方法。 附圖說明圖I是電化學儲能系統的一個實施例的框圖。圖2A是包括分流流道和分流流道蓋的電化學儲能系統的一個實施例的部分分解圖。圖2B是圖2A所示的電化學儲能系統的立體圖。圖2C是圖2A所示的電化學儲能系統的俯視立體圖。圖2D是圖2A所示的電化學儲能系統的側視立體圖。圖2E是圖2A所示的分流流道的立體圖。具體實施例方式諸如電化學可充電電池的儲能系統是電力系統的重要部件，特別是由風力發動機、光伏電池和其他不可調度能源供應的電力系統的重要部件。儲能系統還可用來使能源套利(例如，在非用電高峰期銷售和購買電力);用作不間斷電源(UPS)，以提供備用電力；以及與主要電源結合用在電力質量應用中。根據各個實施例，電化學儲能系統通過使液體反應物通過一個或多個電化學電池而產生電力。電化學儲能系統可根據系統的瞬時電力需求而包括任意數量和構造的電池。類似地，電化學儲能系統可根據系統的能量容量需求而具有可用于系統的不同量的液體反應物。電池的數量可確定電化學儲能系統能夠產生和/或吸收的瞬時電力的量。可用于電化學電池的液體反應物的體積總體上限定其電力存儲和生產能力。通常，電化學儲能系統結合了至少三個主要部件，S卩，(I)反應電池(或多組這種電池)；(2)反應物存儲罐；以及(3)用于在罐與電池之間傳送反應物的反應物分配系統。反應物分配系統可以是復雜的組件。反應物分配系統可包括泵、管、傳感器、以及與其相關的控制器等等。這些單個部件可由結構框架保持在一起，或在較大的裝置中可直接安裝在車間地面上。根據需要，這些元件可由不連續的管道或軟管連接。儀器可沿這些管道安裝，并且可與其他部件分開安裝。這種構造，雖然實用，但可導致系統具有很大數量的單個部件。互連管、緊固硬件和支撐這些部件的結構件的費用可導致很高的成本。本文公開的系統和方法可用在使用液體反應物的多種類型電化學儲能系統中。例如，這樣的電化學儲能系統可使用釩氧化還原基液體反應物、多硫化溴化物基液體反應物、鋅溴基液體反應物、鈰鋅基液體反應物和鉛基液體反應物。本文公開的系統和方法采用各種技術來減少電化學儲能系統的復雜性和成本。可通過將液體反應物分配系統的各個部件結合在分流流道(flow manifold)中來減少電化學儲能系統的復雜性和成本。在各個實施例中，分流流道可設置用于將液體反應物分配到電池堆的多個通道。在各個實施例中，分流流道可與分流流道蓋結合使用。其他實施例可包括替代結構，這些替代結構用于建立可用來在電化學儲能系統中分配液體反應物的流體通道。例如，可使用不同的制造工藝(例如，失去材料的鑄造工藝或滾塑成型工藝)在這樣的實施例中形成流體通道。分流流道蓋可配置成支撐液體反應物系統的多個部件。這樣的部件可包括一個或多個液體反應物泵馬達、入口和出口、參比電池以及多個傳感器。經由入口和出口接收的液體反應物到電池堆的分配可主要由分流流道蓋完成。在某些實施例中，分流流道和分流流道蓋可直接連接到電池堆。如本文所使用的術語，電池堆包括多個單個的電化學電池。將分流流道和分流流道蓋連接到電池堆可實現幾個優點，包括(1)通過減少在安裝過程中建立的流體連接的數量簡化電化學儲能系統 的安裝；(2)減少電化學儲能系統內流體連接的數量可提高可靠性；(3)減小電化學儲能系統的尺寸；(4)允許在一個生產線上作為組合系統生產電化學儲能系統；以及(5)允許對電池堆和反應物分配系統兩者使用普通的結構部件。本文所公開的各個實施例還可實現安全和可靠性的某些優點。更確切地說，通過減少暴露的管的量和反應物通過其流動的互連件的數量，存在在系統的操作過程中，管和互連件的意外損壞減少的可能性。另外，電化學儲能系統中的管和互連件可能需要使用有毒的粘合劑。在本文所公開的需要較少流體互連的實施例中，這些實施例也需要減少的粘合劑的量。上面提到的優點，連同本領域技術人員將意識到的其他優點，允許電化學儲能系統的生產、安裝和操作更安全、成本更低、更緊湊、更容易生產和安裝成本更低。圖I示出結合電池堆122的電化學儲能系統100的一個實施例的框圖。電池堆122可包括多個單個的電化學電池。多個單個的電化學電池中的每一個都可如名稱為 Electrochemical Battery Incorporating Internal Manifolds 的美國專利No. 7, 687, 193 (“ ’ 193專利”)中所描述的操作，所述專利的全部內容通過引用合并于此。本領域技術人員將理解，電化學儲能系統可很大地變化。圖I所示的框圖是為了示例性目的示出的。如由電化學儲能系統100可用于其中的特定應用所指出的，任意數量的電池和寬范圍的電池表面積可包括在電池堆122中。電池堆122可包括反應物入口 142和144。反應物可由泵116和118分別供應到反應物入口 142和144。泵116和118可從反應物存儲罐190和191抽取液體反應物。泵馬達192和193由驅動軸158和159連接到泵116和118。反應物入口 142和144之一可用來容許陽性反應物(例如，分析物溶液)進入，而另一入口可用來容許陰性反應物(例如，陰極電解質溶液)進入。反應物存儲罐190和191可存儲液體反應物。反應物存儲罐190和191之一可存儲陽性反應物，而另一個可存儲陰性反應物。電池堆122還可包括反應物出口 176和177，反應物可從反應物出口 176和177離開電池堆122，返回到反應物存儲罐190和191。參比電池120可提供電池堆122性能的指標。參比電池120可經由入口 168接收反應物，并且反應物可通過參比電池出口 169離開參比電池120。從電池堆122獲得的測量可根據從電池堆122瞬時提取多少電力直接波動。基于電力波動，直接監測電池堆122的電輸出可提供電化學儲能系統100性能的差的測量結果。相反，參比電池120可不經受類似的電力提取波動，因此，參比電池120可提供電池堆122整體性能的良好指標。參比電池120的電引線(未示出)可連接到監視和/或控制系統(未示出)。參比電池120的電引線可配置成監視參比電池120的開路電壓。電化學儲能系統100還可包括多個傳感器和閥門。傳感器108a、108b、I IOa和I IOb可配置成監視液體反應物的某些特性。例如，傳感器108a和108b可監視一種反應物的溫度和壓力，而傳感器IlOa和IlOb監視另一反應物的溫度和壓力。此外，混合閥134可配置成選擇性地混合反應物。電引線132和133可將電能傳導至電池堆122，或從電池堆122傳導電能。電引線132可電連接到一個或多個電源和一個或多個電力負載。根據連接的電力負載的電力需求，或根據電源供應的電能，泵馬達192和193可調整它們的速度，以改變經過電池堆122的反應物的量。以此方式，電池堆122可吸收或供應可變量的電能。可采用控制系統( 未示出)，以根據需要的電能或可用的電能使泵馬達192和193的作用優化。某些實施例可采用如在名稱為 System and Method for Optimizing Efficiency and Power Outputfrom aVanad本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.06.22 US 12/820,9721.一種電化學儲能系統，包括 電化學電池堆； 液體反應物分配系統，包括 分流流道，包括， 多個液體反應物流動通道，以接收液體反應物并分配所述液體反應物， 多個分流流道孔，以提供與所述電化學電池堆的流體連通； 分流流道蓋，包括， 多個分流流道蓋孔，以提供與所述分流流道的流體連通， 多個安裝點，以支撐多個液體反應物分配系統部件；以及 支撐框架，以支撐所述電化學電池堆、所述分流流道和所述分流流道蓋； 其中，所述分流流道蓋建立至少部分地沿所述多個液體反應物流動通道中的至少一個的長度的流體密封。2.如權利要求I所述的電化學儲能系統，還包括第一液體反應物泵馬達和第二液體反應物泵馬達，并且其中，所述多個安裝點包括用于所述第一液體反應物泵馬達和所述第二液體反應物泵馬達的多個安裝點。3.如權利要求2所述的電化學儲能系統，其中，所述第一液體反應物泵馬達和所述第二液體反應物泵馬達各自包括葉輪，并且 其中，所述分流流道包括， 第一葉輪殼體，所述第一葉輪殼體配置成接收所述第一液體反應物泵馬達的葉輪，以及 第二葉輪殼體，所述第二葉輪殼體配置成接收所述第二液體反應物泵馬達的葉輪。4.如權利要求I所述的電化學儲能系統，還包括放置在所述分流流道與所述分流流道蓋之間的墊片，所述墊片幫助至少部分地沿所述多個液體反應物流動通道中的至少一個的長度的流體密封。5.如權利要求I所述的電化學儲能系統，還包括參比電池，并且其中，所述參比電池提供所述電化學電池堆電性能的指標。6.如權利要求4所述的電化學儲能系統，其中，所述分流流道還包括多個參比電池通道。7.如權利要求6所述的電化學儲能系統，其中，所述分流流道蓋還包括多個孔，所述多個孔配置成允許所述多個參比電池通道與所述參比電池之間的流體連通。8.如權利要求I所述的電化學儲能系統，其中，所述分流流道蓋還包括多個孔以及與所述多個孔流體連通的多個液體反應物端口連接器。9.如權利要求8所述的電化學儲能系統...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬修·艾伯特·麥克倫南·哈佩爾，加里·賴普，蒂莫西·戴維·約翰·亨尼西，
申請(專利權)人：JD控股有限公司，
類型：
國別省市：