專(zhuān)利名稱(chēng)：液流電池蓄能并網(wǎng)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池蓄能并網(wǎng)裝置，具體地說(shuō)，是涉及一種液流電池蓄能并網(wǎng)裝置。
背景技術(shù)：
目前我國(guó)大部分電網(wǎng)一般都基于大型集中式電站，通過(guò)已有的輸配電網(wǎng)絡(luò)向最終用戶供電，這種傳統(tǒng)模式能夠安全可靠地配送電力，但是隨著可再生能源發(fā)電比例需求的增加，電網(wǎng)的本質(zhì)也正在發(fā)生著改變，因此，現(xiàn)在所面臨的問(wèn)題是，隨著風(fēng)電場(chǎng)和光伏發(fā)電廠所提供的能源比例日益增長(zhǎng)，這些風(fēng)電場(chǎng)和光伏發(fā)電廠一般都遠(yuǎn)離人口聚集區(qū)，而供電目標(biāo)主要為城市用電和工業(yè)用電進(jìn)行供電，因此，為了確保這種新型電網(wǎng)能從各種形式的發(fā)電廠獲得電力，目前，新能源發(fā)電所面臨的主要問(wèn)題是電能收集不完全，很大一部分被浪費(fèi)掉，主要原因是很多再生能源電廠發(fā)電負(fù)荷不均勻，無(wú)法為電網(wǎng)提供均衡能量，急需研發(fā)適合分布式中小型蓄能系統(tǒng)，來(lái)平衡再生能源發(fā)電量。其中電化學(xué)蓄能中液流電池是較為理想的蓄能對(duì)象，這種電池具有能量密度高、壽命長(zhǎng)、無(wú)污染、免維護(hù)、一致性好、可深度充放電等優(yōu)點(diǎn)，廣泛被蓄能界關(guān)注?；诖?，如何發(fā)明一種用于液流電池蓄能系統(tǒng)的并網(wǎng)裝置，可以深度充放電，提高并網(wǎng)利用率，是本發(fā)明主要解決的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的蓄能并網(wǎng)裝置，提供了一種液流電池蓄能并網(wǎng)裝置，可以深度放電，可靠性高。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)
一種液流電池蓄能并網(wǎng)裝置，包括控制模塊、用于AC-DC轉(zhuǎn)換和DC-AC轉(zhuǎn)換的變流模塊，所述的變流模塊一端連接外部交流電輸入端子，另外一端連接外部蓄能模塊，所述控制模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)蓄能模塊的電壓，生成控制指令并發(fā)送至所述的變流模塊，所述的蓄能模塊為液流電池組。進(jìn)一步的，所述的變流模塊包括SCR變流器和IGBT變流器，交流電輸入端子一方面通過(guò)SCR變流器連接蓄能模塊，另外一方面通過(guò)IGBT變流器連接蓄能模塊，所述的控制模塊將蓄能模塊的電壓值與預(yù)設(shè)的閾值相比較后發(fā)送用于控制導(dǎo)通狀態(tài)的控制指令至所述的SCR變流器和IGBT變流器，所述的SCR變流器和IGBT變流器不能同時(shí)導(dǎo)通。所述的控制模塊為液流電池蓄能并網(wǎng)控制器。進(jìn)一步的，所述的液流電池蓄能并網(wǎng)裝置還包括為所述液流電池蓄能并網(wǎng)控制器提供工作電壓的UPS電源?；谏鲜鲆毫麟姵匦钅懿⒕W(wǎng)裝置，本發(fā)明同時(shí)提供了一種液流電池蓄能并網(wǎng)方法，包括以下步驟
(1)、控制模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)蓄能模塊的電壓值，并與閾值T相比較；(2)、若蓄能模塊電壓值小于閾值T，則控制第一變流器連接蓄能模塊，為其充\放電；
(3)、若蓄能模塊電壓值大于或等于閾值T，則控制第二變流器連接蓄能模塊，為其充 \放電。其中，所述的第一變流器為SCR變流器，所述的第二變流器為IGBT變流器。優(yōu)選的，所述的閾值T為320V。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本發(fā)明的液流電池蓄能并網(wǎng)裝置， 以高頻電能變換理論為基礎(chǔ)，高效AC-DC充放電技術(shù)為核心，能量雙向流動(dòng)，通過(guò)設(shè)計(jì)將充放電電壓分為兩個(gè)等級(jí)，分別使用SCR變流器IGBT變流器進(jìn)行充放電，可以深度充放電，在微網(wǎng)中起到應(yīng)急獨(dú)立逆變作用，提高了新型電能的有效利用率。結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。
圖1是本發(fā)明所提出的液流電池蓄能并網(wǎng)裝置一種實(shí)施例的電路原理框圖； 圖2是本發(fā)明所提出的液流電池蓄能并網(wǎng)裝置一種實(shí)施例的部分流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。實(shí)施例一，參見(jiàn)圖1所示，本實(shí)施例的液流電池蓄能并網(wǎng)裝置，包括控制模塊P1、 變流模塊P2，所述的變流模塊P2用于AC-DC轉(zhuǎn)換和DC-AC轉(zhuǎn)換，所述的變流模塊P2 —端連接外部交流電輸入端子，另外一端連接外部蓄能模塊P3，所述控制模塊Pl實(shí)時(shí)檢測(cè)蓄能模塊P3的電壓，生成控制指令并發(fā)送至所述的變流模塊P2，控制選擇進(jìn)行AC-DC轉(zhuǎn)換(充電過(guò)程)或者是DC-AC轉(zhuǎn)換(放電過(guò)程)，在充電過(guò)程中，由變流模塊P2將外部交流電轉(zhuǎn)換為直流電后存儲(chǔ)至蓄能模塊P3，或者在放電過(guò)程中，變流模塊P2將蓄能模塊P3所存儲(chǔ)的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電后反饋至電網(wǎng)，由于液流電池組是利用正負(fù)極電解液分開(kāi)、各自循環(huán)的一種高性能蓄電池，具有容量高、使用領(lǐng)域廣、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)，能夠深度重放電的特點(diǎn)，而且液流電池的充電可以從容量的1%充到100%，放電時(shí)儲(chǔ)備電量可以放到0-1%，本實(shí)施例的蓄能模塊P3為液流電池組。作為一個(gè)具體的實(shí)施例，在本實(shí)施例中，假設(shè)使用8只單堆72VDC，400A(額定充放電電壓范圍40-65VDC)液流電池串聯(lián)蓄能模塊，根據(jù)液流電池特性，液流電池蓄能模塊P3正常充放電范圍為320-520VDC。參見(jiàn)圖2所示，本系統(tǒng)SCR(Silicon Controlled Rectifier，可控硅整流)變流器P2_2與IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)變流器P2-1轉(zhuǎn)換閥值為320VDC，即320VDC以下范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)充放電采用SCR變流器P2_2，320-520VDC正常工作范圍內(nèi)使用IGBT變流器P2-1。所述的控制模塊Pl可以采用具有控制功能的元器件實(shí)現(xiàn) (比如液流電池蓄能并網(wǎng)控制器)，所述的變流模塊P2包括SCR變流器P2-2和IGBT變流器 P2-1，交流電輸入端子一方面通過(guò)SCR變流器P2-2連接蓄能模塊P3，另外一方面通過(guò)IGBT 變流器P2-1連接蓄能模塊P3。在蓄能模塊初次使用需要預(yù)充電或者使用過(guò)程中特殊情況下需要低于閥值320VDC充電時(shí)，所述控制模塊Pl通過(guò)檢測(cè)蓄能模塊P3電壓，使SCR變流器P2-2整流方式工作，完成蓄能模塊P3的預(yù)充電，通過(guò)所述控制模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)蓄能模塊P3的電壓至320VDC，停止SCR變流器工作，完成蓄能模塊P3的預(yù)充電。隨后，根據(jù)實(shí)際需要由控制模塊Pl控制IGBT變流器P2-1完成蓄能模塊320-520VDC額定工作范圍內(nèi)的充放電， 實(shí)現(xiàn)液流電池蓄能及并網(wǎng)放電。當(dāng)蓄能模塊P3需要深度放電時(shí)(如電池故障)，所述控制模塊Pl通過(guò)檢測(cè)蓄能模塊P3電壓，使SCR變流器P2-2逆變方式工作，完成蓄能模塊P3的放電，通過(guò)所述控制模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)蓄能模塊P3的電壓至0VDC，停止SCR變流器P2-2工作，完成蓄能模塊P3的深度電。正常蓄能時(shí)，所述若蓄能模塊P3的電壓值范圍為320-520VDC， 因此IGBT變流器P2-1作為主變流裝置。IGBT變流器p2_l整流及逆變時(shí)電流波形為正弦波，功率因數(shù)高，諧波小。SCR變流器P2-2只在蓄能模塊預(yù)充電或者需要深度放電時(shí)工作， 使用時(shí)間短，機(jī)率小，作為輔助變流裝置。所述的SCR變流器P2-2和IGBT變流器P2-1不能同時(shí)導(dǎo)通。若控制模塊Pl采用液流電池蓄能并網(wǎng)控制器，為了向所述的液流電池蓄能并網(wǎng)裝置提供穩(wěn)定的工作電壓，本實(shí)施例的并網(wǎng)裝置還包括UPS電源。本實(shí)施例的液流電池蓄能并網(wǎng)裝置以高頻電能變換理論為基礎(chǔ)，高效AC-DC充放電技術(shù)為核心，能量雙向流動(dòng)、可深度充放電。通過(guò)設(shè)計(jì)將充放電電壓分為兩個(gè)等級(jí)，分別使用SCR變流器與IGBT變流器進(jìn)行充放電，該裝置適用于各種需要?jiǎng)討B(tài)儲(chǔ)能的場(chǎng)合，可通過(guò)液流電池存儲(chǔ)富余電能，并在電能不足時(shí)將電能逆變后并網(wǎng)發(fā)電，通過(guò)一系列變換，以標(biāo)準(zhǔn)工頻正弦波的形式回饋電網(wǎng)，在微網(wǎng)中能起到應(yīng)急獨(dú)立逆變作用，提高了新型電能的有效利用率。本裝置同時(shí)具有節(jié)能、對(duì)電網(wǎng)無(wú)干擾、可靠性高、可控性強(qiáng)等方面的優(yōu)點(diǎn)。基于上述液流電池蓄能并網(wǎng)裝置，本實(shí)施例同時(shí)提供了一種液流電池蓄能并網(wǎng)方法，包括以下步驟
(1)、控制模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)蓄能模塊的電壓值，并與閾值T相比較；
(2)、若蓄能模塊電壓值小于閾值T，則控制第一變流器連接蓄能模塊，為其充\放電；
(3)、若蓄能模塊電壓值大于或等于閾值T，則控制第二變流器連接蓄能模塊，為其充 \放電。如前面所述，根據(jù)液流電池特性，液流電池蓄能模塊P3正常充放電范圍為 320-520VDC。優(yōu)選的，本實(shí)施例中的閾值T為320V。此外，本方法通過(guò)采用兩套變流器，即， 第一變流器為SCR變流器，第二變流器為IGBT變流器，在320VDC以下范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)充放電采用SCR變流器，320-520VDC正常工作范圍內(nèi)使用IGBT變流器。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)蓄能模塊可以深度重放電的目的，使得液流電池的充電可以從容量的1%充到100%，放電時(shí)儲(chǔ)備電量可以放到 0-1%。當(dāng)然，上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種液流電池蓄能并網(wǎng)裝置，其特征在于包括控制模塊、用于AC-DC轉(zhuǎn)換和DC-AC 轉(zhuǎn)換的變流模塊，所述的變流模塊一端連接外部交流電輸入端子，另外一端連接外部蓄能模塊，所述控制模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)蓄能模塊的電壓，生成控制指令并發(fā)送至所述的變流模塊，所述的蓄能模塊為液流電池組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液流電池蓄能并網(wǎng)裝置，其特征在于所述的變流模塊包括 SCR變流器和IGBT變流器，交流電輸入端子一方面通過(guò)SCR變流器連接蓄能模塊，另外一方面通過(guò)IGBT變流器連接蓄能模塊，所述的控制模塊將蓄能模塊的電壓值與預(yù)設(shè)的閾值相比較后發(fā)送控制指令至所述的SCR變流器和IGBT變流器，所述的SCR變流器和IGBT變流器不能同時(shí)導(dǎo)通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的液流電池蓄能并網(wǎng)裝置，其特征在于所述的控制模塊為液流電池蓄能并網(wǎng)控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要3所述的液流電池蓄能并網(wǎng)裝置，其特征在于所述的液流電池蓄能并網(wǎng)裝置還包括為所述液流電池蓄能并網(wǎng)控制器提供工作電壓的UPS電源。
5.一種液流電池蓄能并網(wǎng)方法，其特征在于包括以下步驟(1)、控制模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)蓄能模塊的電壓值，并與閾值T相比較；(2)、若蓄能模塊電壓值小于閾值T，則控制第一變流器連接蓄能模塊，為其充\放電；(3)、若蓄能模塊電壓值大于或等于閾值T，則控制第二變流器連接蓄能模塊，為其充 \放電。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液流電池蓄能并網(wǎng)方法，其特征在于所述的第一變流器為 SCR變流器，所述的第二變流器為IGBT變流器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的液流電池蓄能并網(wǎng)方法，其特征在于所述的閾值T為 320V。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種液流電池蓄能并網(wǎng)裝置及方法，包括控制模塊、以及用于AC-DC轉(zhuǎn)換和DC-AC轉(zhuǎn)換變流模塊，所述的變流模塊一端連接交流電輸入端子，另外一端連接外部蓄能模塊，所述控制模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)蓄能模塊的電壓，生成控制指令并發(fā)送至所述的變流模塊。本裝置可以深度充放電，在微網(wǎng)中起到應(yīng)急獨(dú)立逆變作用，提高了新型電能的有效利用率。
文檔編號(hào)H02J7/02GK102231532SQ20111017722
公開(kāi)日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者唐功友, 張希凡, 張文武, 高德欣 申請(qǐng)人:青島派克能源有限公司