釩液流儲(chǔ)能電池是一種廣泛應(yīng)用于風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)之中的大規(guī)模蓄電儲(chǔ)能設(shè)備。文章介紹了釩液流電池的工作原理，并針對(duì)其運(yùn)行特性和實(shí)用化過(guò)程中的能量效率、經(jīng)濟(jì)性、可靠性等關(guān)鍵問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種儲(chǔ)能管理控制系統(tǒng)，包括中心控制模塊、電力轉(zhuǎn)換調(diào)控模塊、流量及輸送控制模塊、電池充放電管理模塊、安全保護(hù)監(jiān)控模塊等，并總結(jié)了該系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用前景。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)釩液流電池穩(wěn)定、高效和安全的管理控制。

對(duì)新能源及低碳經(jīng)濟(jì)的追求使得世界各國(guó)都在大力發(fā)展風(fēng)能、太陽(yáng)能等綠色能源，但風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源發(fā)電過(guò)程不穩(wěn)定和不連續(xù)，導(dǎo)致電網(wǎng)的電能質(zhì)量下降，造成電能浪費(fèi)和設(shè)備故障。因此，在風(fēng)能、太陽(yáng)能輸入電網(wǎng)前，增加新型環(huán)保釩液流電池(VRB)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行能量平穩(wěn)轉(zhuǎn)換，就顯得極為重要。

1.釩電池工作原理

釩液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng)是一種將風(fēng)能、太陽(yáng)能等能源與化學(xué)能進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存的系統(tǒng)。儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要單元是釩電池。與鉛酸電池、鎳鎘電池等傳統(tǒng)電池相比，在電池的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)和工作運(yùn)行模式上有其獨(dú)特性，在性能上更適用于風(fēng)能、太陽(yáng)能等大規(guī)模儲(chǔ)能電站及智能電網(wǎng)調(diào)峰等應(yīng)用場(chǎng)合。它的主要組成部分為：電堆系統(tǒng)、電解液和電解液儲(chǔ)存運(yùn)送體系以及能量轉(zhuǎn)換及其控制系統(tǒng)，如圖1所示。

電池電堆是根據(jù)所需電功率大小，由數(shù)量不一的單電池按順序排列組裝而成。正、負(fù)極電解溶液分別裝在兩個(gè)儲(chǔ)存桶中，分別通過(guò)化工泵驅(qū)動(dòng)電解液流過(guò)電池電堆的正負(fù)極，在電池電堆內(nèi)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電能和化學(xué)能的轉(zhuǎn)換。電池電堆的輸出功率由電池電極的總面積決定；電池的容量由電解質(zhì)溶液的總?cè)萘繘Q定。

2.儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及各模塊功能

釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)涉及新能源發(fā)電、電池堆及電解液輸送管理、電力電子轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、用電負(fù)荷或電力系統(tǒng)等多個(gè)組成部分，是電化學(xué)、化工、電氣和網(wǎng)絡(luò)信息等相互耦合的復(fù)雜動(dòng)態(tài)體系，其運(yùn)行特性與液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的組合方式、容量大小以及電力變換器、用電負(fù)荷、控制方式等多種因素相關(guān)。如何在保證系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，提升整個(gè)系統(tǒng)的能量效率、經(jīng)濟(jì)性和可靠性是大規(guī)模液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)用化過(guò)程中必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。因此，將高效電力變換技術(shù)、電池充放電控制及管理、先進(jìn)傳感與通訊技術(shù)及現(xiàn)代優(yōu)化控制理論相結(jié)合，建立性能高效的釩電池儲(chǔ)能管理控制系統(tǒng)，對(duì)全釩液流儲(chǔ)能系統(tǒng)的高性能發(fā)揮及正常運(yùn)行起著非常重要的作用。

儲(chǔ)能管理控制系統(tǒng)由中心控制模塊、電力轉(zhuǎn)換調(diào)控模塊、電解液流量及運(yùn)送控制模塊、電池充放電管理模塊、系統(tǒng)安全保護(hù)監(jiān)控管理模塊等組成。