液流电池系统荷电状态监测方法及其系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于液流电池技术领域，具体为一种液流电池系统荷电状态监测方法及其 系统。
【背景技术】
[0002] 液流电池由于其具有长寿命、安全性高、过充过放能力强、环境友好等优点成为大 规模储能的理想选择之一，其主要应用市场包括可再生能源电站和用户侧智能微网（居民 区、工业区、公共设施）等，相应地，液流电池系统可以实现谷电峰用、平衡负荷和提高电能 质量等多种功能。
[0003] 荷电状态（S0C)是体现电池电量状态的参数，是电池系统实现精确控制和管理的 最直接依据，也是液流电池最为重要的参数之一，实时准确的荷电状态对于保证电池系统 高可靠性运行、提高电池使用效果、以及延长电池寿命均有着至关重要的作用。
[0004] 液流电池的荷电状态（S0C)主要通过监测正极电解液和负极电解液的实时电压 差来获知，由于该电压差与电解液浓度有直接关系，液流电池系统在工作过程中，正负极电 解液储罐中的电解液在循环泵的推动下流经电解液循环管路和电堆，在电堆中发生电化学 反应，使进入电堆中的电解液的活性物质浓度发生变化，然后电解液返回到正负极电解液 储罐中，与储罐中的电解液混合，因此液流电池不同位置的正负极电解液的电压差是不同 的，因此液流电池任一位置如电堆进口、电堆出口、以及正负极电解液储罐中电解液的电压 差均不能直接反应出液流电池的实时荷电状态（S0C);现有技术中的液流电池系统荷电状 态通常通过液流电池单一位置的正负极电解液电压差监测，来反应整个液流电池系统的荷 电状态（S0C)，如申请号为200910088258. 0的中国专利所公开的技术方案为测量在管路系 统中正负极电解液的电压差作液流电池的实时荷电状态（S0C)，申请号为201010172477. X的中国专利所公开的技术方案为通过在电解液储罐中放置参比电极的方式来监测储罐中 的电解液电压差状况，进而作为液流电池的实时荷电状态（S0C);另外，液流电池系统荷电 状态（S0C)的监测和计算还与液流电池系统的功率/容量配置、以及充放电的不同阶段有 关，简单的按照统一标准处理，不能综合全面的监测和计算出实时准确的荷电状态（S0C)。
【发明内容】
[0005] 本发明针对以上问题的提出，而研制一种液流电池系统荷电状态监测方法及其系 统。
[0006] 本发明的技术手段如下：
[0007] -种液流电池系统荷电状态监测方法，所述液流电池系统包括电堆、正极电解液 储罐、负极电解液储罐和电解液循环管路；所述监测方法包括如下步骤 ：
[0008] 步骤1 :确定至少两对不同监测位置的S0C ;任一对监测位置为：正极电解液储罐 内和负极电解液储罐内、电堆的正极电解液出口管路中和电堆的负极电解液出口管路中、 或者电堆的正极电解液入口管路中和电堆的负极电解液入口管路中；
[0009] 步骤2 :根据各对监测位置分别对应的S0C，得出液流电池系统荷电状态SOC;
[0010] 进一步地，当监测位置对为3时，所述步骤2具体为：
[0011] 利用公式S0C,e = AXS0Ca+BXS0Cb+CXS0C。得出液流电池系统荷电状态S0C,e,，其 中A、B、C为系数、A+B+C = 1，S0Ca为对应监测位置正极电解液储罐内和负极电解液储罐内 的SOC、S0Cb为对应监测位置电堆的正极电解液出口管路中和电堆的负极电解液出口管路 中的SOC、S0C。为对应监测位置电堆的正极电解液入口管路中和电堆的负极电解液入口管 路中的S0C ;
[0012] 进一步地，当监测位置对为2时，所述步骤2具体为：
[0013] 利用公式 S0C总=AXS0Ca+BXS0Cb、S0C总=AXS0Ca+CXS0C c、或者 S0C总= B X S0Cb+CX S0C。得出液流电池系统荷电状态S0C自，其中A、B、C为系数、每一公式中的各系 数之和等于1，S0Ca为对应监测位置正极电解液储罐内和负极电解液储罐内的S0C、S0C b为 对应监测位置电堆的正极电解液出口管路中和电堆的负极电解液出口管路中的SOC、S0Cc 为对应监测位置电堆的正极电解液入口管路中和电堆的负极电解液入口管路中的S0C ;
[0014] 进一步地，在步骤2之前还具有如下步骤：
[0015] 根据液流电池系统的功率和容量的比值结果来配置系数A、B、C ;
[0016] 进一步地，当监测位置对为3时，所述根据液流电池系统的功率和容量的比值结 果来配置系数A、B、C的步骤具体为：
[0017] ①判断液流电池系统的功率和容量的比值是否大于等于第一预设值，是则执行步 骤②，否则执行步骤③；
[0018] ②配置0· 1彡A彡0· 3、0· 5彡B彡0· 8、0· 1彡C彡0· 3,执行步骤3 ;
[0019] ③判断液流电池系统的功率和容量的比值是否小于第二预设值，是则执行步骤 ④，否则执行步骤⑤；
[0020] ④配置0· 1彡A彡0· 3、0· 1彡B彡0· 3、0· 5彡C彡0· 8,执行步骤3 ;
[0021] ⑤通过S0C均=(S0Ca+S0Cb+S0Cj/3得出各对监测位置的S0C平均值S0C均，执行 步骤⑥；
[0022] ⑥当0 < S0C均彡20 %，配置0· 1彡A彡0· 33、0· 33彡B彡0· 6、以及 0. 1彡CS 0.33,执行步骤3 ;
[0023] 当20%< S0C均彡80%，配置A = B = C，执行步骤3 ;
[0024] 当 80 % < S0C均 < 100 %，配置 0· 1 彡 A 彡 0· 33、0· 1 彡 B 彡 0· 33、以及 0· 33彡C彡0· 6,执行步骤3 ;
[0025] 进一步地，当监测位置对为2时，所述根据液流电池系统的功率和容量的比值结 果来配置系数A、B、C的步骤具体为：
[0026] i、判断液流电池系统的功率和容量的比值是否大于等于第一预设值，是则执行 步骤ii，否则执行步骤iii;
[0027] ii、对于公式S0C 总=AXS0Ca+BXS0Cb，配置 0· 1 彡 0· 3、0· 7 彡 B 彡 0· 9,执行 步骤3 ;
[0028] 对于公式S0C总=AXS0Ca+CXS0Cc，配置0· 4彡Α彡0· 5、0· 5彡C彡0· 6,执行步 骤3 ;
[0029] 对于公式S0C总=BXS0Cb+CXS0Cc，配置0· 7彡B彡0· 9、0· 1彡C彡0· 3,执行步 骤3 ;
[0030] iii、判断液流电池系统的功率和容量的比值是否小于第二预设值，是则执行步骤 iv，否则执行步骤v ;
[0031] iv、对于公式 S0C总=AXS0Ca+BXS0Cb，配置 0· 4 彡 A 彡 0· 5、0· 5 彡 B 彡 0· 6,执行 步骤3 ;
[0032] 对于公式S0C总=AXS0Ca+CXS0Cc，配置0· 1彡A彡0· 3、0· 7彡C彡0· 9,执行步 骤3 ;
[0033] 对于公式S0C总=BXS0Cb+CXS0Cc，配置0· 1彡B彡0· 3、0· 7彡C彡0· 9,执行步 骤3 ;
[0034] v、通过 S0C 平=(S0Ca+S0Cb)/2、S0C 平=(S0Ca+S0Cc)/2 或 S0C 平=(S0Cb+S0Cc)/2 得出任意2对监测位置的S0C平均值S0C T，执行步骤vi ;
[0035] vi、当 0 < S0C平彡 20%时：
[0036] 对于公式S0C总=AXS0Ca+BXS0Cb，配置0· 2彡A彡0· 5、0· 5彡B彡0· 8,执行步 骤3 ;
[0037] 对于公式S0C总=AXS0Ca+CXS0Cc，配置0· 4彡A彡0· 5、0· 5彡C彡0· 6,执行步 骤3 ;
[0038] 对于公式S0C总=BXS0Cb+CXS0Cc，配置0· 5彡B彡0· 8、0· 2彡C彡0· 5,执行步 骤3 ;
[0039] 当 20%< S0C平彡 80%时，配置 A = B = C ;
[0040] 当 80%< S0C平< 100%时：
[0041] 对于公式S0C总=AXS0Ca+BXS0C