液流电池管路系统的制作方法

本发明涉及铁铬液流电池管路布置技术领域，具体地，涉及一种液流电池管路系统。

背景技术：

液流电池是一种能够存储大量电化学能的储能装置，目前，技术较为成熟的液流电池主要有全钒液流电池、锌溴液流电池以及液流电池，虽然液流电池的基本原理相近，但是不同类型的液流电池的管路系统功能和设计却各有不同。

相关技术中的液流电池的管路系统设计存在以下问题：1)各电池堆采用串行设计，依次流入各电池堆的电解液荷电状态不一致，使得逻辑复杂、设计难度大，且需要在正负极各布置两个电解液储罐；2)流入各电池堆的电解液流量均采用调节阀控制，阀门的数量较多，另外，为了保持流量的均衡性，对各调节阀的控制精度也要求较高；3)正极电解液罐的液位和负极电解液罐的液位在长期使用后会出现不一致的情况，相关技术中的管路设计不能实现对正极电解液罐的液位和负极电解液罐的液位的校准调节。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明提出了一种液流电池管路系统，该液流电池管路系统在不使用调节阀的情况下依然能够对流入各电池堆的电解液流量进行均流控制，降低了对调节阀的依赖和精度的要求，减少了阀门的数量。

根据本发明实施例的液流电池管路系统包括：电池堆组件，所述电池堆组件包括多个电池堆；第一液罐，所述第一液罐用于存储正极电解液；第二液罐，所述第二液罐用于存储负极电解液；第一循环管网，所述第一循环管网包括第一泵、第一均流组件和第一汇流组件，所述第一均流组件与所述第一液罐连通以用于向多个所述电池堆均流输送所述正极电解液，所述第一汇流组件与所述第一液罐连通以用于汇流从多个所述电池堆流出的所述正极电解液，所述第一泵连接在所述第一均流组件与所述第一液罐之间和/或所述第一汇流组件与所述第一液罐之间；第二循环管网，所述第二循环管网包括第二泵、第二均流组件和第二汇流组件，所述第二均流组件与所述第二液罐连通以用于向多个所述电池堆均流输送所述负极电解液，所述第二汇流组件与所述第二液罐连通以用于汇流从多个所述电池堆流出的所述正极电解液，所述第二泵连接在所述第二均流组件与所述第二液罐之间和/或所述第二汇流组件与所述第二液罐之间。

根据本发明实施例的液流电池管路系统，电解液(正极电解液或负极电解液)会首先流入均流组件内，均流组件会将正极电解液分隔成多个支流，且各个支流电解液的流量相一致，各个支流电解液随后会被输送至对应的电池堆内，保证了流入各电池堆的电解液流量的均衡性。汇流组件方便了对从各电池堆流出的电解液的统一收集，简化了管网的布置方式。由于本发明实施例的液流电池管路系统中未采用调节阀来均衡流入各电池堆的电解液流量，降低了对调节阀的依赖和精度的要求，大大减少了阀门的数量，进一步简化了管网的整体结构。

在一些实施例中，所述第一液罐与所述第一均流组件通过第一管路相连，所述第一泵设在所述第一管路上，所述第二液罐与所述第二均流组件通过第二管路相连，所述第二泵设在所述第二管路上；所述液流电池管路系统还包括：第一校准管路，所述第一校准管路的一端与所述第一液罐连通，所述第一校准管路的另一端与所述第二管路连通，所述第一校准管路用于供所述第二液罐内的所述负极电解液流入所述第一液罐内；和第二校准管路，所述第二校准管路的一端与所述第二液罐连通，所述第二校准管路的另一端与所述第一管路连通，所述第二校准管路用于供所述第一液罐内的所述正极电解液流入所述第二液罐内。

在一些实施例中，所述第一校准管路的另一端与所述第二管路的连通处位于所述第二泵和所述第二均流组件之间，所述第二校准管路的另一端与所述第一管路的连通处位于所述第一泵和所述第一均流组件之间。

在一些实施例中，液流电池管路系统还包括稳压管路，所述稳压管路的一端与所述第一液罐连通，所述稳压管路的另一端与所述第二液罐连通，所述稳压管路用于平衡所述第一液罐和所述第二液罐的压强。

在一些实施例中，液流电池管路系统还包括氢气处理装置，所述氢气处理装置用于去除所述第二液罐内聚集的氢气；收气管，所述收气管的一端与所述第二液罐连通，所述收气管的另一端与所述氢气处理装置连通，所述收气管用于将所述第二液罐内的气体输送至所述氢气处理装置内；和回气管，所述回气管的一端与所述氢气处理装置连通，所述回气管的另一端与所述第二液罐连通，所述回气管用于将所述氢气处理装置处理后的气体回排至所述第二液罐内。

在一些实施例中，液流电池管路系统还包括荷电平衡装置，所述荷电平衡装置用于在所述正极电解液的荷电偏移时平衡所述正极电解液的荷电；引液管，所述引液管的一端与所述荷电平衡装置连通，所述引液管的另一端和所述第一液罐连通，所述引液管用于将所述第一液罐内的正极电解液引流至所述荷电平衡装置内；和回液管，所述回液管的一端与所述荷电平衡装置连通，所述回液管的另一端和所述第一液罐连通，所述回液管用于将经所述荷电平衡装置平衡后的所述正极电解液回排至所述第一液罐内。

在一些实施例中，液流电池管路系统还包括温控装置，所述温控装置用于制冷或加热所述第一液罐内的所述正极电解液和/或所述第二液罐内的所述负极电解液。

在一些实施例中，液流电池管路系统还包括第一温控循环管路和第二温控循环管路，所述第一温控循环管路连通所述第一液罐和所述温控装置，所述第一温控循环管路用于将所述第一液罐内的所述正极电解液引流至所述温控装置内和/或将所述温控装置内的调温介质引流至所述第一液罐内，所述第二温控循环管路连通所述第二液罐和所述温控装置，所述第二温控循环管路用于将所述第二液罐内的所述负极电解液引流至所述温控装置内和/或将所述温控装置内的调温介质引流至所述第二液罐内。

在一些实施例中，所述第一循环管网的容积和所述第二循环管网的容积差小于所述第一循环管网的容积和所述第二循环管网的容积的平均值的20％。

在一些实施例中，所述第一循环管网的流动阻力和所述第二循环管网的流动阻力的差值为0kpa-50kpa。

在一些实施例中，所述第一循环管网上设有第一阀门，所述第一阀门用于控制所述第一循环管网的开合，所述第一阀门的通流断面面积和所述第一循环管网的通流断面面积相同，所述第二循环管网上设有第二阀门，所述第二阀门用于控制所述第二循环管网的开合，所述第二阀门的通流断面面积和所述第二循环管网的通流断面面积相同。

附图说明

图1是根据本发明实施例的液流电池管路系统的整体结构示意图。

图2是图1中第一均流组件的一个示例性示意图。

图3是图1中第一均流组件的另一个示例性示意图。

图4是图1中第一均流组件的再一个示例性示意图。

图5是图1中第一均流组件的又一个示意图。

附图标记：

电池堆组件1；

第一液罐2；

第二液罐3；

第一循环管网4；第一泵41；第一均流组件42；第一汇流组件43；第一管路44；

第二循环管网5；第二泵51；第二均流组件52；第二汇流组件53；第二管路54；

第一校准管路6；第二校准管路7；

稳压管路8；

氢气处理装置9；收气管10；回气管11；

荷电平衡装置12；引液管13；回液管14；

温控装置15；第一温控循环管路16；第二温控循环管路17；

主液路18；支液路19。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的液流电池管路系统包括电池堆组件1、第一液罐2、第二液罐3、第一循环管网4和第二循环管网5。液流电池为铁铬液流电池，可以理解的是，在其他一些实施例中，液流电池也可以为锌镍液流电池、锌铈液流电池等。

电池堆组件1包括多个电池堆(未示出)。第一液罐2和第二液罐3均为存储罐体，其中第一液罐2用于存储正极电解液，第二液罐3用于存储负极电解液。

第一循环管网4包括第一泵41、第一均流组件42和第一汇流组件43，第一均流组件42与第一液罐2连通以用于向多个电池堆均流输送正极电解液，具体地，如图2所示，第一均流组件42内设有主液路18和多个支液路19，主液路18用于与第一泵41连通，各支液路19的通流断面面积均相同，这样第一泵41输送的正极电解液在第一均流组件42内会被分为多个支流正极电解液，各支流正极电解液的流量大小相同，各支流电解液分别一一对应的流入电池堆组件1的各电池堆内。

第一汇流组件43与第一液罐2连通以用于汇流从多个电池堆流出的正极电解液。具体地，第一汇流组件43可视为反向连接的第一均流组件42，第一汇流组件43内也设有主液路18和多个支液路19，从各电池堆流出的每个支流正极电解液会在第一汇流组件43内汇流，经第一汇流组件43汇流后的正极电解液会重新回流至第一液罐2内。

第一泵41连接在第一均流组件42与第一液罐2之间和/或第一汇流组件43与第一液罐2之间，第一泵41用于在第一循环管网4内形成泵送压力，使得第一液罐2内的正极电解液能够沿着第一循环管网4循环流动。具体地，本实施例中第一泵41既可设在第一均流组件42和第一液罐2之间，第一泵41也可设在第一汇流组件43和第一液罐2之间。在一些特殊情况下，为了增强管道内的泵送力，在第一均流组件42和第一液罐2之间、在第一汇流组件43和第一液罐2之间也均可以设有第一泵41。

第二循环管网5包括第二泵51、第二均流组件52和第二汇流组件53，第二均流组件52与第二液罐3连通以用于向多个电池堆均流输送负极电解液，第二汇流组件53与第二液罐3连通以用于汇流从多个电池堆流出的正极电解液，第二泵51连接在第二均流组件52与第二液罐3之间和/或第二汇流组件53与第二液罐3之间。具体地，本实施例中第二泵51既可设在第二均流组件52和第二液罐3之间，第二泵51也可设在第二汇流组件53和第二液罐3之间。在一些特殊情况下，为了增强管道内的泵送力，在第二均流组件52和第二液罐3之间、在第二汇流组件53和第二液罐3之间也均可以设有第二泵51。本实施例中第二泵51、第二均流组件52、第二汇流组件53可以分别与上述第一泵41、第一均流组件42、第一汇流组件43的具体结构和工作原理相同，此处不再赘述。不同的是，本实施例中第二泵51、第二均流组件52、第二汇流组件53主要用于向各电池堆输送第二液罐3内的负极电解液。

根据本发明实施例的液流电池管路系统，电解液(正极电解液或负极电解液)会首先流入均流组件内，均流组件会将正极电解液分隔成多个支流，且各支流电解液的流量相一致，各支流电解液随后会被输送至对应的电池堆内，保证了流入各电池堆的电解液流量的均衡性。汇流组件方便对从各电池堆流出的电解液的统一收集，简化了管网的布置方式。由于本发明实施例的液流电池管路系统中未采用调节阀来均衡流入各电池堆的电解液流量，降低了对调节阀的依赖和精度的要求，减少了阀门的布置数量，进一步简化了管网的整体结构。

在一些实施例中，如图1和图2所示，第一液罐2与第一均流组件42通过第一管路44相连，第一泵41设在第一管路44上，第二液罐3与第二均流组件52通过第二管路54相连，第二泵51设在第二管路54上。液流电池管路系统还包括第一校准管路6和第二校准管路7，第一校准管路6的一端与第一液罐2连通，第一校准管路6的另一端与第二管路54连通，第一校准管路6用于供第二液罐3内的负极电解液流入第一液罐2内，第二校准管路7的一端与第二液罐3连通，第二校准管路7的另一端与第一管路44连通，第二校准管路7用于供第一液罐2内的正极电解液流入第二液罐3内。

具体地，本实施例中第一循环管网4包括第一管路44，第一管路44的一端与第一液罐2连通，第一管路44的另一端与第一均流组件42的主液路18连通，本实施例中第一泵41则设在第一管路44上。同样地，本实施例中第二循环管网5包括第二管路54，第二管路54的一端与第二液罐3连通，第二管路54的另一端与第二均流组件52的主液路18连通，本实施例中第二泵51设在第二管路54上。

本实施例的液流电池管路系统还包括第一校准管路6和第二校准管路7，第一校准管路6的一端与第一液罐2连通，第一校准管路6的另一端与第二管路54连通。第二校准管路7的一端与第二液罐3连通，第二校准管路7的另一端与第一管路44连通。

在液流电池长期运转后，第一液罐2内的正极电解液的液位高度和第二液罐3内的负极电解液的液位高度会出现不一致的情况，此时，可以通过开启第一校准管路6将第二液罐3内的负极电解液输送至第一液罐2内，或者可以通过开启第二校准管路7将第一液罐2内的正极电解液输送至第二液罐3内，从而方便了第一液罐2内液位高度和第二液罐3内液位高度的校准。另外，在一些特殊情况下，第一校准管路6和第二校准管路7还可以实现第一液罐2内正极电解液和第二液罐3内负极电解液的互混，方便了正极电解液和负极电解液的混合调整。

在一些实施例中，如图1所示，第一校准管路6的另一端与第二管路54的连通处位于第二泵51和第二均流组件52之间，第二校准管路7的另一端与第一管路44的连通处位于第一泵41和第一均流组件42之间。

具体地，在液位校准过程中，本实施例中负极电解液沿第二液罐3、第二泵51、第一校准管路6的方向流动，第一校准管路6与第二管路54的连通处位于第二泵51的下游。正极电解液沿第一液罐2、第一泵41、第二校准管路7的方向流动，第二校准管路7和第一管路44的连通处位于第一泵41的下游，由此，第一泵41产生的泵送压力可以直接作用在第二校准管路7内，第二泵51产生的泵送压力可以直接作用在第一校准管路6内，使得第一校准管路6和第二校准管路7内的泵送压力强劲，能够充分满足泵送的要求。

在一些实施例中，如图1所示，液流电池管路系统还包括稳压管路8，稳压管路8的一端与第一液罐2连通，稳压管路8的另一端与第二液罐3连通，稳压管路8用于平衡第一液罐2和第二液罐3的压强。

具体地，本实施例中稳压管路8的一端与第一液罐2的顶部内腔连通，稳压管路8的另一端与第二液罐3的顶部内腔连通，稳压管路8可以使第一液罐2内的压强和第二液罐3内的压强相同，利于缩小液流电池正极和负极的运行差异，从而使液流电池的运行更加稳定。

在一些实施例中，如图1所示，液流电池管路系统还包括氢气处理装置9、收气管10和回气管11。氢气处理装置9用于去除第二液罐3内聚集的氢气。收气管10的一端与第二液罐3连通，收气管10的另一端与氢气处理装置9连通，收气管10用于将第二液罐3内的气体输送至氢气处理装置9内。回气管11的一端与氢气处理装置9连通，回气管11的另一端与第二液罐3连通，回气管11用于将氢气处理装置9处理后的气体回排至第二液罐3内。

具体地，在液流电池长期运行后，第二液罐3内会聚集大量的氢气，氢气容易对电池的运行造成影响，氢气处理装置9可以对第二液罐3内的氢气进行清除。本实施例中，收气管10可以将第二液罐3内的含氢气体输送至氢气处理装置9内，回气管11可以将氢气处理装置9去除氢气的剩余气体重新回排至第二液罐3内。

可以理解的是，在一些其他实施例中，氢气处理装置9、收气管10和回气管11均是可拆卸或可更换的，为此，第二液罐3上仅需设置用于与收气管10和回气管11连接的安装接口即可。

在一些实施例中，如图1所示，液流电池管路系统还包括荷电平衡装置12、引液管13和回液管14。荷电平衡装置12用于在正极电解液的荷电偏移时平衡正极电解液的荷电。引液管13的一端与荷电平衡装置12连通，引液管13的另一端和第一液罐2连通，引液管13用于将第一液罐2内的正极电解液引流至荷电平衡装置12内。回液管14的一端与荷电平衡装置12连通，回液管14的另一端和第一液罐2连通，回液管14用于将经荷电平衡装置12平衡后的正极电解液回排至第一液罐2内。

具体地，在液流电池长期运行后，第一液罐2内的正极电解液会出现荷电偏移的问题，荷电平衡装置12能够对正极电解液的荷电进行再平衡，从而有利于液流电池的稳定运行。引液管13可以将第一液罐2内的正极电解液输送至荷电平衡装置12内，回液管14可以将荷电平衡装置12平衡后的正极电解液回排至第一液罐2内。

可以理解的是，在一些其他实施例中，荷电平衡装置12、引液管13和回液管14均是可拆卸或可更换的，为此，第一液罐2上仅需设置用于与引液管13和回液管14连接的安装接口即可。

在一些实施例中，如图1所示，液流电池管路系统还包括温控装置15，温控装置15用于制冷或加热第一液罐2内的正极电解液和/或第二液罐3内的负极电解液。

具体地，正极电解液和负极电解液均需要在一定的温度范围内才能稳定运行，外界温度过高或过低均会对液流电池的运行造成影响。为了消除温差的影响，本实施例的液流电池管路系统还设置有温控装置15，温控装置15能够对正极电解液和/或负极电解液加热或制冷，从而使得正极电解液和/或负极电解液保持在设定的温度阈值内，确保了液流电池的稳定运行。

在一些实施例中，如图1所示，液流电池管路系统还包括第一温控循环管路16和第二温控循环管路17。第一温控循环管路16连通第一液罐2和温控装置15，第一温控循环管路16用于将第一液罐2内的正极电解液引流至温控装置15内和/或将温控装置15内的调温介质引流至第一液罐2内。

第二温控循环管路17连通第二液罐3和温控装置15，第二温控循环管路17用于将第二液罐3内的负极电解液引流至温控装置15内和/或将温控装置15内的调温介质引流至第二液罐3内。

具体地，第一温控循环管路16和第二温控循环管路17可以便于电解液(正极电解液和/或负极电解液)与温度装置内调温介质的热交换，从而方便调控电解液温度。

在一些实施例中，第一液罐2两侧的第一循环管网4的容积和第二液罐3两侧的第二循环管网5的容积差小于第一循环管网4的容积和第二循环管网5的容积的平均值的20％。

具体地，本实施例中第一循环管网4的容积是指介于第一液罐2和电池堆组件1之间的所有部件的容积和，即第一泵41、第一均流组件42、第一汇流组件43和对应连接管路的容积和。相对应地，第二循环管网5的容积是指介于第二液罐3和电池堆组件1之间的所有部件的容积和，即第二泵51、第二均流组件52、第二汇流组件53和对应连接管路的容积和。第一循环管网4的容积和第二循环管网5的容积的差值要小于第一循环管网4的容积和第二循环管网5的容积的平均值的20％。

为了保证电池堆正负极流体状态的同步性，第一循环管网4的容积和第二循环管网5的容积应相同，但是实际工况下，由于管道尺寸、长度、弯头、三通、管路布置方式等因素的影响，第一循环管网4的容积和第二循环管网5的容积难免会存在差异，将第一循环管网4的容积和第二循环管网5的容积的差值限定在一定的范围内，有利于保证电池堆正负极流体状态的同步性，提高了液流电池运行的稳定性。

在一些实施例中，第一液罐2两侧的第一循环管网4的流动阻力和第二液罐3两侧的第二循环管网5的流动阻力的差值为0kpa-50kpa。。

具体地，本实施例中第一循环管网4的流动阻力是指介于第一液罐2和电池堆组件1之间的所有部件的流动阻力，即第一泵41、第一均流组件42、第一汇流组件43和对应连接管路的流动阻力和。相对应地，第二循环管网5的流动阻力是指介于第二液罐3和电池堆组件1之间的所有部件的流动阻力，是第二泵51、第二均流组件52、第二汇流组件53、对应连接管路的流动阻力和。第一循环管网4的流动阻力和第二循环管网5的流动阻力的差值为0kpa-50kpa。将第一循环管网4的流动阻力和第二循环管网5的流动阻力的差值限定在一定的范围内，可以减小第一循环管网4和第二循环管网5的差异，进一步保证电池堆正负极流体状态的同步性，提高了液流电池运行的稳定性。

在一些实施例中，第一循环管网4上设有第一阀门(图中未示出)，第一阀门用于控制第一循环管网4的通断，第一阀门的通流断面面积和第一循环管网4的通流断面面积相同。第二循环管网5上设有第二阀门，第二阀门用于控制第二循环管网5的通断，第二阀门的通流断面面积和第二循环管网5的通流断面面积相同。

具体地，第一阀门可以开启和关闭第一循环管网4，第二阀门可以开启和关闭第二循环管网5。第一阀门的通流断面面积和第一循环管网4的通流断面面积相同，且第二阀门的通流断面面积和第二循环管网5的通流断面面积相同，有助于减少连接处的阻力作用，从而电解液的流动更加顺畅。

在一些实施例中，第一循环管网4和第二循环管网5上均预留多个接口(未示出)，在各接口处可以安装对应的设备。由此，本实施例通过相应的设备可以实现对管网的测量、冲洗、惰性气体置换、电解液的加注和排空等。

在一些实施例中，如图3所示，第一均流组件42、第二均流组件52、第一汇流组件43、第二汇流组件53均为金字塔型。具体地，第一均流组件42、第二均流组件52、第一汇流组件43、第二汇流组件53的内部结构均为树杈状，即从主液路18一侧分出两个支路，各支路再分出两个支路，最后分出的各支路构成各支液路19。

在一些实施例中，如图4所示，第一均流组件42、第二均流组件52、第一汇流组件43、第二汇流组件53均为梳型。具体地，第一均流组件42、第二均流组件52、第一汇流组件43、第二汇流组件53的内部结构均包括一根母管，在母管上设有多个支管，各支管均与母管连通且沿着母管的延伸方向间隔设置。母管的内腔构成主液路18，各支管的内腔构成各支液路19。

在一些实施例中，如图5所示，第一均流组件42、第二均流组件52、第一汇流组件43、第二汇流组件53均为钉耙型。具体地，第一均流组件42、第二均流组件52、第一汇流组件43、第二汇流组件53的内部结构均包括一根主管，主管上还设有多个第一副管和一个第二副管，各第一副管和第二副管均与主管内腔连通，各第一副管沿着主管的延伸方向间隔设置。第二副管的内腔形成主液路18，各第一副管的内腔形成各支液路19。

下面参考附图1和图2描述根据本发明一个具体实施例的液流电池管路系统。

如图1所示，液流电池管路系统包括电池堆组件1、第一液罐2、第二液罐3、第一循环管网4和第二循环管网5。

本实施例中电池堆组件1包括多个相对独立的电池堆(未示出)。第一液罐2和第二液罐3即为存储罐体，其中第一液罐2用于存储正极电解液，第二液罐3用于存储负极电解液。

本实施例中第一循环管网4主要用于向各电池堆输送正极电解液，第一循环管网4包括第一泵41、第一均流组件42、第一汇流组件43、第一管路44和第三管路(未示出)，其中第一管路44的一端与第一液罐2连通，第一管路44的另一端与第一均流组件42连通，第一泵41则设在第一管路44上。第三管路的一端与第一液罐2连通，第三管路的另一端与第一汇流组件43连通。如图1所示，本实施例中第一均流组件42能够将从第一管路44流出的液流分成多个相同流量的支液流，第一均流组件42上设有用于与第一管路44接通的第一接口(未示出)，第一均流组件42上还设有多个第二接口(未示出)，各第二接口均一一对应的与各电池堆连通。

本实施例中第一汇流组件43可以与第一均流组件42的具体结构和运行原理相同，此处不再赘述。需要说明的是，本实施例中第一汇流组件43上设有与第三管路连通的第三接口，第一汇流组件43上还设有多个分别与各电池堆一一对应连通的第四接口。这样从各电池堆内流出的正极电解液会首先一一对应的流入第一汇流组件43的各第四接口内，然后在第一汇流组件43内汇流并从第三接口流入第三管道内。

本实施例中第一泵41位于第一均流组件42和第一液罐2之间，第一泵41用于在第一循环管网4内形成泵送压力，使得第一液罐2内的正极电解液能够沿着第一循环管网4循环流动。

本实施例中第二循环管网5主要用于向各电池堆输送负极电解液，第二循环管网5包括第二泵51、第二均流组件52、第二汇流组件53、第二管路54和第四管路，第二管路54的一端与第二液罐3连通，第二管路54的另一端与第二均流组件52连通，第二泵51则设在第二管路54上。第四管路的一端与第二液罐3连通，第四管路的另一端与第二汇流组件53连通。由于第二循环管网5的布置方式可以与第一循环管网4相同，且第二循环管网5中的第二泵51、第二均流组件52、第二汇流组件53、第二管路54和第四管路可以分别与第一循环管网4中的第一泵41、第一均流组件42、第一汇流组件43、第一管路44和第三管路相同，此处不再赘述。

为了实现第一液罐2和第二液罐3内压强的平衡，本实施例中在第一液罐2和第二液罐3之间还设有稳压管路8，稳压管路8的一端与第一液罐2的顶部连通，稳压管路8的另一端与第二液罐3的顶部连通。

为了再平衡第一液罐2内正极电解液的荷电状态，本实施例中的液流电池管路系统还包括荷电平衡装置12、引液管13和回液管14。其中引液管13的一端与荷电平衡装置12连通，引液管13的另一端与第一液罐2连通，回液管14的一端与荷电平衡装置12连通，回液管14的另一端与第一液罐2连通。当需要平衡正极电解液的荷电时，通过引液管13将第一液罐2内的正极电解液输送至荷电平衡装置12内，经荷电平衡装置12平衡后的正极电解液然后经由回液管14回流至第一液罐2内。

为了除去第二液罐3内聚集的氢气，本实施例中液流电池管路系统还包括氢气处理装置9、收气管10和回气管11。氢气处理装置9用于去除第二液罐3内聚集的氢气；收气管10的一端与第二液罐3连通，收气管10的另一端与氢气处理装置9连通，收气管10用于将第二液罐3内的气体输送至氢气处理装置9内；回气管11的一端与氢气处理装置9连通，回气管11的另一端与第二液罐3连通，回气管11用于将氢气处理装置9处理后的气体回排至第二液罐3内。

为了实现对第一液罐2内正极电解液和第二液罐3内负极电解液的混合和液位高度的校准，本实施例的液流电池管路系统还包括第一校准管路6和第二校准管路7。第一校准管路6的一端与第一液罐2连通，第一校准管路6的另一端与第二管路54连通，第一校准管路6与第二管路54的连通处位于第二泵51和第二均流组件52之间。第二校准管路7的一端与第二液罐3连通，第二校准管路7的另一端与第一管路44连通，第二校准管路7第一管路44的连通处位于第一泵41和第一均流组件42之间。当需要对正极电解液进行混合和液位高度校准时，可以切断第一泵41和第一均流组件42的连接，并将第二校准管路7和第一泵41连通，通过第一泵41即可将第一液罐2内的正极电解液输送至第二液罐3内。相似的，也可以切断第二泵51和第二均流组件52的连接，并将第一校准管路6和第二泵51连通，通过第二泵51即可将第二液罐3内的负极电解液输送至第一液罐2内。

本实施例的液流电池管路系统还包括温控装置15、第一温控循环管路16和第二温控循环管路17。其中第一温控循环管路16连接在温控装置15和第一液罐2之间，第二温控循环管路17连接在温控装置15和第二液罐3之间。本实施例中第一温控循环管路16的一部分位于第一液罐2内，第二温控循环管路17的一部分位于第二液罐3内，第一温控循环管路16和第二温控循环管路17均供调温介质流过，温控装置15则可以对调温介质加热或制冷，当调温介质流入位于第一液罐2内的第一温控循环管路16的部分时，调温介质可以与第一液罐2内的正极电解液产生热交换，从而起到调控正极电解液温度的作用。相似的，当调温介质流入位于第二液罐3内的第二温控循环管路17的部分时，调温介质可以与第二液罐3内的负极电解液产生热交换，从而起到调控电解液温度的作用。

为了保证电池堆正负极流体状态的同步性，本实施例中第一循环管网4的容积和第二循环管网5的容积的差值要小于第一循环管网4的容积和第二循环管网5的容积的平均值的20％。其中第一循环管网4的容积是指第一泵41、第一均流组件42、第一汇流组件43、第一管路44、第三管路、第一均流组件42和各电池堆之间管路、第一汇流组件43和各电池堆之间管路的容积和。第二循环管网5的容积是指第二泵51、第二均流组件52、第二汇流组件53、第二管路54、第四管路、第二均流组件52和各电池堆之间管路、第二汇流组件53和各电池堆之间管路的容积和。

为了进一步保证电池堆正负极流体状态的同步性，第一循环管网4的流动阻力和第二循环管网5的流动阻力的差值为0kpa-50kpa。其中第一循环管网4的流动阻力是指第一泵41、第一均流组件42、第一汇流组件43、第一管路44、第三管路、第一均流组件42和各电池堆之间管路、第一汇流组件43和各电池堆之间管路的流动阻力和。第二循环管网5的流动阻力是指第二泵51、第二均流组件52、第二汇流组件53、第二管路54、第四管路、第二均流组件52和各电池堆之间管路、第二汇流组件53和各电池堆之间管路的流动阻力和。

本实施例中在第一循环管网4上还设有多个第一阀门，第一阀门用于控制第一循环管网4的通断，在第二循环管网5上还设有多个第二阀门，第二阀门用于控制第二循环管网5的通断。为了减少第一阀门和第二阀门安装处的流动阻力，本实施例中第一阀门的通流断面面积和第一循环管网4的通流断面面积相同，第二阀门的通流断面面积和第二循环管网5的通流断面面积相同。

本实施例中在第一循环管网4和第二循环管网5上还均预留多个接口(图中未示出)，在各接口处可以安装上对应的测量装置，从而可以实现对管网的测量、冲洗、惰性气体置换、电解液的加注和排空等。

下面参考图3描述根据本发明另一个具体实施例的液流电池管路系统。

根据本发明实施例的液流电池管路系统包括电池堆组件1、第一液罐2、第二液罐3、第一循环管网4和第二循环管网5。第一循环管网4包括第一泵41、第一均流组件42、第一汇流组件43。第二循环管网5包括第二泵51、第二均流组件52、第二汇流组件53。由于电池堆组件1、第一液罐2、第二液罐3、第一循环管网4和第二循环管网5可以与上述实施例中的对应结构相同，此处不再赘述。

与上述实施例的不同是，本实施例中第一均流组件42、第二均流组件52、第一汇流组件43和第二汇流组件53的内部结构均为金字塔型。第一均流组件42、第二均流组件52、第一汇流组件43、第二汇流组件53的内部结构均为树杈状，即从主液路18一侧分出两个支路，从各支路再分出两个支路，最后分出的各支路即构成各支液路19。

下面参考图4描述根据本发明再一个具体实施例的液流电池管路系统。

根据本发明实施例的液流电池管路系统包括电池堆组件1、第一液罐2、第二液罐3、第一循环管网4和第二循环管网5。第一循环管网4包括第一泵41、第一均流组件42、第一汇流组件43。第二循环管网5包括第二泵51、第二均流组件52、第二汇流组件53。由于电池堆组件1、第一液罐2、第二液罐3、第一循环管网4和第二循环管网5可以与上述实施例中的对应结构相同，此处不再赘述。

与上述实施例的不同是，本实施例中第一均流组件42、第二均流组件52、第一汇流组件43和第二汇流组件53的内部结构均为梳型。第一均流组件42、第二均流组件52、第一汇流组件43、第二汇流组件53的内部结构均包括一根母管，在母管上设有多个支管，各支管均与母管连通且沿着母管的延伸方向间隔设置。母管的内腔即构成主液路18，各支管的内腔即构成各支液路19。

下面参考图5描述根据本发明又一个具体实施例的液流电池管路系统。

根据本发明实施例的液流电池管路系统包括电池堆组件1、第一液罐2、第二液罐3、第一循环管网4和第二循环管网5。第一循环管网4包括第一泵41、第一均流组件42、第一汇流组件43。第二循环管网5包括第二泵51、第二均流组件52、第二汇流组件53。由于电池堆组件1、第一液罐2、第二液罐3、第一循环管网4和第二循环管网5可以与上述实施例中的对应结构相同，此处不再赘述。

与上述实施例的不同是，本实施例中第一均流组件42、第二均流组件52、第一汇流组件43和第二汇流组件53的内部结构均为钉耙型。第一均流组件42、第二均流组件52、第一汇流组件43、第二汇流组件53的内部结构均包括一根主管，主管上还设有多个第一副管和一个第二副管，各第一副管和第二副管均与主管内腔连通，各第一副管沿着主管的延伸方向间隔设置。第二副管的内腔形成主液路18，各第一副管的内腔形成各支液路19。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：

1.一种液流电池管路系统，其特征在于，包括：

电池堆组件，所述电池堆组件包括多个电池堆；

第一液罐，所述第一液罐用于存储正极电解液；

第二液罐，所述第二液罐用于存储负极电解液；

第一循环管网，所述第一循环管网包括第一泵、第一均流组件和第一汇流组件，所述第一均流组件与所述第一液罐连通以用于向多个所述电池堆均流输送所述正极电解液，所述第一汇流组件与所述第一液罐连通以用于汇流从多个所述电池堆流出的所述正极电解液，所述第一泵连接在所述第一均流组件与所述第一液罐之间和/或所述第一汇流组件与所述第一液罐之间；

第二循环管网，所述第二循环管网包括第二泵、第二均流组件和第二汇流组件，所述第二均流组件与所述第二液罐连通以用于向多个所述电池堆均流输送所述负极电解液，所述第二汇流组件与所述第二液罐连通以用于汇流从多个所述电池堆流出的所述正极电解液，所述第二泵连接在所述第二均流组件与所述第二液罐之间和/或所述第二汇流组件与所述第二液罐之间。

2.根据权利要求1所述的液流电池管路系统，其特征在于，所述第一液罐与所述第一均流组件通过第一管路相连，所述第一泵设在所述第一管路上，所述第二液罐与所述第二均流组件通过第二管路相连，所述第二泵设在所述第二管路上；

所述液流电池管路系统还包括：

第一校准管路，所述第一校准管路的一端与所述第一液罐连通，所述第一校准管路的另一端与所述第二管路连通，所述第一校准管路用于供所述第二液罐内的所述负极电解液流入所述第一液罐内；和

第二校准管路，所述第二校准管路的一端与所述第二液罐连通，所述第二校准管路的另一端与所述第一管路连通，所述第二校准管路用于供所述第一液罐内的所述正极电解液流入所述第二液罐内。

3.根据权利要求2所述的液流电池管路系统，其特征在于，所述第一校准管路的另一端与所述第二管路的连通处位于所述第二泵和所述第二均流组件之间，所述第二校准管路的另一端与所述第一管路的连通处位于所述第一泵和所述第一均流组件之间。

4.根据权利要求1所述的液流电池管路系统，其特征在于，还包括稳压管路，所述稳压管路的一端与所述第一液罐连通，所述稳压管路的另一端与所述第二液罐连通，所述稳压管路用于平衡所述第一液罐和所述第二液罐的压强。

5.根据权利要求1所述的液流电池管路系统，其特征在于，还包括：

氢气处理装置，所述氢气处理装置用于去除所述第二液罐内聚集的氢气；

收气管，所述收气管的一端与所述第二液罐连通，所述收气管的另一端与所述氢气处理装置连通，所述收气管用于将所述第二液罐内的气体输送至所述氢气处理装置内；和

回气管，所述回气管的一端与所述氢气处理装置连通，所述回气管的另一端与所述第二液罐连通，所述回气管用于将所述氢气处理装置处理后的气体回排至所述第二液罐内。

6.根据权利要求1所述的液流电池管路系统，其特征在于，还包括：

荷电平衡装置，所述荷电平衡装置用于在所述正极电解液的荷电偏移时平衡所述正极电解液的荷电；

引液管，所述引液管的一端与所述荷电平衡装置连通，所述引液管的另一端和所述第一液罐连通，所述引液管用于将所述第一液罐内的正极电解液引流至所述荷电平衡装置内；和

回液管，所述回液管的一端与所述荷电平衡装置连通，所述回液管的另一端和所述第一液罐连通，所述回液管用于将经所述荷电平衡装置平衡后的所述正极电解液回排至所述第一液罐内。

7.根据权利要求1所述的液流电池管路系统，其特征在于，还包括温控装置，所述温控装置用于制冷或加热所述第一液罐内的所述正极电解液和/或所述第二液罐内的所述负极电解液。

8.根据权利要求7所述的液流电池管路系统，其特征在于，还包括第一温控循环管路和第二温控循环管路，所述第一温控循环管路连通所述第一液罐和所述温控装置，所述第一温控循环管路用于将所述第一液罐内的所述正极电解液引流至所述温控装置内和/或将所述温控装置内的调温介质引流至所述第一液罐内，所述第二温控循环管路连通所述第二液罐和所述温控装置，所述第二温控循环管路用于将所述第二液罐内的所述负极电解液引流至所述温控装置内和/或将所述温控装置内的调温介质引流至所述第二液罐内。

9.根据权利要求1所述的液流电池管路系统，其特征在于，所述第一循环管网的容积和所述第二循环管网的容积差小于所述第一循环管网的容积和所述第二循环管网的容积的平均值的20％。

10.根据权利要求1所述的液流电池管路系统，其特征在于，所述第一循环管网的流动阻力和所述第二循环管网的流动阻力的差值为0kpa-50kpa。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的液流电池管路系统，其特征在于，所述第一循环管网上设有第一阀门，所述第一阀门用于控制所述第一循环管网的开合，所述第一阀门的通流断面面积和所述第一循环管网的通流断面面积相同，所述第二循环管网上设有第二阀门，所述第二阀门用于控制所述第二循环管网的开合，所述第二阀门的通流断面面积和所述第二循环管网的通流断面面积相同。

技术总结

本发明公开了一种液流电池管路系统，所述液流电池管路系统包括电池堆组件、第一液罐、第二液罐、第一循环管网、第二循环管网。电池堆组件包括多个电池堆；第一循环管网包括第一泵、第一均流组件和第一汇流组件，第一均流组件用于向多个电池堆均流输送正极电解液，第一汇流组件用于汇流从多个电池堆流出的正极电解液；第二循环管网包括第二泵、第二均流组件和第二汇流组件，第二均流组件用于向多个电池堆均流输送负极电解液，第二汇流组件用于汇流从多个电池堆流出的正极电解液。本发明的液流电池管路系统保证了流入各电池堆的电解液流量的均衡性，降低了对调节阀的依赖和精度的要求，简化了管网的整体结构。

技术研发人员：李京浩;杨林;赵钊;左元杰;王含

受保护的技术使用者：北京和瑞储能科技有限公司

技术研发日：2021.03.19

技术公布日：2021.08.27