背景技術:
1、儲能技術在電網中發揮著越來越重要的作用。例如,儲能設備可提供平滑化(smoothing)以更好地匹配電網的發電和需求,也可在多個時間尺度上對電網有益。雖然儲能技術可支持從毫秒到小時的時間尺度,但仍需要提高儲能系統的可用性、可靠性和/或彈性,同時降低成本。
技術實現思路
1、多個實施方案的系統、方法和設備可包括電源系統的配置。多個實施方案的系統和方法可為電池組系統的組件提供配置。電池組系統可包括多個電化學電池,其中每個電化學電池包括至少一個空氣電極、金屬電極、將所述至少一個空氣電極與所述金屬電極隔開的液體電解質,以及容納所述液體電解質的容器。電池組系統可進一步包括或替代地包括氣流系統,用于排出多個金屬-空氣電池組中的氣體。
2、根據一個方面,用于金屬-空氣電池組的氣體管理的系統可包括多個電化學電池,所述多個電化學電池中的每一個均包括至少一個空氣電極、金屬電極、容器、以及在所述容器中的在所述至少一個空氣電極和所述金屬電極之間的液體電解質,所述多個電化學電池中的每一個均在所述容器中的所述液體電解質上方限定各自的頂部空間;以及歧管,包括管道,所述管道限定共用通氣口和出口區域,所述多個電化學電池中的每一個的各自的頂部空間流體偶聯至所述共用通氣口,并與所述管道的所述出口區域流體連通。
3、在一些實施方式中,所述系統還可包括多個立管,其中所述多個立管中的每一個均限定各自的電池通氣口,且所述多個電化學電池中的每一個的各自的頂部空間通過所述多個立管的至少一個電池通氣口流體偶聯至所述共用通氣口。
4、在一些實施方式中,所述系統還可包括與所述共用通氣口流體連通的至少一個風扇,其中所述至少一個風扇是可操作的以使氣體沿著所述共用通氣口移動并通過所述出口區域移出所述管道。例如,所述至少一個風扇可設置在所述共用通氣口中。此外,或替代地,所述至少一個風扇可相對于所述共用通氣口定向,使得所述至少一個風扇是可操作的以在所述共用通氣口中形成相對于管道的出口區域處的環境氣壓的負壓。在一些情況下,所述至少一個風扇是防爆等級的。此外,或替代地,至少一個風扇可包括第一風扇和第二風扇。在一些情況下,所述第一風扇和所述第二風扇可以彼此分開供電。此外,或可替代地,所述第一風扇和所述第二風扇中每次只有一個是可操作的。在一些情況下,所述管道沿共用通氣口可以是呈封閉終端,且所述至少一個風扇在遠離所述多個電化學電池的流體偶聯的方向上抽吸氣體通過所述共用通氣口朝向所述出口區域。在某些情況下,所述管道可限定入口區域,所述多個電化學電池中每一個的各自的頂部空間沿著所述入口區域和所述出口區域之間的管道與所述共用通氣口流體連通,且所述至少一個風扇是可操作的以通過所述入口區域將空氣移入所述共用通氣口中。在某些情況下,所述系統還可包括沿管道的入口區域設置的過濾器。所述至少一個風扇可相對于所述共用通氣口定向,使得例如所述至少一個風扇是可操作的以在所述共用通氣口中形成相對于所述管道的所述入口區域處的環境壓力的正壓。在一些實施方式中,所述系統還可包括控制器和第一氫氣傳感器,其中所述控制器與所述至少一個風扇和所述第一氫氣傳感器電氣連通,所述第一氫氣傳感器布置為感測所述共用通氣口中的氫氣,且所述控制器配置為:接收來自所述第一氫氣傳感器的第一信號,并根據從所述第一氫氣傳感器接收的第一信號控制所述至少一個風扇的速度。所述第一氫氣傳感器可至少部分地設置在所述管道的所述出口區域與所述多個電化學電池中每一個的各自的頂部空間至所述管道的所述共用通氣口的流體偶聯之間的所述共用通氣口中。在一些情況下,所述系統還可包括與所述控制器電氣連通的第二氫氣傳感器,其中所述控制器進一步配置為:接收來自所述第二氫氣傳感器的第二信號,并根據所述第一信號和所述第二信號控制所述至少一個風扇的速度。在某些情況下,所述系統還可包括圍隔(enclosure),所述圍隔限定進氣口、排氣口和腔室,其中所述進氣口和所述排氣口通過所述腔室的環境彼此流體連通,所述多個電化學電池和所述歧管至少部分地設置在所述腔室的環境中,其中所述電化學電池中的每一個的各自的頂部空間和所述管道的所述共用通氣口與所述圍隔的環境流體隔離,且所述管道的所述出口區域與所述圍隔外的周圍環境流體連通。例如,所述系統還可包括冷卻風扇,所述冷卻風扇與所述腔室的環境流體連通,并是可啟動的以通過所述進氣口將空氣抽吸到所述腔室的環境中,并通過所述排氣口將空氣從所述腔室的環境中排出。所述腔室的環境的氣體變化可小于約30秒,其中所述冷卻風扇以最大額定速度啟動。在一些情況下,所述系統還可包括沿所述圍隔的所述進氣口支撐的過濾材料。此外,或替代地,所述系統還可包括沿所述圍隔的所述進氣口支撐的蒸發性介質,其中所述蒸發性介質的蒸發可冷卻通過啟動所述冷卻風扇抽吸到所述腔室環境中的空氣。在一些情況下,所述系統還可包括泄漏傳感器,所述泄露傳感器布置為感測所述腔室的環境中的氫氣,其中所述控制器與所述泄漏傳感器電氣連通,且所述控制器進一步配置為:接收來自所述泄漏傳感器的第三信號,并根據所述第三信號啟動所述冷卻風扇。
5、在某些實施方式中,所述系統還可包括事件傳感器,所述事件傳感器包括外殼(housing)、膜和導線,其中所述外殼限定第一開口、第二開口和介于所述第一開口和所述第二開口之間的容積,所述第一開口與所述管道的所述共用通氣口流體連通,所述膜設置在所述容積中并在所述容積中將所述第一開口與所述第二開口流體隔離,所述導線與電源和所述膜電氣連通以形成閉合回路的至少一部分,并且在跨越所述膜的預定壓力差下,所述膜是可爆破的,以將所述閉合回路切換為斷開回路。所述膜具有跨越所述膜的約0.35個大氣壓的爆破壓力。
6、在一些實施方式中,所述多個電化學電池可包括鐵-空氣型電池組電池、鋅-空氣型電池組電池、鋰-空氣電池組電池或其組合。
7、根據另一個方面,金屬-空氣電池組的氣體管理的方法可包括從一個或多個氫氣傳感器中的每一個接收各自的信號,所述信號指示由管道限定且與多個電化學電池的每一個的各自的頂部空間和由所述管道限定的出口區域之間流體連通的共用通氣口中的氫氣濃度;將來自所述一個或多個氫氣傳感器中的每一個的各自的信號與至少一個預定閾值進行比較;以及根據所述一個或多個氫氣傳感器中的每一個的各自的信號與所述至少一個預定閾值的比較,控制至少一個風扇,所述至少一個風扇與所述共用通氣口流體連通并是可操作的以使氣體沿所述共用通氣口移動并通過所述出口區域移出所述管道。
8、在某些實施方式中,所述至少一個預定閾值可對應于小于在預定溫度和預定壓力下空氣中氫氣的可燃性下限的氫氣濃度。所述至少一個預定閾值可包括例如第一預定閾值和第二預定閾值,所述第二預定閾值大于所述第一預定閾值,并且控制所述至少一個風扇包括:如果來自所述一個或多個氫氣傳感器中的任何一個的各自的信號介于所述第一預定閾值和所述第二預定閾值之間,則調整所述至少一個風扇的運行速度。例如,調整所述至少一個風扇的運行速度可包括:如果來自所述一個或多個氫氣傳感器中的任何一個的各自的信號介于所述第一預定閾值和所述第二預定閾值之間,則逐步增加所述至少一個風扇的運行速度。控制所述至少一個風扇可包括在一個或多個預定間隔定期啟動所述至少一個風扇。此外,或替代地,所述第一預定閾值可以是在預定溫度和預定壓力下空氣中氫氣的可燃性下限的12.5%。此外,或替代地,所述第二預定閾值可以是在預定溫度和預定壓力下空氣中氫氣的可燃性下限的25%。
9、在一些實施方式中,來自所述一個或多個氫氣傳感器中的至少一個的各自的信號可指示相對于通過所述至少一個風扇朝向所述管道的所述出口區域的氣流方向的所述至少一個風扇的上游的所述共用通氣口中的氫氣濃度。來自所述一個或多個氫氣傳感器中的至少一個的各自的信號可指示相對于通過所述至少一個風扇朝向所述管道的所述出口區域的氣流方向的在所述電化學電池的頂部空間至所述共用通氣口的流體偶聯的下游的所述共用通氣口中的氫氣濃度。
10、在某些實施方式中,來自所述一個或多個氫氣傳感器的各自的信號可包括確定所述一個或多個氫氣傳感器中的每一個是否在運行,并且控制所述至少一個風扇包括:如果所述一個或多個氫氣傳感器中的每一個被確定為沒在運行,則以額定運行速度的100%運行所述至少一個風扇。
11、在一些實施方式中,控制所述至少一個風扇可包括在所述管道的所述共用通氣口中形成真空壓力。