JP2006114359A - Method for operating redox flow battery - Google Patents

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Naohiro Inui
直浩 乾
Koichi Kinoshita
浩一 木下
Yasumitsu Tsutsui
康充 筒井
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an operation method of a redox flow battery for utilizing a battery capacity effectively regardless of a temperature, aging or the like by reducing a pump power loss and improving battery efficiency. <P>SOLUTION: A reference electrolyte flow rate Fx (litter/min) and a reference cell resistance value Rx (Ω) corresponding to an open voltage of a cell in charging and discharging are set to a computer for each open voltage. The computer is allowed to perform: a step for measuring a cell terminal voltage vx (V), an open voltage ex (V), a load current ix (A), and an electrolyte flow rate (1); a step for computing the measured cell resistance value rx (Ω) by the measured vx (V), ex (V), and ix (A) (2); and a step for comparing the reference cell resistance value Rx (Ω) corresponding to the measured ex (V) with the computed rx (Ω), and operating a circulation pump with a flow rate obtained by adding a prescribed setting value of the amount of change in the flow rate to the measured electrolyte flow rate when rx (Ω) is larger than Rx (Ω) (3). Consequently, an optimum electrolyte flow rate corresponding to the open voltage is controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、セルに電解液タンクから循環ポンプにより電解液を供給して充放電を行うレドックスフロー電池の運転方法に関するものである。   The present invention relates to a method for operating a redox flow battery in which a cell is charged and discharged by supplying an electrolyte from an electrolyte tank with a circulation pump.

レドックスフロー電池は、従来、負荷平準化や瞬低対策などとして利用されている。レドックスフロー電池の動作原理を図３に基づいて説明する。この電池は、イオン交換膜からなる隔膜101で正極セル100Aと負極セル100Bとに分離されたセル100を備える。正極セル100A、負極セル100Bにはそれぞれ正極電極102と負極電極103とを内蔵している。   The redox flow battery is conventionally used as a load leveling or a voltage drop countermeasure. The operation principle of the redox flow battery will be described with reference to FIG. This battery includes a cell 100 separated into a positive electrode cell 100A and a negative electrode cell 100B by a diaphragm 101 made of an ion exchange membrane. The positive electrode cell 100A and the negative electrode cell 100B each incorporate a positive electrode 102 and a negative electrode 103.

正極セル100Aには、正極電解液を貯留する正極タンク104Aが導管106Aを介して接続され、負極セル100Bには、負極電解液を貯留する負極タンク104Bが導管106Bを介して接続されている。導管106A,106Bの途中には、循環ポンプ105A、105Bが設けられており、これら導管106A,106Bを介して、各電解液がそれぞれのタンクとセルとの間で循環される。   A positive electrode tank 104A that stores a positive electrode electrolyte is connected to the positive electrode cell 100A via a conduit 106A, and a negative electrode tank 104B that stores a negative electrode electrolyte is connected to the negative electrode cell 100B via a conduit 106B. Circulation pumps 105A and 105B are provided in the middle of the conduits 106A and 106B, and the electrolytes are circulated between the tanks and the cells via the conduits 106A and 106B.

各極電解液にはバナジウムイオンなど原子価が変化するイオンの水溶液を用い、ポンプ105A、105Bで電解液を循環させながら、正極電極102、負極電極103におけるイオンの価数変化反応に伴って充放電を行う。例えば、バナジウムイオンを含む電解液を用いた場合、セル内で充放電時に生じる反応は次の通りである。   Each electrode electrolyte uses an aqueous solution of ions such as vanadium ions that change in valence. Discharge. For example, when an electrolytic solution containing vanadium ions is used, the reaction that occurs during charging and discharging in the cell is as follows.

正極：V4+→V5+＋e-（充電） V4+←V5+＋e-（放電）
負極：V3+＋e-→V2+（充電） V3+＋e-←V2+（放電）
また、上記レドックスフロー電池は、交流/直流変換器に接続させることにより、交流/直流変換器を介して、発電所などの充電対象や需要家などの放電対象と接続し、各対象に対して充放電を行う。 The positive electrode: V 4+ → V 5+ + e - ( charging) V 4+ ← V 5+ + e - ( discharge)
The negative electrode: V 3+ + e - → V 2+ ( charging) V 3+ + e - ← V 2+ ( discharge)
In addition, the redox flow battery is connected to an AC / DC converter and connected to a charging target such as a power plant or a discharging target such as a consumer via the AC / DC converter. Charge and discharge.

従来のレドックスフロー電池は、図４に示すように、所定の充電深度（開放電圧）の範囲等を段階的に設定し、各範囲に対応させて循環ポンプのモータ回転数を設定してポンプ流量（電解液流量）を調整している。このポンプ流量の調整は、手動または自動で切替えるようにしている（例えば、特許文献１参照）。   As shown in FIG. 4, a conventional redox flow battery sets a range of predetermined charging depth (open voltage), etc. in a stepwise manner, sets a motor speed of a circulation pump corresponding to each range, and sets a pump flow rate. (Electrolyte flow rate) is adjusted. The adjustment of the pump flow rate is switched manually or automatically (see, for example, Patent Document 1).

特開2003-142142号公報JP 2003-142142 A

レドックスフロー電池は、充電または放電を行う場合、図４の点線で示すように、各充電深度（開放電圧）に対応した必要流量で循環ポンプにより電解液をセルに供給することが望ましい。   When the redox flow battery is charged or discharged, it is desirable to supply the electrolytic solution to the cell by a circulation pump at a required flow rate corresponding to each charging depth (opening voltage) as shown by a dotted line in FIG.

しかしながら、従来のレドックスフロー電池は、図４に示すように、充電深度0%から満充電となる100%までの間で充電深度の範囲を段階的に複数に分け、これら充電深度の範囲ごとにポンプ流量を設定している。このとき、ポンプ流量は、各充電深度の範囲における最大充電深度に対応した必要流量とするか、またはこの必要流量に余裕を持たせた流量となるようにポンプ流量を設定している。   However, as shown in FIG. 4, the conventional redox flow battery divides the range of charge depth in stages from 0% charge depth to 100% full charge, and for each of these charge depth ranges. The pump flow rate is set. At this time, the pump flow rate is set to a required flow rate corresponding to the maximum charging depth in each charging depth range, or the pump flow rate is set to a flow rate with a margin for this required flow rate.

従来のレドックスフロー電池では、ポンプ流量の設定を、各充電深度の範囲において電解液流量を最も多く必要とする最大充電深度を基準に設定しているため、最大充電深度よりも小さい充電深度のときには、必要以上のポンプ流量となる。その結果、全体としてポンプ流量が過剰となり（図４に示すハッチング部分）、これに伴いポンプ動力損失が増大し、電池効率が低下するという問題がある。   In the conventional redox flow battery, the pump flow rate is set based on the maximum charge depth that requires the most electrolyte flow rate in each charge depth range, so when the charge depth is smaller than the maximum charge depth. The pump flow rate is higher than necessary. As a result, the pump flow rate becomes excessive as a whole (hatched portion shown in FIG. 4), and accordingly, there is a problem that the pump power loss increases and the battery efficiency decreases.

さらに、従来のレドックスフロー電池では、温度、経年劣化（セル抵抗増加）などが生じても、初期に設定したモータ回転数で循環ポンプが運転されるため、セル抵抗値が増大したまま電池を運転することとなり、電池容量を有効に活用できなかった。   Furthermore, with conventional redox flow batteries, the circulating pump is operated at the motor rotation speed set at the initial stage even if temperature, aging deterioration (cell resistance increase), etc. occur, so the battery is operated while the cell resistance value increases. As a result, the battery capacity could not be effectively utilized.

従って、本発明は、ポンプ動力損失の低減を図って電池効率を向上させ、温度、経年劣化等に関係なく、電池容量を有効に活用できるレドックスフロー電池の運転方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for operating a redox flow battery capable of reducing pump power loss to improve battery efficiency and effectively utilizing battery capacity regardless of temperature, aging deterioration, and the like. .

本発明のレドックスフロー電池の運転方法は、セルの開放電圧(非通電時の電圧)、端子電圧、負荷電流、電解液流量を常時検出し、これらの検出結果に基づいて充電深度（開放電圧）に対応する最適な電解液流量で循環ポンプを運転制御することで上記目的を達成する。   The operation method of the redox flow battery according to the present invention always detects the open circuit voltage (voltage when not energized), the terminal voltage, the load current, and the electrolyte flow rate, and the charging depth (open voltage) based on these detection results. The above-mentioned object is achieved by controlling the operation of the circulation pump with the optimum electrolyte flow rate corresponding to the above.

即ち、本発明のレドックスフロー電池の運転方法は、コンピュータに、充電・放電時におけるセルの開放電圧に応じた循環ポンプの基準電解液流量および基準セル抵抗値を開放電圧毎に設定しておき、以下のステップを行わせて、開放電圧に対応する最適な電解液流量で循環ポンプを運転させる制御を行う。
(1) セルの端子電圧、開放電圧、負荷電流、及び電解液流量を測定するステップ。
(2) 測定した端子電圧、開放電圧、負荷電流により測定セル抵抗値を演算するステップ。
(3) 測定開放電圧に対応する基準セル抵抗値と演算した測定セル抵抗値とを比較し、測定セル抵抗値が基準セル抵抗値より大きい場合、測定電解液流量に所定の流量変更量設定値を加算した流量で循環ポンプを運転し、基準セル抵抗値以下の場合、測定開放電圧に対応する基準電解液流量または測定電解液流量以下の所定流量で循環ポンプを運転するステップ。 That is, in the operation method of the redox flow battery of the present invention, the reference electrolyte flow rate and the reference cell resistance value of the circulation pump according to the open circuit voltage of the cell at the time of charging / discharging are set in the computer for each open circuit voltage. The following steps are performed to control the circulating pump to operate at an optimum electrolyte flow rate corresponding to the open circuit voltage.
(1) Measuring the cell terminal voltage, open circuit voltage, load current, and electrolyte flow rate.
(2) A step of calculating the measured cell resistance value from the measured terminal voltage, open circuit voltage, and load current.
(3) The reference cell resistance value corresponding to the measured open circuit voltage is compared with the calculated measured cell resistance value.If the measured cell resistance value is greater than the reference cell resistance value, the predetermined flow rate change amount setting value is set for the measured electrolyte flow rate. When the circulating pump is operated at a flow rate obtained by adding the reference cell resistance and the reference cell resistance value or less, the circulating pump is operated at a reference flow rate corresponding to the measurement open circuit voltage or a predetermined flow rate that is equal to or lower than the measured electrolyte flow rate.

以下、本発明をより詳しく説明する。本発明運転方法に利用するレドックスフロー電池は、負荷に接続されて充放電を行うレドックスフロー電池用のセル(主セル)と、各極の電解液を貯留する正極タンクと負極タンクと、セルと各タンクとを連結し、セルとタンクとの間で電解液を循環させる循環路とを備える構成が挙げられる。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The redox flow battery used in the operation method of the present invention includes a cell for a redox flow battery (main cell) that is connected to a load for charging and discharging, a positive electrode tank and a negative electrode tank that store an electrolyte solution of each electrode, and a cell. A configuration in which each tank is connected and a circulation path for circulating an electrolytic solution between the cell and the tank is included.

電解液の循環路としては、電解液が接触しても短絡などの事故が生じないように絶縁材料にて形成されたパイプ(導管)などを利用するとよい。循環路には、各タンクからセルに電解液を供給させるための循環ポンプを設けており、これら循環ポンプは、モータの回転数を調整することにより、電解液流量を調整できるようになっている。   As a circulation path for the electrolytic solution, a pipe (conduit) formed of an insulating material may be used so that an accident such as a short circuit does not occur even when the electrolytic solution contacts. The circulation path is provided with a circulation pump for supplying the electrolyte from each tank to the cell, and these circulation pumps can adjust the flow rate of the electrolyte by adjusting the number of rotations of the motor. .

上記電池用のセルとしては、隔膜を介して正極セルと負極セルとを備える構成が挙げられる。電解液としては、起電力が高く、エネルギー密度が大きく、電解液が単一元素系であるため正極電解液と負極電解液とが混合されても充電によって再生することができるといった多くの利点を有しているバナジウムイオン溶液が好適である。   Examples of the battery cell include a configuration including a positive electrode cell and a negative electrode cell through a diaphragm. The electrolytic solution has many advantages such as high electromotive force, large energy density, and since the electrolytic solution is a single element system, it can be regenerated by charging even if the positive and negative electrolytic solutions are mixed. The vanadium ion solution which has is suitable.

上記構成を備えるレドックスフロー電池は、交流/直流変換器に接続させ、交流/直流変換器を介して系統(発電所などの充電電力源、需要家などの放電対象(負荷))に接続させて、充放電を行えるようにしておく。   A redox flow battery having the above configuration is connected to an AC / DC converter and connected to a system (charging power source such as a power plant, discharge target (load) such as a consumer) via the AC / DC converter. Then, charge and discharge can be performed.

さらに、本発明では、記憶、演算、判定などの種々の処理を行うことが可能なコンピュータを利用して、循環ポンプのポンプ流量の制御を行う。具体的には、前記したステップを行うための所定の制御プログラム及び関係値データをコンピュータに予め入力しておき、コンピュータの命令に従い、循環ポンプのモータ回転数を制御して、ポンプ流量を調整する。   Furthermore, in the present invention, the pump flow rate of the circulation pump is controlled using a computer capable of performing various processes such as storage, calculation, and determination. Specifically, a predetermined control program and related value data for performing the above-described steps are input to a computer in advance, and the pump flow rate is adjusted by controlling the motor speed of the circulation pump in accordance with the computer command. .

まず、コンピュータ制御を行うにあたり、充電時と放電時のそれぞれについて、セルの開放電圧と電解液流量との関係、開放電圧とセル抵抗との関係を求め、各開放電圧に応じた循環ポンプの基準電解液流量Fx(リットル/min)および基準セル抵抗値Rx(Ω)を開放電圧毎に設定する。   First, when performing computer control, the relationship between the open circuit voltage and the electrolyte flow rate and the relationship between the open circuit voltage and the cell resistance are determined for each of charging and discharging, and the reference of the circulation pump corresponding to each open circuit voltage is obtained. The electrolyte flow rate Fx (liter / min) and the reference cell resistance value Rx (Ω) are set for each open circuit voltage.

開放電圧と電解液流量とは、一般に、開放電圧の値が高くなると電解液流量の値が比例して下がり、開放電圧とセル抵抗とは、開放電圧の値が高くなるとセル抵抗の値が比例して下がる関係にある。そして、例えば、電解液温度を使用範囲の最低温度に設定した場合、開放電圧ごとに、放電の場合は定格出力（例えば最大出力）、充電の場合は定格入力を発生するのに必要な最適流量（例えば最小流量）を求め、これら最適流量を開放電圧ごとの基準電解液流量Fx(リットル/min)とする。そして、これら基準電解液流量Fx(リットル/min)に対応するセル抵抗値を、基準セル抵抗値Rx(Ω)とする。これら設定値を関係値データとしてコンピュータの記憶手段に予め入力しておく。   In general, the open circuit voltage and the electrolyte flow rate are proportionally decreased as the open circuit voltage increases, and the open circuit voltage and the cell resistance are proportional to the cell resistance as the open circuit voltage increases. And have a relationship that goes down. And, for example, when the electrolyte temperature is set to the lowest temperature in the operating range, the optimum flow rate required to generate the rated output (for example, maximum output) for discharging and the rated input for charging for each open circuit voltage (For example, the minimum flow rate) is obtained, and the optimum flow rate is set as the reference electrolyte flow rate Fx (liter / min) for each open circuit voltage. The cell resistance value corresponding to the reference electrolyte flow rate Fx (liter / min) is defined as a reference cell resistance value Rx (Ω). These set values are input in advance into the storage means of the computer as related value data.

また、上記関係値データは、所定の出力ごとに、充電時と放電時のそれぞれについて、開放電圧に対応して設定される基準電解液流量Fx(リットル/min)及び基準セル抵抗値Rx(Ω)を設定しておいてもよい。また、上記関係値データは、所定の電解液温度ごとに、充電時と放電時のそれぞれについて、開放電圧に対応して設定される基準電解液流量Fx(リットル/min)及び基準セル抵抗値Rx(Ω)を設定しておいてもよい。   In addition, the above relational value data includes the reference electrolyte flow rate Fx (liter / min) and the reference cell resistance value Rx (Ω) set corresponding to the open-circuit voltage for each of the predetermined outputs at the time of charging and discharging. ) May be set. In addition, the above relational value data includes the reference electrolyte flow rate Fx (liter / min) and the reference cell resistance value Rx that are set corresponding to the open circuit voltage at each time of charging and discharging at each predetermined electrolyte temperature. (Ω) may be set.

レドックスフロー電池には、端子電圧の測定手段、開放電圧の測定手段、負荷電流の測定手段を設ける。端子電圧、負荷電流の測定手段としては、交流/直流変換器を利用することが好ましい。   The redox flow battery is provided with terminal voltage measuring means, open-circuit voltage measuring means, and load current measuring means. An AC / DC converter is preferably used as the terminal voltage and load current measuring means.

開放電圧の測定手段は、電圧を測定できるものであればよい。本発明では、通常の運転時において開放電圧を測定するため、通電状態においても非通電状態の電圧を測定できる構成としておく。具体的には、負荷に接続されて充放電を行う上記主セルとは別に開放電圧測定用のモニタセルを具えておくことが挙げられる。モニタセルは、上記主セルと同様の構成のものを別途設けてもよいし、主セルを構成するセルスタックの一部をモニタセルとして利用してもよい。   Any open-circuit voltage measuring means may be used as long as it can measure the voltage. In the present invention, since the open circuit voltage is measured during normal operation, the voltage in the non-energized state can be measured even in the energized state. Specifically, it is possible to provide a monitor cell for measuring an open-circuit voltage separately from the main cell connected to a load for charging and discharging. A monitor cell having the same configuration as that of the main cell may be separately provided, or a part of a cell stack constituting the main cell may be used as a monitor cell.

また、レドックスフロー電池運転中の電解液流量は、コンピュータにより駆動制御されている循環ポンプのモータ回転数から得られる。   Further, the electrolyte flow rate during operation of the redox flow battery is obtained from the motor rotation speed of the circulation pump that is driven and controlled by a computer.

関係値データを出力毎に設定する場合、出力は端子電圧と負荷電流から求めることができるので、運転中の出力は、測定端子電圧と測定負荷電流に基づいて求めることができる。   When the relationship value data is set for each output, the output can be obtained from the terminal voltage and the load current, so that the output during operation can be obtained based on the measurement terminal voltage and the measured load current.

関係値データを電解液温度毎に設定する場合は、レドックスフロー電池には、電解液温度を測定する測定手段を設ける。   When setting the relationship value data for each electrolyte temperature, the redox flow battery is provided with a measuring means for measuring the electrolyte temperature.

これら測定手段とコンピュータとは、測定結果(電気信号)を伝送する配線を介して連結させておく。また、コンピュータは、信号受信部に各測定手段からの電気信号が入力されるようにしておく。   These measurement means and the computer are connected via a wiring for transmitting a measurement result (electric signal). In addition, the computer is configured so that an electric signal from each measuring means is input to the signal receiving unit.

そして、セルの端子電圧vx(V)、開放電圧ex(V)、負荷電流ix(A)、及び電解液流量fx(リットル/min)を測定する第一ステップでは、前記測定手段からのデータおよびモータ回転数がコンピュータの記憶手段に記憶されるようにしておく。   Then, in the first step of measuring the cell terminal voltage vx (V), the open circuit voltage ex (V), the load current ix (A), and the electrolyte flow rate fx (liter / min), the data from the measurement means and The motor speed is stored in the storage means of the computer.

また、第一ステップを行うにあたり、ポンプ運転制御のスタート時における開放電圧ex(V)を測定手段で測定して、コンピュータは、記憶手段に記憶される関係値データから測定開放電圧ex(V)に対応する基準電解液流量Fx(リットル/min)を選択して初期のポンプ流量（初期電解液流量）Fs(リットル/min)を設定するようにしておくことが好ましい。   Further, in performing the first step, the open circuit voltage ex (V) at the start of the pump operation control is measured by the measuring unit, the computer calculates the measured open circuit voltage ex (V) from the relation value data stored in the storage unit It is preferable that an initial pump flow rate (initial electrolyte flow rate) Fs (liter / min) is set by selecting a reference electrolyte flow rate Fx (liter / min) corresponding to.

コンピュータは、この初期電解液流量Fs(リットル/min)で循環ポンプの運転を開始するように循環ポンプの駆動を制御し、随時、測定手段で測定されたセルの端子電圧vx(V)、開放電圧ex(V)、負荷電流ix(A)をコンピュータの記憶手段に入力するようにしておく。   The computer controls the operation of the circulation pump so as to start the operation of the circulation pump at this initial electrolyte flow rate Fs (liter / min), and the cell terminal voltage vx (V) measured by the measurement means is released at any time. The voltage ex (V) and the load current ix (A) are input to the storage means of the computer.

測定した端子電圧vx(V)、開放電圧ex(V)、負荷電流ix(A)により測定セル抵抗値rx(Ω)を演算する第二ステップは、コンピュータに備える演算手段により、測定端子電圧vx(V)と測定開放電圧ex(V)との差を求め、この電圧差を測定負荷電流ix(A)で割って測定セル抵抗値rx(Ω)を求めるようにする。   The second step of calculating the measured cell resistance value rx (Ω) from the measured terminal voltage vx (V), the open circuit voltage ex (V), and the load current ix (A) is performed by the calculation means provided in the computer. The difference between (V) and the measured open circuit voltage ex (V) is obtained, and this voltage difference is divided by the measured load current ix (A) to obtain the measured cell resistance value rx (Ω).

第三ステップにおける測定開放電圧ex(V)に対応する基準セル抵抗値Rx(Ω)と演算した測定セル抵抗値rx(Ω)との比較を行うにあたり、まず、コンピュータは、記憶手段に記憶される関係値データから、測定開放電圧ex(V)に対応した基準セル抵抗値Rx(Ω)を選択するようにしておく。   In comparing the reference cell resistance value Rx (Ω) corresponding to the measured open circuit voltage ex (V) in the third step with the calculated measured cell resistance value rx (Ω), the computer is first stored in the storage means. The reference cell resistance value Rx (Ω) corresponding to the measured open circuit voltage ex (V) is selected from the relationship value data.

次に、コンピュータの判定手段は、測定セル抵抗値rx(Ω)と、記憶手段から呼び出した基準セル抵抗値Rx(Ω)との大小関係を判定するようにしておく。具体的には、測定セル抵抗値rx(Ω)が基準セル抵抗値Rx(Ω)より大きい場合、セル抵抗値を下げるために、測定電解液流量fx(リットル/min)に所定の流量変更量設定値α(リットル/min)を加算した流量で循環ポンプを運転するという判定を行うようにしておく。   Next, the determination means of the computer determines the magnitude relationship between the measured cell resistance value rx (Ω) and the reference cell resistance value Rx (Ω) called from the storage means. Specifically, when the measured cell resistance value rx (Ω) is larger than the reference cell resistance value Rx (Ω), a predetermined flow rate change amount is added to the measured electrolyte flow rate fx (liter / min) in order to lower the cell resistance value. It is determined that the circulating pump is operated at a flow rate obtained by adding the set value α (liter / min).

一方、測定セル抵抗値rx(Ω)が基準セル抵抗値Rx(Ω)以下の場合、セル抵抗値が高くなっていないので、電解液流量を増やす必要がない。従って、この場合は、測定電解液流量fx(リットル/min)を維持させるか、流量が多すぎる場合には測定電解液流量fx(リットル/min)よりも少なくする。ただし、電解液流量がそのときの開放電圧ex(V)に対する基準電解液流量Fx(リットル/min)より少ない場合には、放電できなくなる虞があるので、基準電解液流量Fx(リットル/min)とする必要がある。そこで、測定開放電圧ex(V)に対応する基準電解液流量Fx(リットル/min)か、または、測定電解液流量fx(リットル/min)以下の所定流量で循環ポンプを運転すると判定するようにしておく。   On the other hand, when the measured cell resistance value rx (Ω) is less than or equal to the reference cell resistance value Rx (Ω), the cell resistance value does not increase, and therefore there is no need to increase the electrolyte flow rate. Therefore, in this case, the measured electrolyte flow rate fx (liter / min) is maintained, or if the flow rate is too high, the measured electrolyte flow rate fx (liter / min) is decreased. However, if the electrolyte flow rate is lower than the reference electrolyte flow rate Fx (liter / min) with respect to the open circuit voltage ex (V) at that time, there is a possibility that discharging may not be possible, so the reference electrolyte flow rate Fx (liter / min) It is necessary to. Therefore, it is determined that the circulating pump is operated at a reference flow rate Fx (liter / min) corresponding to the measurement open circuit voltage ex (V) or a predetermined flow rate not higher than the measurement electrolyte flow rate fx (liter / min). Keep it.

具体的には、前記第三ステップは、測定セル抵抗値rx(Ω)が基準セル抵抗値Rx(Ω)以下の場合、コンピュータの判定手段は、基準電解液流量Fx(リットル/min)と測定電解液流量fx(リットル/min)との大小関係を判定するようにしておくことが好ましい。   Specifically, in the third step, when the measurement cell resistance value rx (Ω) is less than or equal to the reference cell resistance value Rx (Ω), the computer determination means measures the reference electrolyte flow rate Fx (liter / min) and It is preferable to determine the magnitude relationship with the electrolyte flow rate fx (liter / min).

この大小関係の判定で、測定電解液流量fx(リットル/min)が基準電解液流量Fx(リットル/min)以下と判定された場合、コンピュータの判定手段は、放電ができなくなるのを防止するために、この基準電解液流量Fx(リットル/min)で循環ポンプを運転すると判定するようにしておく。一方、測定電解液流量fx(リットル/min)が基準電解液流量Fx(リットル/min)より大きい場合は、コンピュータの判定手段は、基準セル抵抗値Rx(Ω)から測定セル抵抗値rx(Ω)を減じた値（Rx-rx）と所定の抵抗判別設定値δ(Ω)との大小関係を判定するようにしておく。   If the measured electrolyte flow rate fx (liters / min) is determined to be equal to or less than the reference electrolyte flow rate Fx (liters / min) in this magnitude relationship determination, the computer determination means prevents the discharge from becoming impossible. In addition, it is determined that the circulation pump is operated at the reference electrolyte flow rate Fx (liter / min). On the other hand, when the measured electrolyte flow rate fx (liter / min) is larger than the reference electrolyte flow rate Fx (liter / min), the computer determination means determines the measured cell resistance value rx (Ω from the reference cell resistance value Rx (Ω). ) Is subtracted from the value (Rx−rx) and a predetermined resistance discrimination setting value δ (Ω).

そして、（Rx-rx）値と抵抗判別設定値δ(Ω)の大小関係の判定で、（Rx-rx）値が、抵抗判別設定値δ(Ω)より大きい場合には、コンピュータの判定手段は、測定電解液流量fx(リットル/min)から所定の流量変更量設定値α(リットル/min)を減じた流量で循環ポンプを運転すると判定するようにしておく。一方、所定の抵抗判別設定値δ(Ω)以下の場合には、コンピュータの判定手段は、測定電解液流量fx(リットル/min)で循環ポンプの運転すると判定するようにしておく。   If the (Rx-rx) value is greater than the resistance discrimination setting value δ (Ω) in the determination of the magnitude relationship between the (Rx-rx) value and the resistance discrimination setting value δ (Ω), the computer determination means Is determined to operate the circulation pump at a flow rate obtained by subtracting a predetermined flow rate change amount set value α (liter / min) from the measured electrolyte flow rate fx (liter / min). On the other hand, if it is equal to or less than the predetermined resistance discrimination set value δ (Ω), the judgment means of the computer judges that the circulating pump is operated at the measured electrolyte flow rate fx (liter / min).

なお、コンピュータの他、上記のような記憶、演算、判定などの種々の処理を行える処理装置を利用してもよい。   In addition to the computer, a processing device that can perform various processes such as storage, calculation, and determination as described above may be used.

本発明のレドックスフロー電池の運転方法によれば、測定開放電圧ex(V)に応じた電解液流量で循環ポンプを運転できるので、温度、経年劣化等に関係なく、電池容量を有効に活用できる。さらに、測定開放電圧ex(V)に応じた電解液流量で循環ポンプを運転できるので、ポンプ動力損失の低減を図り、電池効率を向上できる。   According to the operation method of the redox flow battery of the present invention, since the circulation pump can be operated at an electrolyte flow rate corresponding to the measurement open circuit voltage ex (V), the battery capacity can be effectively utilized regardless of temperature, aging deterioration, and the like. . Furthermore, since the circulation pump can be operated at an electrolyte flow rate corresponding to the measured open circuit voltage ex (V), the pump power loss can be reduced and the battery efficiency can be improved.

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明運転方法を適用する負荷標準化タイプのレドックスフロー電池の概略構成図である。このレドックスフロー電池1は、セルスタック2と、正極電解液を貯留する正極電解液タンク3aと、負極電解液を貯留する負極電解液タンク3bと、セルスタック2と各タンク3a,3bとを連結する導管4a,4b,5a,5bとを備える。   Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a load standardization type redox flow battery to which the operation method of the present invention is applied. This redox flow battery 1 connects a cell stack 2, a positive electrode electrolyte tank 3a for storing a positive electrode electrolyte, a negative electrode electrolyte tank 3b for storing a negative electrode electrolyte, and a cell stack 2 and each of the tanks 3a and 3b. Conduits 4a, 4b, 5a, 5b.

本実施形態では、セルスタック2と正極電解液タンク3aとを正極電解液循環路となる導管4a,5aで接続し、セルスタック2と負極電解液タンク3bとを負極電解液循環路となる導管4b、5bで接続する。従って、セルスタック2と正極電解液タンク3aとの間を導管4a,5aを介して正極電解液が循環され、セルスタック2と負極電解液タンク3bとの間を導管4b,5bを介して負極電解液が循環される。   In this embodiment, the cell stack 2 and the positive electrode electrolyte tank 3a are connected by the conduits 4a and 5a serving as the positive electrode electrolyte circuit, and the cell stack 2 and the negative electrode electrolyte tank 3b are connected to the cell serving as the negative electrode electrolyte circuit. Connect with 4b and 5b. Accordingly, the positive electrode electrolyte is circulated between the cell stack 2 and the positive electrode electrolyte tank 3a via the conduits 4a and 5a, and the negative electrode is connected between the cell stack 2 and the negative electrode electrolyte tank 3b via the conduits 4b and 5b. The electrolyte is circulated.

また、セルスタック2に所定の電解液量を供給できるように供給用の導管4a,4bには、それぞれ循環ポンプ6a,6bを備える。循環ポンプ6a,6bの流量の調整は、ポンプのモータ回転数を調整することにより行う。   Further, the supply conduits 4a and 4b are respectively provided with circulation pumps 6a and 6b so that a predetermined amount of electrolyte can be supplied to the cell stack 2. The flow rate of the circulation pumps 6a and 6b is adjusted by adjusting the motor speed of the pump.

セルスタック2は、レドックスフロー電池用のセルを複数積層させた積層体構造であり、通常の運転に使用する主セル2aと、開放電圧を測定するためのモニタセル2bとを備える。   The cell stack 2 has a stacked structure in which a plurality of cells for redox flow batteries are stacked, and includes a main cell 2a used for normal operation and a monitor cell 2b for measuring an open circuit voltage.

主セル2aは、交流/直流変換器11に接続され、交流/直流変換器11を介して、発電所などの充電対象や需要家などの放電対象といった系統に接続される。   The main cell 2a is connected to an AC / DC converter 11, and is connected via the AC / DC converter 11 to a system such as a charging target such as a power plant or a discharging target such as a consumer.

モニタセル2bは、主セル2aと共通して各極の電解液が輸送されるセルであり、系統に接続されず、充放電に用いられないセルである。即ち、このモニタセル2bは、常時非通電状態となる。   The monitor cell 2b is a cell through which the electrolyte solution of each electrode is transported in common with the main cell 2a, and is not connected to the system and is not used for charging / discharging. That is, the monitor cell 2b is always in a non-energized state.

主セル2a、モニタセル2bを構成するセルの基本的構成は、図３に示すセル100と同様であり、イオン交換膜(隔膜)により正極セルと負極セルとに分離され、正極セルに正極電極、負極セルに負極電極を内蔵し、各電極にそれぞれ正極電解液、負極電解液が供給される。本例では、正極電解液にV5+を含む溶液、負極電解液にV2+を含む溶液を用いた。 The basic configuration of the cells constituting the main cell 2a and the monitor cell 2b is the same as that of the cell 100 shown in FIG. 3, and is separated into a positive electrode cell and a negative electrode cell by an ion exchange membrane (diaphragm). A negative electrode is built in the negative electrode cell, and a positive electrode electrolyte and a negative electrode electrolyte are supplied to each electrode. In this example, a solution containing V 5+ was used as the positive electrode electrolyte, and a solution containing V 2+ was used as the negative electrode electrolyte.

上記交流/直流変換器11は、主セル2aの端子電圧vx(V)、負荷電流ix(A)が測定できる測定手段(図示せず)を具えているものを用い、各測定手段からの測定結果がコンピュータ20に伝送されるように配線を介してコンピュータ20に接続される。   The AC / DC converter 11 is provided with measuring means (not shown) capable of measuring the terminal voltage vx (V) and load current ix (A) of the main cell 2a, and measured from each measuring means. The result is connected to the computer 20 via wiring so that the result is transmitted to the computer 20.

モニタセル2bには、開放電圧ex(V)を測定するべく電圧測定手段12を接続させ、この電圧測定手段12は、測定結果がコンピュータ20に伝送されるように配線を介してコンピュータ20に接続される。   The monitor cell 2b is connected to voltage measuring means 12 for measuring the open circuit voltage ex (V), and this voltage measuring means 12 is connected to the computer 20 via wiring so that the measurement result is transmitted to the computer 20. The

なお、本例では、コンピュータ20にて交流/直流変換器11を制御して、外部からの充電、外部への放電を制御する。また、循環ポンプ6a,6bもコンピュータ20に配線を介して接続させており、コンピュータ20にて循環ポンプ6a,6bの駆動も制御する。本例においてコンピュータ20は、記憶、演算、判定などの種々の処理が行える公知のものを用いている。   In this example, the computer 20 controls the AC / DC converter 11 to control external charging and external discharging. The circulation pumps 6a and 6b are also connected to the computer 20 via wiring, and the computer 20 controls the driving of the circulation pumps 6a and 6b. In this example, the computer 20 uses a known computer that can perform various processes such as storage, calculation, and determination.

上記構成を備えるレドックスフロー電池において、運転中の開放電圧ex(V)に応じた必要電解液流量でポンプを運転制御する本発明運転方法を具体的に説明する。図２は、本発明レドックスフロー電池の運転方法の制御手順を示すフローチャートである。   In the redox flow battery having the above-described configuration, the operation method of the present invention in which the operation of the pump is controlled at the required electrolyte flow rate corresponding to the open circuit voltage ex (V) during operation will be specifically described. FIG. 2 is a flowchart showing a control procedure of the operation method of the redox flow battery of the present invention.

本実施形態は、交流/直流変換器に備える測定手段により、端子電圧vx(V)及び負荷電流ix(A)を、電圧測定手段により開放電圧ex(V)を常時測定し、コンピュータに入力させる構成としている。レドックスフロー電池運転中の電解液流量fx(リットル/min)は、コンピュータにより駆動制御されている循環ポンプのモータ回転数から得る。   In the present embodiment, the terminal voltage vx (V) and the load current ix (A) are constantly measured by the measuring means provided in the AC / DC converter, and the open voltage ex (V) is constantly measured by the voltage measuring means, and input to the computer. It is configured. The electrolyte flow rate fx (liter / min) during operation of the redox flow battery is obtained from the motor rotation speed of the circulation pump that is driven and controlled by a computer.

まず、コンピュータ制御を行うにあたり、本実施形態では、充電時と放電時のそれぞれについて、セルの開放電圧と電解液流量との関係、開放電圧とセル抵抗との関係を求め、各開放電圧に応じた循環ポンプの基準電解液流量Fx(リットル/min)および基準セル抵抗値Rx(Ω)を開放電圧毎に設定する。これら設定値を関係値データとしてコンピュータの記憶手段に予め入力しておく。   First, when performing computer control, in this embodiment, for each of charging and discharging, the relationship between the open circuit voltage of the cell and the flow rate of the electrolyte, the relationship between the open circuit voltage and the cell resistance is obtained, and according to each open circuit voltage. The reference electrolyte flow rate Fx (liter / min) and the reference cell resistance value Rx (Ω) of the circulating pump are set for each open circuit voltage. These set values are input in advance into the storage means of the computer as related value data.

そして、本発明運転方法は、まず、電圧測定手段により開放電圧ex(V)を測定し(ステップS1)、測定結果(電気信号)はコンピュータの信号受信部に入力されるようにする。このとき、コンピュータは、入力された電気信号を開放電圧ex(V)に読み替え、記憶手段に一時的に保存しておく。   In the operation method of the present invention, first, the open circuit voltage ex (V) is measured by the voltage measuring means (step S1), and the measurement result (electrical signal) is input to the signal receiving unit of the computer. At this time, the computer replaces the input electrical signal with the open circuit voltage ex (V) and temporarily stores it in the storage means.

コンピュータの照合決定手段は、記憶手段に保存されている開放電圧と電解液流量との関係値データを呼び出し、測定開放電圧ex(V)に照らし合わせて、ポンプ運転初期の初期基準電解液流量Fs(リットル/min)を決定する(ステップS2)。そして、この初期基準電解液流量Fs(リットル/min)で循環ポンプの運転を開始する(ステップS3)。   The collation determination means of the computer calls the relation value data between the open circuit voltage and the electrolyte flow rate stored in the storage means, and compares it with the measured open circuit voltage ex (V), and the initial reference electrolyte flow rate Fs at the initial stage of pump operation. (L / min) is determined (step S2). Then, the operation of the circulation pump is started at the initial reference electrolyte flow rate Fs (liter / min) (step S3).

次に、交流/直流変換器の測定手段により端子電圧vx(V)、負荷電流ix(A)を測定し、電圧測定手段により開放電圧ex(V)を測定し、ポンプのモータ回転数より電解液流量fx(リットル/min)を測定する(ステップS4)。測定結果はコンピュータの記憶手段に一時的に保存しておく。   Next, the terminal voltage vx (V) and load current ix (A) are measured by the measuring means of the AC / DC converter, the open voltage ex (V) is measured by the voltage measuring means, and electrolysis is performed from the motor speed of the pump. The liquid flow rate fx (liter / min) is measured (step S4). The measurement result is temporarily stored in the storage means of the computer.

コンピュータの演算手段は、測定した端子電圧vx(V)と開放電圧ex(V)との差を負荷電流ix(A)で割って、測定セル抵抗値rx(Ω)=｜vx-ex｜/ixを演算する(ステップS5)。   The computing means of the computer divides the difference between the measured terminal voltage vx (V) and the open circuit voltage ex (V) by the load current ix (A), and the measured cell resistance value rx (Ω) = | vx-ex | / ix is calculated (step S5).

コンピュータの照合決定手段は、記憶手段から、保存されているステップS4で測定した測定開放電圧ex(V)を引出すとともに(ステップS6)、開放電圧とセル抵抗値との関係値データを呼び出し、関係値データから測定開放電圧ex(V)に対応する基準セル抵抗値Rx(Ω)を選択する(ステップS7)。   The computer verification determination means draws out the measured open circuit voltage ex (V) measured in step S4 from the storage means (step S6), and calls the relation value data between the open circuit voltage and the cell resistance value, A reference cell resistance value Rx (Ω) corresponding to the measured open circuit voltage ex (V) is selected from the value data (step S7).

次に、コンピュータの判定手段は、選択した基準セル抵抗値Rx(Ω)と測定セル抵抗値rx(Ω)との大小関係を判定する(ステップS8)。   Next, the determination means of the computer determines the magnitude relationship between the selected reference cell resistance value Rx (Ω) and the measured cell resistance value rx (Ω) (step S8).

測定セル抵抗値rx(Ω)が基準セル抵抗値Rx(Ω)より大きい場合、セル抵抗値を下げる必要がある。本実施形態では、コンピュータの記憶手段に予め所定の流量変更量設定値α(リットル/min)を入力しておき、コンピュータの判定手段は、この流量変更量設定値α(リットル/min)を記憶手段から呼び出し(ステップS9)、測定電解液流量fx(リットル/min)に流量変更量設定値α(リットル/min)を加算した流量で循環ポンプを運転する決定を行う(ステップS10)。   When the measured cell resistance value rx (Ω) is larger than the reference cell resistance value Rx (Ω), the cell resistance value needs to be lowered. In this embodiment, a predetermined flow rate change amount set value α (liter / min) is input in advance to the storage means of the computer, and the computer determination means stores this flow rate change amount set value α (liter / min). It is called from the means (step S9), and a decision is made to operate the circulation pump at a flow rate obtained by adding the flow rate change amount set value α (liter / min) to the measured electrolyte flow rate fx (liter / min) (step S10).

一方、測定セル抵抗値rx(Ω)が基準セル抵抗値Rx(Ω)以下の場合、セル抵抗値が高くなっていないので、電解液流量を増やす必要がない。そこで、本実施形態では、コンピュータの判定手段は、測定電解液流量を維持させるか、測定電解液流量よりも少なくするか、または、基準電解液流量Fx(リットル/min)とするかを判定する。   On the other hand, when the measured cell resistance value rx (Ω) is less than or equal to the reference cell resistance value Rx (Ω), the cell resistance value does not increase, and therefore there is no need to increase the electrolyte flow rate. Therefore, in this embodiment, the determination means of the computer determines whether to maintain the measured electrolyte flow rate, to make it lower than the measured electrolyte flow rate, or to set the reference electrolyte flow rate Fx (liter / min). .

まず、コンピュータの照合決定手段において、開放電圧と電解液流量との関係値データを呼び出し、関係値データから測定開放電圧ex(V)に対応する基準電解液流量Fx(リットル/min)を決定する(ステップS11)。   First, in the computer verification determining means, the relation value data between the open circuit voltage and the electrolyte flow rate is called, and the reference electrolyte flow rate Fx (liter / min) corresponding to the measured open circuit voltage ex (V) is determined from the relation value data. (Step S11).

次に、コンピュータの判定手段は、選択した基準電解液流量Fx(リットル/min)と測定電解液流量fx(リットル/min)との大小関係を判定する(ステップS12)。   Next, the determination means of the computer determines the magnitude relationship between the selected reference electrolyte flow rate Fx (liter / min) and the measured electrolyte flow rate fx (liter / min) (step S12).

この大小関係の判定で、測定電解液流量fx(リットル/min)が基準電解液流量Fx(リットル/min)以下と判定された場合、コンピュータの判定手段は、放電ができなくなるのを防止するために、この基準電解液流量Fx(リットル/min)で循環ポンプを運転すると判定する(ステップS13)。   If the measured electrolyte flow rate fx (liters / min) is determined to be equal to or less than the reference electrolyte flow rate Fx (liters / min) in this magnitude relationship determination, the computer determination means prevents the discharge from becoming impossible. Then, it is determined that the circulation pump is operated at this reference electrolyte flow rate Fx (liter / min) (step S13).

一方、測定電解液流量fx(リットル/min)が基準電解液流量Fx(リットル/min)より大きい場合は、まず、コンピュータの判定手段は、所定の抵抗判別設定値δ(Ω)を記憶手段から呼び出す(ステップS14)。本実施形態では、コンピュータの記憶手段に予め抵抗判別設定値δ(Ω)を入力しておく。   On the other hand, when the measured electrolyte flow rate fx (liter / min) is larger than the reference electrolyte flow rate Fx (liter / min), first, the computer determination means uses a predetermined resistance determination set value δ (Ω) from the storage means. Call (step S14). In this embodiment, the resistance determination set value δ (Ω) is input in advance to the storage means of the computer.

コンピュータの判定手段は、基準セル抵抗値Rx(Ω)から測定セル抵抗値rx(Ω)を減じた値(Rx-rx)と所定の抵抗判別設定値δ(Ω)との大小関係を判定する(ステップS15)。   The determination means of the computer determines the magnitude relationship between a value (Rx-rx) obtained by subtracting the measured cell resistance value rx (Ω) from the reference cell resistance value Rx (Ω) and a predetermined resistance discrimination setting value δ (Ω) (Step S15).

(Rx-rx)値が、抵抗判別設定値δ(Ω)より大きい場合には、コンピュータの判定手段は、流量変更量設定値α(リットル/min)を記憶手段から呼び出す(ステップS9)。そして、コンピュータの判定手段は、測定電解液流量fx(リットル/min)から所定の流量変更量設定値α(リットル/min)を減じた流量で循環ポンプを運転する決定を行う(ステップS16)。   When the (Rx−rx) value is larger than the resistance determination set value Δ (Ω), the determination unit of the computer calls the flow rate change amount set value α (liter / min) from the storage unit (step S9). Then, the determination means of the computer determines to operate the circulation pump at a flow rate obtained by subtracting a predetermined flow rate change amount set value α (liter / min) from the measured electrolyte flow rate fx (liter / min) (step S16).

一方、(Rx-rx)値が、抵抗判別設定値δ(Ω)以下の場合には、コンピュータの判定手段は、測定電解液流量fx(リットル/min)で循環ポンプを運転する判定を行う(ステップS17)。   On the other hand, when the (Rx-rx) value is equal to or less than the resistance determination set value δ (Ω), the computer determination means determines to operate the circulation pump at the measured electrolyte flow rate fx (liter / min) ( Step S17).

本実施形態では、コンピュータの判定手段は、ステップS10、ステップS13、ステップS16、ステップS17まで行うと、充電運転または放電運転を継続するか否かを判定し(ステップS18)、継続する場合は、ステップS4に戻ってステップS4以降の手順を繰り返し、継続しない場合は、運転を終了する。本実施形態では、充電運転または放電運転は、所定の運転時間を設定しており、コンピュータの判定手段は、この運転時間が経過したか否かで運転を継続するか否かを判定する。   In this embodiment, the determination means of the computer determines whether or not to continue the charge operation or the discharge operation after performing Step S10, Step S13, Step S16 and Step S17 (Step S18). Returning to step S4, the procedure from step S4 is repeated and if not continued, the operation is terminated. In the present embodiment, a predetermined operation time is set for the charge operation or the discharge operation, and the determination unit of the computer determines whether or not to continue the operation depending on whether or not this operation time has elapsed.

上記構成を備える本発明のレドックスフロー電池の運転方法によれば、セルの開放電圧およびセルの内部抵抗に応じて電解液流量を最適な必要流量に調整できるので、過剰な電解液流量となることなく、ポンプ動力損失を低減して電池効率を向上できる。さらに、温度、経年劣化等に応じてセル抵抗値を適切な値となるように調整できるもので、電池容量の有効活用が図れる。   According to the operation method of the redox flow battery of the present invention having the above configuration, the electrolyte flow rate can be adjusted to the optimum required flow rate according to the open circuit voltage of the cell and the internal resistance of the cell. In addition, battery power can be improved by reducing pump power loss. Furthermore, the cell resistance value can be adjusted to an appropriate value according to temperature, aging deterioration, etc., and the battery capacity can be effectively utilized.

本発明は、特に負荷平準化用のレドックスフロー電池の運転に利用することが好適である。   The present invention is particularly suitable for use in the operation of a redox flow battery for load leveling.

本発明の実施形態に係るレドックスフロー電池の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the redox flow battery which concerns on embodiment of this invention. 本発明に係る本発明レドックスフロー電池の運転方法の制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control procedure of the operating method of this invention redox flow battery which concerns on this invention. レドックスフロー電池の動作原理の説明図である。It is explanatory drawing of the principle of operation of a redox flow battery. レドックスフロー電池の充電深度（開放電圧）とポンプ流量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the charge depth (open circuit voltage) of a redox flow battery, and a pump flow rate.

符号の説明Explanation of symbols

1 レドックスフロー電池 11 交流／直流変換器
2 セルスタック 2a 主セル 2b モニタセル
3a 正極電解液タンク 3b 負極電解液タンク
4a,4b,5a,5b 導管 6a,6b 循環ポンプ
20 コンピュータ
100 セル 100A 正極セル 100B 負極セル
101 隔膜 102 正極電極 103 負極電極
104A 正極タンク 104B 負極タンク
105A,105B ポンプ 106A,106B 導管 1 Redox flow battery 11 AC / DC converter
2 cell stack 2a Main cell 2b Monitor cell
3a Cathode electrolyte tank 3b Cathode electrolyte tank
4a, 4b, 5a, 5b Pipe 6a, 6b Circulation pump
20 computers
100 cells 100A positive electrode cell 100B negative electrode cell
101 Diaphragm 102 Positive electrode 103 Negative electrode
104A Positive tank 104B Negative tank
105A, 105B Pump 106A, 106B Conduit

Claims (4)

セルに電解液タンクから循環ポンプにより電解液を供給して充放電を行うレドックスフロー電池の運転方法であって、
コンピュータに、充電・放電時におけるセルの開放電圧に応じた循環ポンプの基準電解液流量および基準セル抵抗値を開放電圧毎に設定しておき、以下のステップを行わせて、開放電圧に応じた最適な循環ポンプによる電解液流量を制御することを特徴とするレドックスフロー電池の運転方法。
1. セルの端子電圧、開放電圧、負荷電流、及び電解液流量を測定するステップ
2. 測定した端子電圧、開放電圧、負荷電流により測定セル抵抗値を演算するステップ
3. 測定開放電圧に対応する基準セル抵抗値と演算した測定セル抵抗値とを比較し、測定セル抵抗値が基準セル抵抗値より大きい場合、測定電解液流量に所定の流量変更量設定値を加算した流量で循環ポンプを運転し、基準セル抵抗値以下の場合、測定開放電圧に対応する基準電解液流量または測定電解液流量以下の所定流量で循環ポンプを運転するステップ An operation method of a redox flow battery in which charging and discharging is performed by supplying an electrolytic solution from an electrolytic solution tank to a cell with a circulation pump,
Set the reference electrolyte flow rate and the reference cell resistance value of the circulation pump according to the open circuit voltage of the cell at the time of charging / discharging for each open voltage, and perform the following steps to set the computer according to the open voltage. A method for operating a redox flow battery, characterized in that an electrolyte flow rate is controlled by an optimum circulation pump.
1. Measuring cell terminal voltage, open circuit voltage, load current, and electrolyte flow rate
2. Step to calculate the measured cell resistance value based on the measured terminal voltage, open circuit voltage, and load current
3. Compare the reference cell resistance value corresponding to the measured open circuit voltage with the calculated measured cell resistance value. If the measured cell resistance value is greater than the reference cell resistance value, set the specified flow rate change amount setting value to the measured electrolyte flow rate. A step of operating the circulation pump at a predetermined flow rate that is equal to or lower than the reference electrolyte flow rate corresponding to the measurement open circuit voltage or the measurement electrolyte flow rate when the circulation pump is operated at the added flow rate and the reference cell resistance value or less. 請求項１に記載のレドックスフロー電池の運転方法における前記ステップ3は、
測定セル抵抗値が基準セル抵抗値以下の場合、基準電解液流量と測定電解液流量とを比較し、測定電解液流量が基準電解液流量以下の場合、この基準電解液流量で循環ポンプを運転し、基準電解液流量より大きい場合、基準セル抵抗値から測定セル抵抗値を減じた値と所定の抵抗判別設定値とを比較して、基準セル抵抗値から測定セル抵抗値を減じた値が、所定の抵抗判別設定値より大きい場合、測定電解液流量から所定の流量変更量設定値を減じた流量で循環ポンプを運転し、所定の抵抗判別設定値以下の場合、測定電解液流量で循環ポンプの運転を行うことを特徴とするレドックスフロー電池の運転方法。 The step 3 in the operating method of the redox flow battery according to claim 1 comprises:
When the measured cell resistance value is less than or equal to the reference cell resistance value, the reference electrolyte flow rate is compared with the measured electrolyte flow rate. When the measured electrolyte flow rate is less than or equal to the reference electrolyte flow rate, the circulation pump is operated at this reference electrolyte flow rate. If the flow rate is larger than the reference electrolyte flow rate, the value obtained by subtracting the measured cell resistance value from the reference cell resistance value is compared with a predetermined resistance discrimination setting value, and the value obtained by subtracting the measured cell resistance value from the reference cell resistance value is When the resistance determination value is larger than the predetermined resistance discrimination setting value, the circulating pump is operated at a flow rate obtained by subtracting the predetermined flow rate change amount setting value from the measured electrolyte flow rate. A method for operating a redox flow battery, wherein the pump is operated. 開放電圧に対応して設定される基準電解液流量及び基準セル抵抗値を所定の出力ごとに設定していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレドックスフロー電池の運転方法。   The method for operating a redox flow battery according to claim 1 or 2, wherein a reference electrolyte flow rate and a reference cell resistance value set corresponding to the open circuit voltage are set for each predetermined output. 開放電圧に対応して設定される基準電解液流量及び基準セル抵抗値を所定の電解液温度ごとに設定していることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のレドックスフロー電池の運転方法。   4. The redox flow according to claim 1, wherein a reference electrolyte flow rate and a reference cell resistance value set corresponding to an open circuit voltage are set for each predetermined electrolyte temperature. Battery operation method.
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