本实用新型涉及液流电池技术领域，尤其涉及一种钒电池系统中的电堆与延长支管的组合模块。
背景技术：
由于可再生能源具有随机性、波动性、不可调控等自然属性，接入电网后进而引发电网电压和频率的波动，影响电网的安全、稳定运行，电网对大规模新能源的消纳问题也面临越来越严峻的挑战。通过引入全钒液流电池，可以有效提高电力系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动、降低用电成本、提高电力设备利用率等，促进可再生能源的并网和使用。
全钒液流电池，是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。由于其具有容量高、容量配置灵活、循环寿命长、安全环保等特点，现在广泛应用于风光互补、削峰填谷、智能微网、应急电源等领域。
在全钒液流电池的应用中，大规模储能液流电池体系由多个电堆串并联构成，其中每个电堆又由固定个数的单电池组成，其电解液通过输液总管统一供应，再逐级分配到各支管，这种电解液供应方式会在电堆中引起旁路电流。旁路电流不仅会降低系统的能量效率，也会危及整个电池系统的安全。所以如何减小甚至消除旁路电流对钒电池的应用有着重要的意义。研究表明，减小旁路电流的有效方案有：1.在满足流量前提下，减小管径，延长管长度；2.减小单电池个数；3.调控有效电路通路的电阻与旁路电流管路的电阻比例。
中国专利公开号为cn103354294a公开了一种液流电池系统管道结构，用于电解液进出电堆的管路均由管路分配部和管路延长部组成，管路分配部包括主管路和至少一级分支管路，所述主管路和所述分支管路呈一分二、二分四、四分八的2n型结构。该方案通过管路延长部的长度(1-15m)，提高支路电阻，减小电堆与电堆之间产生的漏电电流。管路的长度越长，管路阻力越大，需要泵的扬程也越大，同时管路电阻越大，产生的漏电电流越小。该方案这种配管适用于进、出液口分布在电堆同一侧面的电堆结构，并且由于该方案通过延长进堆、出堆的支管长度减小旁路电流，增加了配管的复杂性，管道密封可靠性降低，系统的泵功耗增加，降低了系统的能量效率，同时还要额外制作管路支架。
中国专利公开号为cn204011563u公开了一种钒电池用管路系统，该管路系统在主路管上设有多个支路管，通过调整管路的分布位置使整个管路系统在结构简单的情况下尽可能延长支管路长度，增加管路电阻，减小钒电池系统的旁路电流。该方案存在以下缺点1.电堆进堆管路、出堆管路延长部分分布在电堆的正上方和正下方，延长管需要等电堆固定在电池架上才能进行安装，对于具有多个电堆、多层布置的系统，电堆固定后，上下空间都比较小，延长管的安装十分不方便，假设电堆出现故障，需要维护，电堆也不方便移出来；2.延长管的固定需要在电池架上设计管支架，会增加系统的整体尺寸；3.不适于模块化生产。
中国专利公开号为cn208849011u公开了液流电池系统，该系统的各液流电池进液板其上成型有位于进液口与出液口间的进液管，进液管被曲折和/或分支设置而使得电解液于进液板其上的流程，由距离固定的进液口与出液口间被曲折的进液管所延长。该系统加工方式复杂，成本较高，密封可靠性低；又由于该系统的进液板安装在电堆内部，一旦进液板上内嵌的管道密封出现问题，从外面不易发现，对电池会造成很大损害，维修需要将整个电堆拆开，十分不便。
因此，亟需开发一种既能减小旁路电流、结构简单、拆装维修方便、可靠性高的电堆与延长支管的组合模块。
技术实现要素：
本实用新型的技术目的就在于解决上述现有技术的缺陷，提供一种电堆与延长支管的组合模块，能够减小旁路电流，成本低、安装简单、可靠性高。
作为本实用新型的一个方面，提供了一种电堆与延长支管的组合模块，包括：
电堆，所述电堆的两端分别设有电堆外端板，所述电堆外端板上设有多个管口，包括正极进液管口、正极出液管口、负极进液管口和负极出液管口；
多根延长支管，每根延长支管的一端与电堆外端板的一个管口连接，另一端向另一个电堆外端板方向延伸并用于与该管口对应的主管连接。
根据本实用新型的一个方面，两个所述电堆外端板的边缘处设有多个凹口，每根所述延长支管通过两个电流外端板的凹口固定在所述电堆的侧面，多根延长支管平行设置。
根据本实用新型的一个方面，每根延长支管包括管体、垂直弯头和直管，所述管体通过垂直弯头和直管与所述管口连接。
根据本实用新型的一个方面，每根延长支管包括两个垂直弯头和一根直管，所述管体的一端与一个垂直弯头的一端连接，管口与另一个垂直弯头的一端连接，两个垂直弯头通过直管连接。
根据本实用新型的一个方面，每根延长支管包括三个垂直弯头和两根直管，三个垂直弯头包括第一垂直弯头、第二垂直弯头和第三垂直弯头，两根直管包括第一直管和第二直管，所述管体的一端与第一垂直弯头的一端连接，管口与第三垂直弯头的一端连接，第二垂直弯头的一端通过第一直管与第一垂直弯头的另一端连接，另一端通过第二直管与第三垂直弯头的另一端连接。
根据本实用新型的一个方面，所述垂直弯头和直管均采用绝缘防腐材料。
根据本实用新型的一个方面，所述垂直弯头和直管均采用pvc或pp材料。
根据本实用新型的一个方面，所述电堆包括对称设置的两个分区，分别是第一分区和第二分区，每个分区对应一个电堆外端板，每个电堆外端板上设有四个管口，分别是正极进液管口、正极出液管口、负极进液管口和负极出液管口。
根据本实用新型的一个方面，所述延长支管为8根，其中4根延长支管分别与第一分区对应的电堆外端板的四个管口连接，其余4根延长支管分别与第二分区对应的电堆外端板的四个管口连接。
作为本实用新型的第二个方面，提供一种钒液流电池系统，包括所述电堆与延长支管的组合模块、正极进液主管、正极出液主管、负极进液主管和负极出液主管；多个所述正极进液管口通过延长支管与所述正极进液主管连接，多个所述正极出液管口通过延长支管与所述正极出液主管连接，多个所述负极进液管口通过延长支管与所述负极进液主管连接，多个所述负极出液管口通过延长支管与所述负极出液主管连接。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供了一种电堆与延长支管的组合模块，针对于电堆两端均由进出液口的电堆结构，将进堆、出堆的延长支管分布在电堆的两侧，减小旁路电流的同时，使整个模块简单化，利于安装和拆卸。具体通过以下几个方面进行阐述：
(1)延长支管从电堆的一端向另一端延伸，拉长了延长支管的长度，很大程度的减小旁路电流。
(2)延长支管利用电堆外端板上的凹口固定，减少支架的使用，减小电池系统的整体占用空间。
(3)电堆和延长支管直接组合，可以预先组装好多个组合模块，再与电池系统中已安装好的输液总管连接即可；在钒电池系统运行过程中，发现某个模块出现故障，排完液后可将该模块整体拿出，替换新的模块或维修好的模块即可；能够达到快速安装、便捷更换和维护的目的。
(4)延长支管通过垂直弯头和直管与管口连接，加工简单，成本低，不需要将延长支管再进行多次弯曲，很大程度减小加工的复杂度，提升密封效果，可靠性高。
附图说明
图1给出了电堆与延长支管组合模块的轴测图。
图2给出了电堆外端板的轴测图。
图3给出了电堆与延长支管组合模块的正视图。
图4给出了电堆与延长支管组合模块的后视图。
其中，101—第一分区，201—第二分区，1—电堆外端板，2—第一分区的正极进液管，3—第一分区的正极出液管，4—第一分区的负极进液管，5—第一分区的负极出液管，6—第二分区的正极进液管，7—第二分区的正极出液管，8—第二分区的负极进液管，9—第二分区的负极出液管。
具体实施方式
以下对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
根据本发明的第一种具体实施方式，提供一种电堆与延长支管组合的模块，如图1所示，包括：电堆和8根延长支管。
电堆包括对称设置的两个分区，分别是第一分区101和第二分区201；电堆为长方体结构，两端分别设有电堆外端板1，第一分区101和第二分区201分别对应一个电堆外端板1。如图2所示，每个电堆外端板1上设有四个管口，分别是正极进液管口、正极出液管口、负极进液管口和负极出液管口。每个电堆外端板1的边缘处设有多个u型凹口，用于固定延长支管。
如图1，每根延长支管架在两个电流外端板1的凹口上，通过两个凹口固定在电堆的侧面，每侧的4根延长支管均平行设置。
如图1、3和4所示，8根延长支管包括第一分区的正极进液管2、第一分区的正极出液管3、第一分区的负极进液管4、第一分区的负极出液管5、第二分区的正极进液管6、第二分区的正极出液管7、第二分区的负极进液管8和第二分区的负极出液管9。
第一分区的正极进液管2与第一分区对应的电堆外端板1上的正极进液管口连接，第一分区的正极出液管3与第一分区对应的电堆外端板1上的正极出液管口连接，第一分区的负极进液管4与第一分区对应的电堆外端板1上的负极进液管口连接，第一分区的负极出液管5与第一分区对应的电堆外端板1上的负极出液管口连接。第一分区的正极进液管2、第一分区的正极出液管3、第一分区的负极进液管4、第一分区的负极出液管5均包括一根管体、两个垂直弯头和一根直管。管体的一端与一个垂直弯头的一端连接，该延长支管对应的管口与另一个垂直弯头的一端连接，两个垂直弯头的另一端通过直管连接。
第二分区的正极进液管6与第二分区对应的电堆外端板1上的正极进液管口连接，第二分区的正极出液管7与第二分区对应的电堆外端板1上的正极出液管口连接，第二分区的负极进液管8与第二分区对应的电堆外端板1上的负极进液管口连接，第二分区的负极出液管8与第二分区对应的电堆外端板1上的负极出液管口连接。第二分区的正极进液管6、第二分区的正极出液管7、第二分区的负极进液管8和第二分区的负极出液管9均包括一根管体、三个垂直弯头和两根直管，三个垂直弯头分别是第一垂直弯头、第二垂直弯头和第三垂直弯头，两个直管分别是第一直管和第二直管。管体的一端与第一垂直弯头的一端连接，该延长支管对应的管口与第三垂直弯头的一端连接，第二垂直弯头的一端通过第一直管与第一垂直弯头的另一端连接，另一端通过第二直管与第三垂直弯头的另一端连接。
垂直弯头和直管均采用pvc或pp材质，具有绝缘防腐的功能。
实际设计中，不局限于采用垂直弯头和直管连接的形式，只要将管体和管口连接，并且使多根管体的位置相互错开的方式均可。
根据本发明的第二种具体实施方式，提供一种钒液流电池系统，包括第一种具体实施方式的电堆与延长支管的组合模块、正极进液主管、正极出液主管、负极进液主管和负极出液主管。
正极进液管口通过第一分区的正极进液管2或第二分区的正极进液管6与正极进液主管连接。
正极出液管口通过第一分区的正极出液管3或第二分区的正极出液管7与正极出液主管连接。
负极进液管口通过第一分区的负极进液管4或第二分区的负极进液管8与负极进液主管连接。
负极出液管口通过第一分区的负极出液管5或第二分区的负极出液管9与负极出液主管连接。
本实用新型通过将电堆与延长支管模块化单元，将延长支管直接固定在电堆外端板上，再利用模块化单元集成储能系统，为钒电池系统标准化、规模化生产和便捷的安装、维护提供了一种思路，提高了系统的安装效率。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种电堆与延长支管的组合模块，其特征在于，包括：
电堆，所述电堆的两端分别设有电堆外端板(1)，所述电堆外端板(1)上设有多个管口，包括正极进液管口、正极出液管口、负极进液管口和负极出液管口；
多根延长支管(2，3，4，5，6，7，8，9)，每根延长支管(2，3，4，5，6，7，8，9)的一端与电堆外端板的一个管口连接，另一端向另一个电堆外端板方向延伸并用于与该管口对应的主管连接。
2.根据权利要求1所述的电堆与延长支管的组合模块，其特征在于，两个所述电堆外端板的边缘处设有多个凹口，每根所述延长支管通过两个电堆外端板的凹口固定在所述电堆的侧面，多根延长支管平行设置。
3.根据权利要求1所述的电堆与延长支管的组合模块，其特征在于，每根延长支管包括管体、垂直弯头和直管，所述管体通过垂直弯头和直管与所述管口连接。
4.根据权利要求3所述的电堆与延长支管的组合模块，其特征在于，每根延长支管包括两个垂直弯头和一根直管，所述管体的一端与一个垂直弯头的一端连接，管口与另一个垂直弯头的一端连接，两个垂直弯头通过直管连接。
5.根据权利要求3所述的电堆与延长支管的组合模块，其特征在于，每根延长支管包括三个垂直弯头和两根直管，所述管体的一端与第一垂直弯头的一端连接，管口与第三垂直弯头的一端连接，第二垂直弯头的一端通过第一直管与第一垂直弯头的另一端连接，另一端通过第二直管与第三垂直弯头的另一端连接。
6.根据权利要求3所述的电堆与延长支管的组合模块，其特征在于，所述垂直弯头和直管均采用绝缘防腐材料。
7.根据权利要求6所述的电堆与延长支管的组合模块，其特征在于，所述垂直弯头和直管均采用pvc或pp材料。
8.根据权利要求1所述的电堆与延长支管的组合模块，其特征在于，所述电堆包括对称设置的两个分区，分别是第一分区(101)和第二分区(201)，每个分区对应一个电堆外端板(1)，每个电堆外端板(1)上设有四个管口，分别是正极进液管口、正极出液管口、负极进液管口和负极出液管口。
9.根据权利要求7所述的电堆与延长支管的组合模块，其特征在于，所述延长支管为8根，其中4根延长支管(2，3，4，5)分别与第一分区(101)对应的电堆外端板(1)的四个管口连接，其余4根延长支管(6，7，8，9)分别与第二分区(201)对应的电堆外端板(1)的四个管口连接。
10.一种钒液流电池系统，其特征在于，包括多个权利要求1-9中任一项电堆与延长支管的组合模块、正极进液主管、正极出液主管、负极进液主管和负极出液主管；多个所述正极进液管口通过延长支管与所述正极进液主管连接，多个所述正极出液管口通过延长支管与所述正极出液主管连接，多个所述负极进液管口通过延长支管与所述负极进液主管连接，多个所述负极出液管口通过延长支管与所述负极出液主管连接。
技术总结