本发明涉及储能管理，特别涉及基于autbus的储能电池管理系统。
背景技术：
1、随着各国经济的快速发展，全球能源需求显著增加，有限的传统能源在不久的将来将很难满足需求，再加上各国“减碳”目标的提出，可再生能源的开发利用变得更加迫切。占地球面积71％的海洋是绿色能源的宝库，海洋能被认为是储量最大的可再生能源之一，主要包括狭义上的波浪能、潮汐能、潮流能、温差能以及广义上的海上风电、海洋生物质能以及海上浮式光伏等，其中，无论是何种发电方式，都需要依靠储能电池进行能源的存储，但是，由于不同厂家、不同型号、不同年限的储能电池，其在储能能力和储能寿命上都会出现一定的差异，就好比，没有世界上没有两片完全一样的树叶，即使是同一个储能电池中的供电单元，也会存在差异，这就导致无法针对性的进行管理和控制。
2、目前，现有专利公布号为：cn103227494b的中国专利公开了一种储能电池管理系统。该系统采用分布式3层管理体系，包括底层bmu,中层bcms和顶层bams。其中，底层bmu包括电压温度测量模块、补电放电均衡模块。中层bcms是电池管理系统的核心，包括电压温度处理模块，均衡控制模块，继电器控制模块、ad采集模块，核心参数计算模块。顶层bams包括电池信息汇总模块、系统报警信息处理模块、bams_pcs通讯模块、bams_上层监控系统通讯模块。该系统三层结构内部使用can2.0b通讯协议实现信息传递。bams与能量转换pcs系统和上层监控系统通讯均采用modbustcp协议。虽然通过3层管理体系将所有的储能电池汇总在一起，但是却无法针对储能电池组的使用情况进行准确且及时的响应，导致电池损坏时，需要花费大量的时间进行排查与更换，同时无法充分利用各个储能单元残余的使用寿命；另由专利公布号为：cn110148800a的中国专利公开了一种锂电池储能管理系统及锂电池储能系统，涉及储能系统技术领域，管理系统中，信息采集装置、故障录波模块分别与计算及控制模块连接，其中，信息采集装置包括以下至少一种：环境变量采集模块、用电侧控制模块、发电侧控制模块、电表数据采集模块、pcs控制模块和电池控制单元；计算及控制模块在系统发生故障时，控制故障录波模块进行录波操作，以记录故障信息；该故障信息中包括了上述信息采集装置中多种模块在系统故障时刻所采集的信息；计算及控制模块基于上述故障信息进行分析，确定该故障对应的故障责任归属方。但还是无法充分利用储能电池组残余的使用寿命，存在资源利用差以及响应效率差的问题。
3、但在上述技术方案实施的过程中，发现至少存在如下技术问题：
4、由于不同的使用环境下，储能电池的使用寿命也会发生不同程度的衰减，常见的衰减因素包括高温老化、低温老化、大电流充放电、过压/欠压充放等，这也都会影响储能电池的使用寿命，而且，即使是同一型号、同一厂家生产的同一批电池也会存在差异，这些差异会随着使用年限或使用环境的增加，不断扩大，导致各个储能电池之间出现使用差异，而现有的储能电池控制系统，只能通过检测储能电池的充放电情况，来判断储能电池的好坏，这种检测不但不全面，同时还无法根据电池的情况进行实时调整，导致一些还能使用的电池被换下，严重影响资源的利用，其次，现有的储能电池，其内部的供电单元主要串联的形式连接成一个整体，这就导致，其中任意一个供电单元发生损坏，整个储能电池都无法使用，而且故障供电单元排查也只能采用一一排查的方式，浪费人力物力，为此，我们提出基于autbus的储能电池管理系统。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本发明提供了基于autbus的储能电池管理系统，以autbus网络作为数据传输的通讯媒介，对采集到的工作参数进行传输，能够提高远距离传输的效率，减小丢包率；通过对储能单元的工作参数进行综合分析，得到一个能够评判供电单元健康状况的储能健康预测值，再根据得到的储能健康预测值，控制电路切换单元的工作状态，从而对故障储能单元进行快速且准确的响应，同时利用电路切换单元的切换效果，减小维修的影响范围以及维修的难度，解决现有储能电池管理系统在出现故障时，无法准确且快速响应的技术问题。
3、(二)技术方案
4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
5、基于autbus的储能电池管理系统，该系统包括：
6、参数采集模块，利用autbus网络采集储能电池组以及供电单元的工作参数，工作参数包括电压、电流、工作温度；
7、其中，若干供电单元依次串联，且供电单元的外部连接有电路切换单元；
8、在供电单元故障或维修时，触发对应的电路切换单元，将该供电单元前后两个供电单元串联，并接入备用供电单元；
9、参数核对模块：将供电单元的工作参数与预设的参数区间对比，若供电单元的工作参数在参数区间内，则不做响应；反之，则发出参数预警；并根据参数预警，调取与该供电单元对应的电路切换单元；
10、储能核对模块，依据采集的供电单元的工作参数，搭建储能电池计算模型，得到储能电池组的储能功率，并将储能功率与储能电池组工作功率之间差值的绝对值，同预设的标准阈值区间对比；
11、在储能功率与储能电池组工作功率之间差值的绝对值，超过预设的标准阈值区间时，发出矫正预警；
12、数据分析模块：在发出矫正预警时，调取并对该储能电池组中供电单元的工作参数进行分析，搭建供电单元分析计算模型，生成储能健康预测值gwkt，依据储能健康预测值gwkt的大小依次开启故障供电单元对应的电路切换单元；
13、在储能功率与储能电池组工作功率之间差值的绝对值小于标准阈值区间的中位数时，停止；
14、状态评估模块：依据故障供电单元断开前的工作参数以及对应的储能健康预测值gwkt，生成故障供电单元的状态评估值unqt，根据状态评估值unqt的大小开启对应的供电策略；
15、进一步的，该系统还包括：
16、均衡调控模块：根据储能电池组的工作参数设置上限电流阈值和下限电流阈值，并与发电单元发出充电电流比对；
17、当充电电流≥上限电流阈值时，开启储能电池组与发电单元的供电电路；
18、当充电电流＜下限电流阈值时，断开储能电池组与发电单元的供电电路；
19、当上限电流阈值＞充电电流≥下限电流阈值时，不做响应。
20、进一步的，供电单元的工作温度通过ntc热敏电阻进行检测，并将温度与阻值之间的关系式转换为温度与电压之间的关系式，温度与电压之间的关系式如下：
21、
22、式中,ut为热敏电阻在t温度下的电压，it为热敏电阻在t温度下的电流，rt为热敏电阻在t温度下的阻值，r为热敏电阻在tn常温下的标准阻值，e为常数，b为热敏电阻的热敏常数。
23、进一步的，参数采集模块包括采集单元、转换单元和边缘控制单元；
24、其中，所述采集单元通过转换单元将已有的工业通讯转化为autbus通讯；所述转换单元通过autbus总线进行组网并接入边缘控制单元中；所述边缘控制单元对工作参数进行分析处理后，发送到远程服务器端。
25、进一步的，储能电池组的储能功率包括标准输出功率p出以及标准负载功率p负，储能电池组工作参数包括供电电压uz、供电电流iz，所依据的公式如下：
26、
27、式中，uoc为供电单元的开路电压，i为供电单元的负载电流，n为储能电池组中供电单元的数量；
28、
29、式中，ud为供电单元的端电压；
30、当|p出-p负-uziz|＞标准阈值时，则发出矫正预警；
31、当|p出-p负-uziz|≤标准阈值时，则不作响应。
32、进一步的，在系统发出矫正预警的条件下，获取矫正预警持续时间t内供电单元的工作参数，生成储能健康预测值gwkt，储能健康预测值gwkt所依据的公式如下：
33、
34、式中，为矫正预警持续时间t内供电单元温度的平均值，pg为供电单元的供电功率，umax为矫正预警持续时间t内供电单元端电压ud的最大值，umin为矫正预警持续时间t内供电单元端电压ud的最小值，k、w、v分别为供电单元温度、供电单元供电功率以及供电单元端电压的预设权重系数，且w＞k＞v＞0，a为常数修正系数。
35、进一步的，电路切换单元的切换步骤如下：
36、步骤一：依据储能健康预测值gwkt的大小对供电单元进行排序；
37、步骤二：按照步骤一所排顺序，依次开启供电单元对应的电路切换单元；
38、步骤三：在开启电路切换单元的同时重新计算电池组的储能功率，当储能功率与储能电池组工作功率之间差值的绝对值趋近于标准阈值区间时，保持该电路切换单元开启后的工作状态；
39、步骤四：直至储能功率与储能电池组工作功率之间差值的绝对值小于标准阈值区间的中位数，电路切换单元停止响应。
40、进一步的，生成故障供电单元的状态评估值unqt，所依据的公式如下：
41、
42、式中，lr为故障供电单元的实际电能容量，lb为故障供电单元的额定电能容量，c为修正因子，1＞c＞0；
43、将得到的状态评估值unqt与预设的损耗阈值组进行比对，损耗阈值组包括第一损耗阈值和第二损耗阈值，第一损耗阈值＜第二损耗阈值；
44、当状态评估值unqt≥第二损耗阈值或gwkt＜1时，则发出一级预警，并开启一级供电策略；
45、当第二损耗阈值＞状态评估值unqt≥第一损耗阈值，且gwkt＞1时，则发出二级预警，并开启二级供电策略；
46、当状态评估值unqt＜第一损耗阈值，且gwkt＞1时，则不做响应。
47、进一步的，在检测到一级预警信号时，执行一级供电策略，执行一级供电策略的过程如下：
48、开启故障供电单元对应的电路切换单元，将故障供电单元从储能电池组中剥离；
49、根据剥离故障供电单元的数量，接入相同数量的备用供电单元；
50、检测储能电池组的工作参数是否回归到预设的参数区间，若储能电池组的工作参数在预设的参数区间内，则执行二级供电策略；若储能电池组的工作参数不在预设的参数区间内，则关闭该储能电池组。
51、进一步的，执行二级供电策略时的过程如下：
52、计算故障供电单元的储能上限pc，所依据的公式如下：
53、pc＝ωn×lb
54、式中，ωn为第n年供电单元的储能；
55、充电：当供电单元的电能容量达到储能上限pc的90％时，开启供电单元对应的电路切换单元，将该供电单元从储能电池组中剥离，根据剥离供电单元的数量，接入相同数量的备用供电单元；
56、放电：当供电单元的电能容量达到储能上限pc的80％时，开启供电单元对应的电路切换单元，将备用供电单元从储能电池组中剥离，再将充电时剥离的供电单元接入储能电池组。
57、(三)有益效果
58、1、本发明基于autbus的储能电池管理系统，以autbus网络作为数据传输的通讯媒介，对采集到的工作参数进行传输，能够提高远距离传输的效率，减小丢包率；通过对储能单元的工作参数进行综合分析，得到一个能够评判供电单元健康状况的储能健康预测值，再根据得到的储能健康预测值，控制电路切换单元的工作状态，从而对故障储能单元进行快速且准确的响应，同时利用电路切换单元的切换效果，减小维修的影响范围以及维修的难度；
59、2、通过调取故障供电单元断开前的工作参数以及对应的储能健康预测值gwkt，得到故障供电单元的状态评估值unqt，之后再依据得到的状态评估值unqt的大小，调取对应的供电策略，从而充分利用储能单元，减小经济与资源的损耗，同时不会影响储能电池组以及储能系统整体的储能效率；通过先将得到的工作参数与预设的参数区间阈值对比，再由储能功率与工作功率之间的差值，同标准阈值区间对比，能够减小所需计算的工作量；
60、综上所述，本发明设计的系统能够实现对供电单元进行全方位评估分析，提高能源利用效率、电池的健康管理与维护能力，以及储能电网的稳定性评估能力。
1.基于autbus的储能电池管理系统，其特征在于，该系统包括：
2.如权利要求1所述的基于autbus的储能电池管理系统，其特征在于：该系统还包括：
3.如权利要求1或2任一所述的基于autbus的储能电池管理系统，其特征在于：供电单元的工作温度通过ntc热敏电阻进行检测，并将温度与阻值之间的关系式转换为温度与电压之间的关系式，温度与电压之间的关系式如下：
4.如权利要求1所述的基于autbus的储能电池管理系统，其特征在于：参数采集模块包括采集单元、转换单元和边缘控制单元；
5.如权利要求1所述的基于autbus的储能电池管理系统，其特征在于：储能电池组工作参数包括供电电压uz和供电电流iz，储能电池组的储能功率包括标准输出功率p出以及标准负载功率p负，所述标准输出功率p出和标准负载功率p负所依据的公式如下：
6.如权利要求5所述的基于autbus的储能电池管理系统，其特征在于：在系统发出矫正预警的条件下，获取矫正预警持续时间t内供电单元的工作参数，生成储能健康预测值gwkt，储能健康预测值gwkt所依据的公式如下：
7.如权利要求6所述的基于autbus的储能电池管理系统，其特征在于：电路切换单元的切换步骤如下：
8.如权利要求6所述的基于autbus的储能电池管理系统，其特征在于：生成故障供电单元的状态评估值unqt，所依据的公式如下：
9.如权利要求8所述的基于autbus的储能电池管理系统，其特征在于：在检测到一级预警信号时，执行一级供电策略，执行一级供电策略的过程如下：
10.如权利要求8所述的基于autbus的储能电池管理系统，其特征在于：执行二级供电策略时的过程如下：
