本申请涉及储能系统,尤其涉及一种储能系统跟踪预警方法及装置。
背景技术:
1、电池管理系统可以对电池的电压、电流和温度进行实时的在线检测,但是电池的性能却同时受到多因素耦合作用,增加了电池管理系统在线准确估算电池内部状态及其输出特性的复杂程度;由于电池组寿命的影响因素较多且相互耦合,致使电池系统在边界工作温度和充放电功率条件下工作时,其性能容易出现比较严重的衰退以及安全性问题。
2、内短路是电滥用触发形式的一种,也是储能电池热失控事故中最常见的诱因之一。通过一系列算法,对电池单体持续跟踪其阻值与内短路阻值的偏差值,进而分析判断其是否将要发生内短路,为储能站点监控提供内短路的预警。传统储能系统采用集中式pcs,故障影响整个集装箱充、放电,维修时间长,传统储能系统缺乏部件级安全管理,电芯内短路检测、预警管理,存在火灾风险。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的不足,本发明提供一种储能系统跟踪预警方法及装置,用以解决现有技术缺乏安全管理无法提供快速预警的问题,适用于电池单体电芯的检测。
2、本发明采用如下的技术方案,一种储能系统跟踪预警方法,具体包括以下步骤:
3、步骤1:对储能系统进行第一次充电,储能系统包括若干个电池单体;选定储能系统的基准电压曲线;对基准电压曲线进行左右平移插值获得储能系统第一剩余可充电时间和第一剩余可充电电量;
4、步骤2:对储能系统进行第二次充电,选定储能系统的第二基准电压曲线;对第二基准电压曲线进行左右平移插值获得储能系统第二剩余可充电时间和第二剩余可充电电量;
5、步骤3:通过步骤1和步骤2得到的第一剩余可充电电量与第二剩余可充电电量,计算电量变化量为电池的漏电量;
6、步骤4:通过步骤1和步骤2得到的第一剩余可充电时间和第二剩余可充电时间以及步骤3得到的漏电量,计算得到漏电流;
7、步骤5:通过步骤4得到的漏电流,计算得到短路电阻,进行内短路预警。
8、进一步的,在步骤1中,选定储能系统的基准电压曲线,具体包括以下步骤::
9、s1:获取所有电池单体的充电电压;
10、s2:设置第一预设电压;
11、s3:将第一个充电达到第一预设电压的电池单体设定为基准电池单体;
12、s4:将s3所述基准电池单体对应的充电电压曲线设定为基准电压曲线。
13、进一步的,按照以下步骤可以得到所述第一剩余可充电时间和第一剩余可充电电量:
14、ss1:对基准电压曲线进行平移插值,偏移形成内短路电池单体完成充电时间后的虚拟曲线,获得第一剩余可充电时间;
15、ss2:基于步骤ss1获得的第一剩余可充电时间,通过公式crc1=iδt1,得到剩余可充电电量,其中,δt1为内短路电池单体第一剩余可充电时间,i为充电电流,crc1为第一剩余可充电电量。
16、进一步的,所述步骤2,具体包括以下步骤:
17、步骤2.1:设置第二预设电压,所述第二预设电压大于第一预设电压;
18、步骤2.2:基于步骤2.1获得的第二预设电压,对所述储能系统进行第二次充电,判断第一个充电到达第二预设电压的电池单体,将其设为第二基准电池单体,第二基准电池单体在第二次充电过程中的充电电压曲线作为第二基准电压曲线;
19、步骤2.3:基于步骤2.2获得的第二基准电压曲线,将第二基准电压曲线进行平移插值,偏移形成内短路电池单体完成第二充电时间后的虚拟曲线,获得第二剩余可充电时间;
20、步骤2.4:基于步骤2.3获得的第二剩余可充电时间δt2,通过公式crc2=iδt2,得到第二剩余可充电电量,其中,δt2为内短路电池单体第二剩余可充电时间,i为充电电流,crc2为第二剩余可充电电量。
21、进一步的,步骤4中漏电流的计算方法包括以下步骤:
22、步骤4.1:获取两次完成充电的时间t1和t2,t1表示第一次完成充电的时间,t2表示第二次完成充电的时间,计算两次充电间的时间;
23、步骤4.2:基于步骤4.1得到的数据以及步骤3获得的漏电量id,根据公式id=cd/(t2-t1),计算得到漏电流,其中,漏电量cd=crc2-crc1。
24、进一步的,所述步骤5中内短路电阻计算,具体包括以下步骤:
25、步骤5.1:计算单体平均工作电压,其计算公式为:um=u/t,t=t2-t1;
26、步骤5.2:基于步骤5.1获得的单体平均工作电压与步骤4获得的漏电流,根据欧姆定律,计算出内短路电阻。
27、本发明还提供了一种储能系统跟踪预警装置,包括:初始值赋值模块、充放电系统模块、电池仿真模块、微短路故障诊断模块。
28、初始值赋值模块,用于对储能系统进行初始值赋值;
29、充放电系统模块,用于控制储能系统进行充放电;
30、电池仿真模块,用于对所述储能系统中的若干个电池单体进行建模仿真,与充放电系统、初始值赋值模块相连接;
31、微短路故障诊断模块,用于对储能系统进行故障诊断,与电池仿真模块、充放电系统模块相连接。
32、电池仿真模块包括:容量衰退模型、内阻模型、热模型、基本电路模型。
33、微短路故障诊断模块包括:数据采集模块、数据分析模块、输出模块;
34、数据采集模块与电池仿真模块、充放电系统模块相连接,用于采集若干个电池单体的电流电压值,充放电时间以及平均电压并输入给数据分析模块;
35、数据分析模块与数据采集模块相连接,用于实时运算数据采集模块输入的参数;
36、输出模块与数据分析模块相连接,基于数据分析模块得到的计算结果,将内短路阻值估计结果进行输出,进行故障诊断。
37、数据分析模块包括电压存储实时运算单元,充电状态辨识实时运算单元,以及只在充电结束时才触发运行的核心算法单元;
38、电压存储实时运算单元,用于在充电情况下,对电压值进行存储;
39、充电状态辨识实时运算单元,用于通过电压、时间及电池状态等数据,判断单体是否处于充放状态;
40、核心算法单元与电压存储实时运算单元,充电状态辨识实时运算单元相连接,用于计算短路电阻。
41、进一步的,核心算法单元包括剩余电量估计,剩余电量记录,时间记录和短路电阻计算四个小单元。
42、所述短路电阻计算小单元与剩余电量估计、剩余电量记录、时间记录三个小单元相连接,用于分析若干个电池单体的剩余电量数据信息,时间数据信息与短路电阻。
43、本发明的有益效果在于,与现有技术相比,本发明针对电化学储能站点的内短路难题,通过内短路检测算法,计算出场站内的内短路阻值,对储能站点中各个电池单体进行阻值分析,对场站达到电池内短路预警的目的,该方法适用于电化学储能站点的电池单体监测,实用性强。
1.一种储能系统跟踪预警方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种储能系统跟踪预警方法,其特征在于:
3.根据权利要求2所述的一种储能系统跟踪预警方法,其特征在于:
4.根据权利要求3所述的一种储能系统跟踪预警方法,其特征在于:
5.根据权利要求4所述的一种储能系统跟踪预警方法,其特征在于:
6.根据权利要求5所述的一种储能系统跟踪预警方法,其特征在于:
7.一种储能系统跟踪预警装置,运行如权利要求1-6任一所述储能系统跟踪预警方法,包括初始值赋值模块、充放电系统模块、电池仿真模块、微短路故障诊断模块,其特征在于:
8.根据权利要求7所述的一种储能系统跟踪预警装置,其特征在于:
9.根据权利要求7所述的一种储能系统跟踪预警装置,所述微短路故障诊断模块包括:数据采集模块、数据分析模块、输出模块,其特征在于:
10.根据权利要求9所述的一种储能系统跟踪预警装置,其特征在于:
11.根据权利要求10所述的一种储能系统跟踪预警装置,其特征在于:
