[發明專利]一種變電站UPS用閥控式密封鉛酸蓄電池狀態估計與預測方法

有效

• 申請號: 201610045426.8
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105487017B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 郭志剛;王岐;于洪海;呂超;陽薇;歐希野;馬春陽;王銳;劉洋;侯木齊;周鵬達
• 申請（專利權）人: 國網黑龍江省電力有限公司檢修公司;國家電網公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.一種變電站UPS用閥控式密封鉛酸蓄電池狀態估計與預測方法，它包括以下步驟：

步驟一、從變電站UPS串聯電池組中，選取蓄電池單體進行檢測，對該蓄電池建立蓄電池的電化學模型，

步驟二、根據里茲近似方法，對步驟一中的蓄電池的電化學模型進行離散化，給定蓄電池負荷電流，獲得蓄電池輸出電壓，

步驟三、選取步驟一中的蓄電池的電化學模型內的參數集初值，向電化學模型輸入同樣的DST工況及結合遺傳算法調整參數集，使得電化學模型輸出電壓值等于實際測得的蓄電池輸出電壓V_cell值，獲得此時的蓄電池內部的參數集，從而獲得實際蓄電池內部狀態的反映，

步驟四、采用步驟一和步驟二中的電化學模型及數值算法，采用步驟三得到的實際電池參數集，仿真任意充放電電流I_d條件下的蓄電池端電壓曲線，進而計算得到蓄電池的放電容量Q、瞬時放電功率P和放電時間t_d，從而完成對蓄電池狀態的估計與預測；

其特征在于，

步驟一中，建立蓄電池的電化學模型為：

電解液物質守恒：

式中，c為電解液濃度，D^eff為有效擴散系數，F為法拉第常數，j為電流密度，ε為電解液體積分數，a為電極的界面面積，對于正極a₂＝3-2t₊，對于負極a₂＝1-2t₊，其中t₊為氫離子的傳遞數；

電解液電荷守恒：

式中，κ^eff為有效離子電導率，為有效擴散電解質，φ_e為液相電勢，i_dl為雙層電容體積平均電流；

雙層電容體積平均電流i_dl：

式中，a_dl為雙層電容面積，C_dl為雙層電容容量，φ_s為固相電勢，t為時間；

電流密度的線性化B-V方程：

其中，i₀為交換電流密度，c_ref為參考H⁺濃度，α_a為陽極遷移系數，α_c為陰極遷移系數，R為通用氣體常數，γ為B-V方程中的指數，為液相平均濃度，T為熱力學溫度；

η為過電勢，

簡化起見，對進行線性化，φ_sp為正極固相電勢，φ_sn為負極固相電勢；

正極輸入電流方程：

式中，A為電池橫截面積，L₁為正極與隔膜的坐標邊界；

負極輸入電流方程：

式中，L₂為負極與隔膜的坐標邊界，L為電池厚度；

邊界方程：

其中x＝0，x＝L(公式7)，

其中x＝L₁，x＝L₂(公式8)，

其中x＝L₁，x＝L₂(公式9)，

式中，κ^eff為有效離子電導率，為有效擴散電解質系數，D^eff為擴散系數。