[發(fā)明專利]云邊協(xié)同的鋰電池儲(chǔ)能電站安全管控系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210587655.8
• 申請(qǐng)日: 2022-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN114977498A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王偉;李欣;楊冬梅;王智;楊肖;王啟陽;楊波;劉楊;蔣方明;董緹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)電南瑞科技股份有限公司;中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所
• 主分類號(hào): H02J13/00
• 分類號(hào): H02J13/00;H02J3/32
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種云邊協(xié)同的鋰電池儲(chǔ)能電站安全管控系統(tǒng)，其特征在于，包括：

電池監(jiān)測(cè)分析子系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能電站的電、熱、氣、煙及力學(xué)參數(shù)；

本地計(jì)算決策子系統(tǒng)，設(shè)置有整艙尺度的鋰電池機(jī)理模型，用于根據(jù)所述電池監(jiān)測(cè)分析子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)儲(chǔ)能電站的參數(shù)進(jìn)行仿真，獲取單體電池級(jí)別的底層參數(shù)，從機(jī)理上識(shí)別瞬發(fā)性安全故障和漸變性故障，下發(fā)管控指令并進(jìn)行預(yù)警；

云計(jì)算存儲(chǔ)子系統(tǒng)，設(shè)置有數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型及訓(xùn)練算法，接收所述本地計(jì)算決策子系統(tǒng)上傳的儲(chǔ)能電站的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)參數(shù)及仿真獲得的單體電池級(jí)別的底層參數(shù)，用于根據(jù)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型計(jì)算單體電池級(jí)的健康狀態(tài)，并從數(shù)據(jù)層面上識(shí)別電池的漸變性故障，向所述本地計(jì)算決策子系統(tǒng)反饋單體電池級(jí)的健康狀態(tài)及漸變性故障；

電-熱-安全協(xié)同執(zhí)行子系統(tǒng)，用于接收所述本地計(jì)算決策子系統(tǒng)下發(fā)的管控指令，對(duì)整站或局部電池組進(jìn)行管理和調(diào)節(jié)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的云邊協(xié)同的鋰電池儲(chǔ)能電站安全管控系統(tǒng)，其特征在于，所述電池監(jiān)測(cè)分析子系統(tǒng)包括用于監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能電站的電和熱參數(shù)的電池系統(tǒng)總管理系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)，以及分別用于監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能電站的氣、煙及力學(xué)參數(shù)的氣體傳感器、煙霧傳感器及力矩傳感器。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的云邊協(xié)同的鋰電池儲(chǔ)能電站安全管控系統(tǒng)，其特征在于，所述電池系統(tǒng)總管理系統(tǒng)下并聯(lián)有多個(gè)電池組管理單元，所述電池組管理單元下并聯(lián)有多個(gè)電池單體管理單元。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的云邊協(xié)同的鋰電池儲(chǔ)能電站安全管控系統(tǒng)，其特征在于，所述電-熱-安全協(xié)同執(zhí)行子系統(tǒng)包括儲(chǔ)能逆變器系統(tǒng)、空調(diào)制冷系統(tǒng)、液冷循環(huán)系統(tǒng)及消防滅火系統(tǒng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的云邊協(xié)同的鋰電池儲(chǔ)能電站安全管控系統(tǒng)，其特征在于，所述空調(diào)制冷系統(tǒng)、液冷循環(huán)系統(tǒng)及消防滅火系統(tǒng)為一體化設(shè)計(jì)，所述液冷循環(huán)系統(tǒng)的冷源由所述空調(diào)制冷系統(tǒng)的冷媒蒸發(fā)前換熱提供，所述液冷循環(huán)系統(tǒng)的熱源由所述空調(diào)制冷系統(tǒng)的冷媒冷凝前換熱提供，所述消防滅火系統(tǒng)的消防噴頭設(shè)置于所述液冷循環(huán)系統(tǒng)延伸至各個(gè)電池架或電池柜的液冷管道的末端。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的云邊協(xié)同的鋰電池儲(chǔ)能電站安全管控系統(tǒng)，其特征在于，所述本地計(jì)算決策子系統(tǒng)中設(shè)置的鋰電池機(jī)理模型包括電池?zé)崮Ｐ汀㈦姵仉?熱模型、電池電化學(xué)-熱模型、電池電-熱-流體模型和/或開路電勢(shì)-荷電狀態(tài)曲線。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的云邊協(xié)同的鋰電池儲(chǔ)能電站安全管控系統(tǒng)，其特征在于，所述本地計(jì)算決策子系統(tǒng)包括邊緣計(jì)算終端、仿真用計(jì)算機(jī)及綜合管理系統(tǒng)，所述邊緣計(jì)算終端用于接收所述電池監(jiān)測(cè)分析子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及仿真用計(jì)算機(jī)仿真獲得的底層數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)預(yù)處理后上傳至所述云計(jì)算存儲(chǔ)子系統(tǒng)；所述仿真用計(jì)算機(jī)用于根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及鋰電池的機(jī)理模型仿真獲得電池的底層參數(shù)；所述綜合管理系統(tǒng)用于根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及底層數(shù)據(jù)判斷瞬發(fā)性故障和漸變性故障，并結(jié)合所述云計(jì)算存儲(chǔ)子系統(tǒng)評(píng)估的電池健康狀態(tài)及漸變性故障控制所述電-熱-安全協(xié)同執(zhí)行子系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能電站進(jìn)行調(diào)節(jié)。

8.一種云邊協(xié)同的鋰電池儲(chǔ)能電站安全管控方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：電池監(jiān)測(cè)分析子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能電站的電、熱、氣、煙及力學(xué)參數(shù)并傳遞給本地計(jì)算決策子系統(tǒng)；

S2：本地計(jì)算決策子系統(tǒng)通過鋰電池的機(jī)理模型仿真獲取單體電池級(jí)別的底層參數(shù)，并將接收到的儲(chǔ)能電站的實(shí)時(shí)參數(shù)和仿真獲得的底層參數(shù)預(yù)處理后上傳至云計(jì)算存儲(chǔ)子系統(tǒng)；

S3：云計(jì)算存儲(chǔ)子系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型根據(jù)本地計(jì)算決策子系統(tǒng)上傳的實(shí)時(shí)參數(shù)和底層參數(shù)評(píng)估個(gè)單體電池的健康狀態(tài)，并識(shí)別電池的漸變性故障，將健康狀態(tài)及漸變性故障下發(fā)給本地計(jì)算決策子系統(tǒng)；

S4：本地計(jì)算決策子系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)參數(shù)和底層參數(shù)與對(duì)應(yīng)的設(shè)定閾值比較，判斷電池的瞬發(fā)性故障，根據(jù)實(shí)時(shí)參數(shù)和底層參數(shù)的變化趨勢(shì)判斷電池的漸變性故障；

S5：本地計(jì)算決策子系統(tǒng)將自身判斷的故障結(jié)合云計(jì)算存儲(chǔ)子系統(tǒng)評(píng)估的健康狀態(tài)及識(shí)別的漸變性故障，指示電-熱-安全協(xié)同執(zhí)行子系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能電站進(jìn)行調(diào)節(jié)。