[發明專利]云邊協同的鋰電池儲能電站安全管控系統及方法

在審

• 申請號: 202210587655.8
• 申請日: 2022-05-27
• 公開（公告）號: CN114977498A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）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（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司;中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00;H02J3/32
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種云邊協同的鋰電池儲能電站安全管控系統及方法，其中系統包括電池監測分析子系統、本地計算決策子系統、云計算存儲子系統及電?熱?安全協同執行子系統。其中電池監測分析子系統用于實時監測儲能電站的電、熱、氣、煙及力學參數；本地計算決策子系統用于根據鋰電池機理模型，仿真獲取單體電池級別的底層參數，從機理上識別瞬發性安全故障和漸變性故障，下發管控指令；云計算存儲子系統根據數據驅動模型計算單體電池級的健康狀態，從數據層面上識別電池的漸變性故障；電?熱?安全協同執行子系統，用于對整站或局部電池組進行管理和調節。上述系統，通過機理模型和數據驅動模型識別漸變性故障，提升了識別的可靠性及安全性。

技術領域

本發明屬于電化學儲能電站管控技術領域，特別涉及一種基于云邊協同的鋰電池儲能電站安全管控系統及方法。

背景技術

隨著國家《關于加快推動新型儲能發展的指導意見》發布，儲能行業開始從商業化初期向規模化發展邁進。與傳統的物理儲能技術(壓縮空氣、抽水蓄能、飛輪)相比，以鋰離子電池為主的電化學儲能系統因其能量效率高、響應速度快等優點發展迅猛，已成為智慧能源網絡建設、終端用能電氣化和可再生能源大規模接入等能源戰略的有效解決方案，而頻發的儲能事故使得儲能系統的安全性已成為制約其規模化應用的關鍵。

現有的鋰電儲能系統，采用本地監測參數進行安全管控的系統無法判斷電池的演化性故障，極易隨著使用時長轉化為嚴重的內部短路，毫無征兆的發生安全事故；采用云端服務器來存儲本地監測參數進行故障診斷，受上傳數據量和上傳頻率影響，分析低效且僅能通過數據計算后進行故障分析，延遲滯后。并且現有的儲能系統電池組由于溫度監測點數量有限，電池并聯難避免和管控參數靜態化的特征，難以識別系統內溫度的極點位置、電池的老化狀態以及管控參數的影響，準確性及可靠性有待提升。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提出一種云邊協同的鋰電池儲能電站安全管控系統，通過云邊結合，本地計算決策子系統根據實時參數結合鋰電池的機理模型仿真獲得單體電池的底層參數，并根據實時參數和仿真參數判斷瞬發性安全故障和一些漸變性故障，同時云計算存儲子系統采用數據驅動模型識別其他漸變性故障，云邊結合提高安全管控的準確性及可靠性。

本發明的另一目的是提出一種上述云邊協同的鋰電池儲能電站安全管控系統的控制方法。

本發明所述的云邊協同的鋰電池儲能電站安全管控系統，包括：電池監測分析子系統，用于實時監測儲能電站的電、熱、氣、煙及力學參數；本地計算決策子系統，設置有整艙尺度的鋰電池機理模型，用于根據所述電池監測分析子系統監測的實時儲能電站的參數進行仿真，獲取單體電池級別的底層參數，從機理上識別瞬發性安全故障和漸變性故障，下發管控指令并進行預警；云計算存儲子系統，設置有數據驅動模型及訓練算法，接收所述本地計算決策子系統上傳的儲能電站的實時監測參數及仿真獲得的單體電池級別的底層參數，用于根據數據驅動模型計算單體電池級的健康狀態，并從數據層面上識別電池的漸變性故障，向所述本地計算決策子系統反饋單體電池級的健康狀態及漸變性故障；電-熱-安全協同執行子系統，用于接收所述本地計算決策子系統下發的管控指令，對整站或局部電池組進行管理和調節。

進一步的，所述電池監測分析子系統包括用于監測儲能電站的電和熱參數的電池系統總管理系統、能量管理系統，以及分別用于監測儲能電站的氣、煙及力學參數的氣體傳感器、煙霧傳感器及力矩傳感器。

進一步的，所述電池系統總管理系統下并聯有多個電池組管理單元，所述電池組管理單元下并聯有多個電池單體管理單元。

進一步的，所述電-熱-安全協同執行子系統包括儲能逆變器系統、空調制冷系統、液冷循環系統及消防滅火系統。

進一步的，所述空調制冷系統、液冷循環系統及消防滅火系統為一體化設計，所述液冷循環系統的冷源由所述空調制冷系統的冷媒蒸發前換熱提供，所述液冷循環系統的熱源由所述空調制冷系統的冷媒冷凝前換熱提供，所述消防滅火系統的消防噴頭設置于所述液冷循環系統延伸至各個電池架或電池柜的液冷管道的末端。