本发明涉及储能,具体而言,涉及一种储能系统的安全评估方法、系统、设备及存储介质,储能系统采用梯次电池。
背景技术:
1、可重构梯次电池储能系统的储能元件为梯次退役动力电池,相比于传统使用全新电池作为储能元件的储能电站,退役动力电池的性能经新能源汽车的使用已经造成了一定的衰减,因此其使用在大规模储能电站时的安全问题更为突出。
2、为了提升梯次电池储能电站的安全性,储能电站基于可重构电池网络的数字储能技术,通过高频高效的电力电子半导体器件将梯次电池产生的连续能量流进行离散化和数字化处理,从而克服电池系统的“短板效应”。经可重构系统实时分析形成电池网络拓扑的最优控制策略,实现当前时刻最优电池网络拓扑。
3、为了提升梯次电池储能电站的安全性,需要对其安全风险进行评估,从而进行针对性预防,现有的梯次电池储能系统安全性评估方法中,多存在评价指标单一和安全保障功能不完备等问题,无法准确的把握梯次电池储能系统运行中的安全状态。
4、中国专利cn202311841188.8提供一种考虑安全状态的储能系统电池模组多维度评估方法。该方法包括:分析电池的寿命特性、运行特性、功能特性及模组级运行一致性对储能系统安全性的影响;根据分析结果构建影响储能系统安全性的模型;影响储能系统安全性的模型包括:电池健康状态安全评估模型、能量衰减率安全评估模型、荷电状态安全评估模型、和短周期-长周期双时间尺度表征电池模组全周期功能状态的安全评估模型;分析上述步骤各个评估对象及各个安全评估模型对储能系统安全性影响等级,确定各个安全评估模型中各指标所占权重;确定所述影响等级;通过sos表征模组构建sos量化评估模型。该专利实现对储能系统的多维度安全性评估,保证储能系统安全稳定运行。但是其并未考虑梯次电池相关的安全因素,不适用于梯次电池的安全评估。
5、有鉴于此,特提出本发明。
技术实现思路
1、本发明解决的问题是,现有技术中,现有的梯次电池储能系统安全性评估方法中,多存在评价指标单一和安全保障功能不完备等问题,无法准确的把握梯次电池储能系统运行中的安全状态。
2、为解决上述问题,本发明公开了一种储能系统的安全评估方法,包括:
3、步骤s1:实时检测提取电池的运行温度、电流、电压;
4、步骤s2:预测电池的rul、估算电池的soc、检测并计算电池的温升速率;
5、步骤s3:计算电池的rul、soc和温升速率各自的主观权重和客观权重;
6、步骤s4:根据主观权重和客观权重,结合预设的储能系统安全评估模型计算电池对应的危险度评分;
7、步骤s5:根据危险度评分评价电池的危险度,并根据危险度调整运行策略。
8、进一步的,步骤s2包括:
9、步骤s21:使用基于bp的神经网络算法预测梯次电池的rul;
10、步骤s22:使用thevenin等效模型估算梯次电池的soc。
11、进一步的,步骤s3包括:
12、步骤s31:采用z-score标准化方法对rul、soc和δt进行标准化处理;
13、步骤s32:使用ahp层次分析法计算rul、soc和δt各自的主观权重wa;
14、步骤s32:使用k-means均值聚类法计算rul、soc和δt三种评价指标的客观权重配比wk。
15、进一步的,步骤s4包括:
16、步骤s41:将步骤s3中获得的主观权重和客观权重带入预设的储能系统安全评估模型,计算获得电池的危险度评分,所述储能系统安全评估模型为:
17、
18、其中,pi为编号i的电池对应的危险度评分,n储能系统中电池单体的数量,α为主观调节系数,β为客观调节系数,o为哈达玛积,prul为rul的标准化后的数值,psoc为soc的标准化后的数值,pδt为δt的标准化后的数值。
19、进一步的,步骤s5包括:
20、步骤s51:将步骤s4中获得的电池的危险度评分pi与预设危险度评分阈值p阈进行比较,当pi>p阈时,判断危险度为存在风险,执行步骤s52,当pi≤p阈时,判断危险度为不存在风险,执行步骤s53;
21、步骤s52:根据电池的危险度评分pi大于预设危险度评分阈值p阈的程度和/或频次,调整储能系统的运行策略;
22、步骤s53:维持储能系统正常运行。
23、进一步的,步骤s52包括:
24、步骤s521:计算电池的危险度评分pi相对预设危险度评分阈值p阈的超出率ηi,计算公式如下:
25、
26、步骤s521:比较ηi与预设超出率η阈进行比较,当ηi<η阈时,执行步骤s522,当ηi≥η阈时,执行步骤s524;
27、步骤s522:增加对应电池运行温度、电流、电压的检测频次和其危险度评分的计算频次,并判断其在第一预设时间t1内pi>p阈的次数是否在预设次数n以上,否,则执行步骤s523,是,则执行步骤s524;
28、步骤s523:保持步骤s522中电池运行温度、电流、电压的检测频次和其危险度评分的计算频次,并持续将电池的危险度评分pi与预设危险度评分阈值p阈比较,根据比较结果调整电池的运行策略;
29、步骤s524:控制可重构储能系统断开该电池,并发出告警;
30、其中,第一预设时间t1、预设超出率η阈为预设值。
31、进一步的,步骤s523中“根据比较结果调整电池的运行策略”包括:
32、步骤s5231:保持步骤s522中电池运行温度、电流、电压的检测频次和其危险度评分的计算频次,连续运行第二预设时间t2,并在运行过程中做如下判断:
33、当期间出现连续运行第一预设时间t1内pi>p阈的次数在预设次数n以上时,则立即执行步骤s524;
34、当连续运行第二预设时间t2,其中出现了pi>p阈的情况,但是未出现在连续运行的第一预设时间t1内pi>p阈的次数在预设次数n以上的情况时,执行步骤s5232;
35、当连续运行第二预设时间t2,且未出现pi>p阈的情况时,执行步骤s5234;
36、步骤s5232:将电池危险异常统计次数a加1,并将加1后的危险异常统计次数a与预设危险异常次数b进行比较,当a<b时,执行步骤s5233,当a=b时,执行步骤s524;
37、步骤s5233:保持步骤s522中电池运行温度、电流、电压的检测频次和其危险度评分的计算频次,持续将电池的危险度评分pi与预设危险度评分阈值p阈比较,并返回执行步骤s5231;
38、步骤s5234:将电池危险风险统计次数q加1,并将加1后的危险风险统计次数q与预设危险风险次数m进行比较,当q<m时,执行步骤s5235,当q=m时,执行步骤s524;
39、步骤s5235:并将电池的运行温度、电流、电压的检测频次和其危险度评分的计算频次调整回原始频次,电池参与储能系统的正常运行;
40、其中,第二预设时间t2、预设危险异常次数b、预设危险风险次数m为预设值。
41、本发明还公开了一种储能系统的安全评估系统,其特征在于,包括:
42、电池参数检测模块,至少用于检测电池的运行温度、电流、电压;
43、预测估算模块,至少用于电池rul的预测和soc的估算;
44、计算模块,至少用于电池温升速率、主观权重、客观权重和危险度评分的计算;
45、危险度评价模块,至少用于根据电池的危险度评分评价电池的危险度;
46、控制模块,至少用于根据危险度调整储能系统的运行策略。
47、本发明还公开了一种计算机设备,所述计算机设备包括存储器和处理器,所述存储器上存储有能在所述处理器上运行的计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的储能系统的安全评估方法的步骤。
48、本发明还公开了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行如上所述的储能系统的安全评估方法的步骤。
49、相对于现有技术,本发明所述的储能系统的安全评估方法、系统、设备及存储介质具有以下优势:
50、1)本发明通过对储能系统运行过程中可测量的数据的检测,获取电池的rul、soc和温升速率作为评价指标,对评价指标分别进行主观权重和客观权重的组合分析验证,获得电池的危险度评分,以危险度的评分来判断储能系统的安全性更准确也更直观,具有较高的推广应用价值;
51、2)本发明提供的安全评估方法在考虑soc的同时也考虑的与梯次电池安全性高度相关的rul和温升速率,危险度评估结果考虑因素更加全面,结果也更加准确。
1.一种储能系统的安全评估方法,其特征在于,包括:
2.如权利要求1所述的储能系统的安全评估方法,其特征在于,步骤s2包括:
3.如权利要求2所述的储能系统的安全评估方法,其特征在于,步骤s3包括:
4.如权利要求3所述的储能系统的安全评估方法,其特征在于,步骤s4包括:
5.如权利要求1所述的储能系统的安全评估方法,其特征在于,步骤s5包括:
6.如权利要求5所述的储能系统的安全评估方法,其特征在于,步骤s52包括:
7.如权利要求6所述的储能系统的安全评估方法,其特征在于,步骤s523中“根据比较结果调整电池的运行策略”包括:
8.一种储能系统的安全评估系统,其特征在于,包括:
9.一种计算机设备,其特征在于,所述计算机设备包括存储器和处理器,所述存储器上存储有能在所述处理器上运行的计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的储能系统的安全评估方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行权利要求1-7中任一项所述的储能系统的安全评估方法的步骤。
