储能系统锂离子电池异常识别方法、系统、设备及介质与流程

本发明属于电池储能，具体涉及一种储能系统锂离子电池异常识别方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、新型储能是构建新型电力系统的重要技术和基础装备，以锂离子电池为代表的新型储能呈现高速增长的态势，并且在未来几年也将持续快速发展。

2、锂离子电池是能量存储的核心载体，通过成千上万支电池的串并联构成电池储能系统；在应用过程中，电池性能不断衰退，电池之间的一致性差异增大，同时，电池的运行工况、使用环境、所处的寿命阶段等因素均对其当前状态有显著影响，这有可能导致部分电池出现在电压、温度、内阻、一致性等方面出现异常情况，如果不能对这些异常进行及时识别，会使得个别电池或电池组长期处于深度充放电状态，缩短使用寿命，甚至个别电池的温度较高或温升过快，在使用过程中的安全隐患大大增加。

3、目前在运的锂离子电池储能系统只对电池的电压、温度进行监测，并设置了电压范围和允许的最高温度，不能充分发现储能系统存在的安全隐患，影响了储能系统运行的安全可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种储能系统锂离子电池异常识别方法、系统、设备及介质，可以对储能系统锂离子电池使用过程中的电压异常、温度异常、内阻异常、一致性异常等风险进行快速识别，从而降低储能系统安全事故发生的频次，提升锂离子电池储能系统的运行效率和安全可靠性。

2、为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

3、第一方面，提供一种储能系统锂离子电池异常识别方法，包括：

4、在电池簇静置以及充放电过程中，采集电池簇内所有电池单体的电压值、电压变化率、采集点温度、采集点温度变化率，以及在特定频率下的内阻值；

5、根据电池簇内所有电池单体的电压值、电压变化率识别电池电压异常；

6、根据电池簇内所有采集点温度、采集点温度变化率识别电池温度异常；

7、根据电池簇内所有电池单体在特定频率下的内阻值识别电池内阻异常；

8、从储能系统运行数据中，取同一时刻电池簇中所有电池单体的电压，计算电池簇电压一致性系数ζv，根据计算出的电池簇电压一致性系数ζv所处范围识别电压一致性异常；

9、从储能系统运行数据中，取同一时刻电池簇中所有温度采集点的值，计算电池簇温度一致性系数ζt，根据计算出的电池簇温度一致性系数ζt所处范围识别温度一致性异常；

10、根据电池簇中所有电池单体在特定频率下的内阻值，计算电池簇内阻一致性系数ζr，根据计算出的电池簇内阻一致性系数ζr所处范围识别内阻一致性异常。

11、作为一种优选的方案，所述根据电池簇内所有电池单体的电压值、电压变化率识别电池电压异常的步骤包括：

12、在电池簇静置或充放电时，电池簇内所有电池单体的电压值如果有小于2.5v或大于3.65v的，则判定对应电池单体的电压值异常；

13、当储能电池簇以额定功率进行充放电时，在电池簇内所有电池单体的电压均在3.1v-3.5v范围时，电池单体的电压变化率如果大于100mv/min，则判定对应电池单体的电压变化异常。

14、作为一种优选的方案，所述根据电池簇内所有采集点温度、采集点温度变化率识别电池温度异常的步骤包括：

15、在电池簇静置或充放电时，电池簇内所有采集点的温度值如果有高于45℃的，则判定对应温度采集点的值异常；

16、当电池簇以额定功率进行充放电时，计算所有采集点的温度变化率，当某个采集点的温度变化率大于3℃/min，则判定对应采集点的温度值变化异常。

17、作为一种优选的方案，所述根据电池簇内所有电池单体在特定频率下的内阻值识别电池内阻异常的步骤包括：

18、测量电池簇内每个电池单体在1000hz下的内阻，使用以毫欧为单位的内阻值乘以电池的额定容量值，如果乘积大于150，则判定对应单体电池的内阻异常。

19、作为一种优选的方案，在所述从储能系统运行数据中，取同一时刻电池簇中所有电池单体的电压，计算电池簇电压一致性系数ζv，根据计算出的电池簇电压一致性系数ζv所处范围识别电压一致性异常的步骤中，计算电池簇电压一致性系数ζv的表达式如下：

20、

21、式中，n为电池簇中电池单体的数量，ui为电池簇中第i支电池单体的电压，u为所有电池单体电压的平均值；

22、当电池簇中所有电池单体电压均在3.1v-3.5v范围时，如果ζv小于0.98，则判定电池簇电压一致性异常；

23、当电池簇中所有电池单体电压不全在3.1v-3.5v范围时，如果ζv小于0.95，则判定电池簇电压一致性异常。

24、作为一种优选的方案，所述从储能系统运行数据中，取同一时刻电池簇中所有温度采集点的值，计算电池簇温度一致性系数ζt，根据计算出的电池簇温度一致性系数ζt所处范围识别温度一致性异常的步骤中，计算电池簇温度一致性系数ζt的表达式如下：

25、

26、式中，n为电池簇中温度采集点的数量，ti为电池簇中第i支温度采集点的值，t为所有温度采集点的平均值；

27、当ζt小于0.93，则判定电池簇温度一致性异常。

28、作为一种优选的方案，在所述根据电池簇中所有电池单体在特定频率下的内阻值，计算电池簇内阻一致性系数ζr，根据计算出的电池簇内阻一致性系数ζr所处范围识别内阻一致性异常的步骤中，根据电池簇中所有电池单体在1000hz下的内阻值，按照下式计算电池簇内阻一致性系数ζr：

29、

30、式中，n为电池簇中电池单体的数量，ri为电池簇中第i支电池单体的内阻，r为所有电池单体内阻的平均值；

31、如果ζr小于0.90，则判定电池簇内阻一致性异常。

32、第二方面，提供一种储能系统锂离子电池异常识别系统，包括：

33、数据采集模块，用于在电池簇静置以及充放电过程中，采集电池簇内所有电池单体的电压值、电压变化率、采集点温度、采集点温度变化率，以及在特定频率下的内阻值；

34、电池电压异常识别模块，用于根据电池簇内所有电池单体的电压值、电压变化率识别电池电压异常；

35、电池温度异常识别模块，用于根据电池簇内所有采集点温度、采集点温度变化率识别电池温度异常；

36、电池内阻异常识别模块，用于根据电池簇内所有电池单体在特定频率下的内阻值识别电池内阻异常；

37、电压一致性异常识别模块，用于从储能系统运行数据中，取同一时刻电池簇中所有电池单体的电压，计算电池簇电压一致性系数ζv，根据计算出的电池簇电压一致性系数ζv所处范围识别电压一致性异常；

38、温度一致性异常识别模块，用于从储能系统运行数据中，取同一时刻电池簇中所有温度采集点的值，计算电池簇温度一致性系数ζt，根据计算出的电池簇温度一致性系数ζt所处范围识别温度一致性异常；

39、内阻一致性异常识别模块，用于根据电池簇中所有电池单体在特定频率下的内阻值，计算电池簇内阻一致性系数ζr，根据计算出的电池簇内阻一致性系数ζr所处范围识别内阻一致性异常。

40、作为一种优选的方案，所述电池电压异常识别模块在电池簇静置或充放电时，电池簇内所有电池单体的电压值如果有小于2.5v或大于3.65v的，则判定对应电池单体的电压值异常；

41、当储能电池簇以额定功率进行充放电时，在电池簇内所有电池单体的电压均在3.1v-3.5v范围时，电池单体的电压变化率如果大于100mv/min，则判定对应电池单体的电压变化异常。

42、作为一种优选的方案，所述电池温度异常识别模块在电池簇静置或充放电时，电池簇内所有采集点的温度值如果有高于45℃的，则判定对应温度采集点的值异常；

43、当电池簇以额定功率进行充放电时，计算所有采集点的温度变化率，当某个采集点的温度变化率大于3℃/min，则判定对应采集点的温度值变化异常。

44、作为一种优选的方案，所述电池内阻异常识别模块测量电池簇内每个电池单体在1000hz下的内阻，使用以毫欧为单位的内阻值乘以电池的额定容量值，如果乘积大于150，则判定对应单体电池的内阻异常。

45、作为一种优选的方案，所述电压一致性异常识别模块计算电池簇电压一致性系数ζv的表达式如下：

46、

47、式中，n为电池簇中电池单体的数量，ui为电池簇中第i支电池单体的电压，u为所有电池单体电压的平均值；

48、当电池簇中所有电池单体电压均在3.1v-3.5v范围时，如果ζv小于0.98，则判定电池簇电压一致性异常；

49、当电池簇中所有电池单体电压不全在3.1v-3.5v范围时，如果ζv小于0.95，则判定电池簇电压一致性异常。

50、作为一种优选的方案，所述温度一致性异常识别模块计算电池簇温度一致性系数ζt的表达式如下：

51、

52、式中，n为电池簇中温度采集点的数量，ti为电池簇中第i支温度采集点的值，t为所有温度采集点的平均值；

53、当ζt小于0.93，则判定电池簇温度一致性异常。

54、作为一种优选的方案，所述内阻一致性异常识别模块根据电池簇中所有电池单体在1000hz下的内阻值，按照下式计算电池簇内阻一致性系数ζr：

55、

56、式中，n为电池簇中电池单体的数量，ri为电池簇中第i支电池单体的内阻，r为所有电池单体内阻的平均值；

57、如果ζr小于0.90，则判定电池簇内阻一致性异常。

58、第三方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述的处理器执行所述的计算机程序时实现所述的储能系统锂离子电池异常识别方法。

59、第四方面，提供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，所述的计算机程序被处理器执行时实现所述的储能系统锂离子电池异常识别方法。

60、相较于现有技术，本发明的第一方面至少具有如下的有益效果：

61、针对在运的锂离子电池储能系统，依据采集电池簇内所有电池单体的电压值、电压变化率、采集点温度、采集点温度变化率等状态参量，再结合在线检测的内阻值，计算各种状态参量的一致性，并根据相应的判定标准，来实现储能系统锂离子电池的异常识别。采用本发明储能系统锂离子电池异常识别方法可对储能系统中锂离子电池存在的电压、温度、内阻和一致性等异常进行快速识别，提前发现锂离子电池储能系统存在的安全风险，提升锂离子电池储能系统使用过程中的安全可靠性。本发明能够从各个角度对储能系统中锂离子电池的异常进行识别，提高了电池异常识别的准确度和可信度；本发明储能系统锂离子电池异常识别方法在识别过程中采用的电压和温度数据，可直接从储能系统运行数据中获取，内阻数据可通过快速测量获取，电池异常识别所用参数获取快速、简便，具有较高的实际应用价值。

62、可以理解的是，上述第二方面至第四方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。