基于气体组分分析的储能系统安全监测方法与流程

本发明涉及储能监测，特别是涉及基于气体组分分析的储能系统安全监测方法。

背景技术：

1、储能系统通常使用高能量密度的电池技术，例如氢燃料电池；虽然这些电池技术在能量存储方面具有很大的优势，但它们在长期使用中不可避免地会出现老化问题；随着时间的推移，电池内部的化学反应和物理变化会导致电池性能的下降和安全风险的增加；因此对储能系统进行安全监测是非常有必要的；

2、传统的储能系统的安全监测主要依赖于对电流和电压的检测，而这种方法往往不能及时发现电池内部的问题，例如电池温度、电解液浓度和气体产生等问题；这些内部问题会导致储能设备内的电池老化、容量减少、内阻增加以及安全风险的出现；如果无法及时检测和监测这些问题，会使得储能系统无法正常工作，甚至产生过热、漏电、爆炸等安全风险。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述背景技术提到的问题，提供基于气体组分分析的储能系统安全监测方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：基于气体组分分析的储能系统安全监测方法，包括以下步骤：

3、s1：通过安装与安装于储能系统内部的传感器通信连接以获取储能信息，并基于储能信息对储能系统的运行状态、老化状态以及内部气体组分状态进行监测以得到安全参数；

4、s2：基于安全参数对储能系统的运行安全风险进行判断以生成对应的安全指令；具体为：

5、s21：调取安全参数，其中安全参数包括运行指数hai、老化指数lyr、反应均衡指数zai和偏离指数fai；通过设定的公式进行计算以得到风险值fhi，其中c1、c2、c3、c4分别为设定的权重系数，e为自然常数；由此可得不同采集时刻对应的风险值fhi；

6、s22：以时间为横坐标，以风险值为纵坐标得到储能系统的风险值随着时间变化曲线图，于风险点的位置作曲线的切线，利用数据拟合求得切线的表达式，对切线表达式进行求导操作得到风险点的导数；

7、s23：基于风险值随着时间变化曲线图中的导数进行细化分析以得到危险指数，将危险指数与危险区间进行比较分析以生成停运指令、溯原指令；当生成停运指令时，则控制储能系统停止运行；

8、s3：当生成溯原指令时，则对储能系统进行风险造成原因的追溯并输出对应的预警，将生成的预警分别发送至对应的操作人员进行储能系统的维护和调节，当接收到操作人员维护调节完成指令时，则重复s1-s2，直至不会生成溯原指令。

9、在一些实施例中，基于风险值随着时间变化曲线图中的导数进行细化分析以得到危险指数，其细化分析的具体过程为：

10、当导数等于零时，则将该导数记为稳定导数，并将该稳定导数对应风险点对应的风险值作为该稳定导数的稳定值记为q1，利用设定的公式组进行计算以得到维持表现值；其中a1和a2分别为设定的风险区间中的下限值和上限值，q1、q2、q3分别为设定的权重系数，将所有维持表现值进行求和计算以得到维持总值记为qz；

11、当导数大于零时，则将该导数记为风险导数，并将该风险导数对应的风险值作为该风险导数的风险基数；将风险导数乘以对应的风险基数得到风险表现值，并将风险表现值进行求和计算得到风险增度记为k1；将小于零的导数进行求和计算得到风险降度记为k2；

12、将维持总值qz、风险增度k1和风险降度k2代入设定的公式进行计算以得到危险指数qk，其中q4、q5、q6分别为设定的权重系数。

13、在一些实施例中，储能系统的运行状态监测的具体过程为：

14、设定存在一个标准运行参数，其中标准运行参数包括标准温度、标准湿度、标准压力，并将其分别记为ht、hw和hy；调取不同采集时刻对应的温度、湿度和压力，并将其分别记为ti、wi和yi；其中i＝1,2,3……i，i取值为正整数，i表示的是采集时刻的总数，i为其中任意一个采集时刻的序号；利用设定的公式进行计算以各采集时刻对应的运行指数hai，其中a1、a2、a3分别为设定的权重系数。

15、在一些实施例中，储能系统的老化状态监测的具体过程为：

16、获取储能系统投入使用的时长，其中投入使用的时长包括工作时长和休眠时长，分别将工作时长和休眠时长划分为若干个工作时段和休眠时段；

17、获取工作时段内储能系统的充放电次数以及每次充放电过程中不同时刻对应的温度；将温度与设定的温度区间进行比较分析以将温度分为一级影响温度、二级影响温度和三级影响温度；分别统计一级影响温度、二级影响温度和三级影响温度的数量，并分别将一级影响温度、二级影响温度和三级影响温度进行求和计算得到一级影响值、二级影响值和三级影响值；由此，将放电过程中的一级影响值y4、二级影响值y5、三级影响值y6、一级影响温度的数量y1、二级影响温度的数量y2和三级影响温度的数量y3代入设定的公式进行计算以得到充电老化影响值yb，其中b1、b2分别为设定的权重系数，e为自然常数；

18、同理将每次充电过程中的温度与设定的温度区间进行比较以得到一级影响值、二级影响值、三级影响值、一级影响温度的数量、二级影响温度的数量和三级影响温度的数量；由此，将充电过程中的一级影响值r4、二级影响值r5、三级影响值r6、一级影响温度的数量r1、二级影响温度的数量r2和三级影响温度的数量r3代入设定的公式进行计算得到充电老化影响值rb，其中b3、b4分别为设定的权重系数，e为自然常数；将所有工作时段的充电老化影响值和放电老化影响值进行求和计算得到动态老化值记为yr；

19、将动态老化值yr与休眠时长r7代入设定的公式lyr＝log2(eb5×yr+eb6×α×r7)进行计算以得到老化指数lyr，其中b5、b6分别为设定的权重系数，α为设定的静态老化转换系数，e为自然常数。

20、在一些实施例中，储能系统的内部气体组分状态监测的具体过程为：

21、调取不同采集时刻储能系统内产生的辅助气体浓度、燃烧气体浓度、各副产物气体种类以及每种副产物气体对应的浓度；

22、设定存在一个标准气体参数，其中标准气体参数包括辅助气体标准浓度、燃烧气体标准浓度，并将其分别记为hco2和hch2；利用设定的公式进行计算得到反正均衡指数za，其中a4、a5分别为设定的比例系数；由此可得各采集时刻对应的反应均衡指数；

23、设定每种副产物对应一个反应偏离系数，将副产物种类与设定的所有副产物种类进行比对以匹配到对应的反应偏离系数记为pj，其中j＝1,2,3……j，j取值为正整数，j表示的是副产物的总类别；j表示的是其中任意一种副产物；调取各副产物气体浓度，并将其记为fcj；利用设定的公式进行计算以得到偏离指数fa，其中a6、a7、a8分别为设定的权重系数；由此可得各采集时刻对应的偏离指数。

24、在一些实施例中，对储能系统进行风险造成原因的追溯并输出对应的预警；其中溯原的具体过程为：

25、当老化指数大于设定的老化阈值时，则输出老化风险预警；

26、将不同采集时刻的运行指数进行均值计算以得到运行均值，当运行均值小于设定的运行阈值时，则输出运行风险预警；

27、将不同采集时刻的反应均衡指数进行均值计算以得到反应均值，当反应均值小于设定的反应阈值时，则输出反应均衡预警；

28、将同采集时刻的偏离指数进行均值计算以得到偏离均值，当偏离均值大于设定的偏离预阈值时，则输出反应偏离预警。

29、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

30、1、通过各种传感器采集多种数据信息，包括温度、湿度、辅助气体浓度、燃烧气体浓度、副产物气体种类以及每种副产物气体对应的浓度、压力等参数，进而综合分析得到运行指数、老化指数、反应均衡指数和偏离指数等安全参数，从而对储能系统的运行状态、老化状态和气体组分情况进行全面监测和分析，为保障储能系统的安全稳定运行提供了重要的支持和保障；

31、2、通过综合分析储能系统的安全参数以快速准确地评估储能系统的安全状态，及时发现储能系统存在的安全风险，并对造成储能系统安全风险的原因进行追溯，方便操作员及时对储能系统进行维护和调节，有效降低储能系统的故障率和维护成本，从而提高储能系统的稳定性和可靠性。