退役阀控式铅酸蓄电池剩余容量快速估算方法及其应用与流程

本发明属于铅酸蓄电池领域，涉及电池剩余容量检测技术，尤其是一种基于大数据的变电站退役阀控式铅酸蓄电池剩余容量快速估算方法。

背景技术：

铅酸蓄电池由于性价比高、高低温性能好、安全性强、可浮充使用等突出优点，自20世纪90年代初期开始，被广泛用做变电站调度、保护、控制的备用电源。全国变电站数量巨大，达数十万之多，每座变电站都必须配置备用电源，由此可见，变电站的铅酸蓄电池数量巨大。变电站使用最多的电池为阀控式铅酸蓄电池，而对于变电站备用电源而言，当蓄电池组容量为标称容量80％才能正常使用，当容量低于80％时，蓄电池组则整体退役，退役阀控式铅酸蓄电池组仍有很大的储能潜力。容量低于80％的蓄电池组整体退役时并未进行电池再利用，而是通过直接将蓄电池进行拆解后分类、极板回炉、塑料回炉、生成原材料等几方面，造成了大量的资源浪费，同时在碳达峰、碳中和大背景下，这种做法大大增加了碳中和压力，不利于生态环境的发展。

目前，确定退役蓄电池容量的方法为核容，该方法是指采用恒流充放电的方法，测试电池组的容量，首先需要将电池组充满电，然后再放电到截止电压，从而获得容量，所需时间长，往往一次核容过程需要几十小时，工作量巨大，开发一种变电站退役阀控式铅酸蓄电池剩余容量快速估算方法至关重要。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供一种简易可行、检测时间短、准确性高的变电站退役阀控式铅酸蓄电池剩余容量快速估算方法。目前为变电站退役阀控式铅酸蓄电池组退役再利用时有效得出蓄电池剩余容量是主要难点之一，常用的解决方法为核容测试，但是该方法耗时长，在测试期间蓄电池组要注意安全风险防范同时占用大量空间，本发明借助大数据的技术，能快速估算不同变电站不同品牌、型号、批号的退役阀控式铅酸蓄电池的剩余容量，工作难度小，耗时短，解决变电站退役阀控式铅酸蓄电池组再利用过程中首要的难题。

本发明的目的其二在于为变电站退役阀控式铅酸蓄电池组提供一种再利用方法，目前，变电站退役铅酸蓄电池往往是直接用来拆解回收原材料，蓄电池组并未使用完全，本发明能有效延长退役电池组的使用寿命，节约成本，保护环境，减少碳排放。

本发明采用如下技术方案：

一种包括阀控式铅酸蓄电池管理人员提供数据，数据管理，剩余容量预测，剩余容量预测结果分析报告生成以及呈现的基于大数据的变电站退役阀控式铅酸蓄电池剩余容量快速估算方法，其包括如下步骤：

1)阀控式铅酸蓄电池的管理人员提供数据：管理人员使用终端设备如手机、平板电脑通过网络(3g、4g、5g、wifi)连接云计算服务器，为电池大数据共享平台所提供的电池基本信息，电池电压、剩余容量、荷电状态、交流阻抗信息等数据。

2)数据管理：对管理人员提供的阀控式铅酸蓄电池基本信息、电压、剩余容量、荷电状态、交流阻抗数据按照预测分析要求进行整合和转换。

3)剩余容量预测：电池大数据共享平台根据用户提供的变电站退役阀控式铅酸蓄电池基本信息、电压、交流阻抗信息与共享平台中已存在的经过数据管理整合转换的数据进行匹配，从而估算出用户提供的退役电池的剩余容量。

4)剩余容量预测结果分析报告生成以及呈现：电池大数据共享平台根据剩余容量预测结果生成并呈现给用户预测结果报告。

再有，步骤1)中电池基本信息包括：电池型号、生产厂家、生产批次、生产时间、交流阻抗所采取的低频、高频数据。

步骤2)中电池基本信息、剩余容量、荷电状态、交流阻抗数据信息进行转换、整合、存取，提取每一个电池的基本信息、电压、剩余容量、荷电状态、低频交流阻抗数据中实部及虚部数值、高频交流阻抗数据中实部及虚部数值，生成剩余容量与电压、低高频阻抗数据中实部、虚部的标准曲线，随着管理人员上传的数据越多，标准曲线不断修正更新，并生成一一对应的可用来检索的数据表。

步骤3)中剩余容量预测按照以下步骤进行：

①进行生产厂家匹配，电池大数据共享平台出现所有该生产厂家所有电池的信息；

②进行电池型号匹配，电池大数据共享平台中所有该厂家生产的同型号的信息出现；

③进一步进行低频阻抗实部及虚部匹配，通过该厂家生产的同型号的剩余容量与低频阻抗实部、虚部标准曲线进行计算可自动生成剩余容量预测值；

④进一步进行高频阻抗实部及虚部匹配，通过该厂家生产的同型号的剩余容量与高频阻抗实部、虚部标准曲线进行计算可自动生成剩余容量预测值；

将步骤③和④中的两个预测值进行比较，计算偏差，若偏差较小，则取平均值即为最终预测值；若偏差值偏大，则结合剩余电量与电压标准曲线进一步修正，得到最终预测值。

本发明电化学交流阻抗谱测试方法简单，耗时短，仅需几分钟便可获得单个电池的电化学交流阻抗谱，交流阻抗谱能反应电池状态的各个阻抗的信息，而电池不同容量时，各个阻抗信息不同，电池的容量与交流阻抗存在着对应的关系。

零碳小屋顾指的是没有碳消耗的一种建筑，没有外接任何传统电源，全部电力供应均来自太阳能、风能等清洁能源，而太阳能、风能等清洁能源不够稳定，并不能持续稳定的为零碳小屋提供电源，因此，能将太阳能、风能等清洁能源发电存储起来的储能装置必不可少，而储能电池组是储能装置重要组成部件之一。

为了减少整体的碳产出，延长现有物资的使用寿命周期，因此，将变电站退役阀控式铅酸蓄电池组整体当成零碳小屋储能装置中储能电池组使用是一个很好的解决方案。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明提供的一种基于大数据的变电站退役阀控式铅酸蓄电池剩余容量快速估算方法简单实用，仅通过利用现有的设备，依托大数据的方法，能在十分钟之内估算出变电站退役阀控式铅酸需电池的剩余质量，为延长变电站退役阀控式铅酸蓄电池的使用寿命及节约资源保护环境奠定基础。

2、本发明将变电站退役阀控式铅酸蓄电池应用于零碳小屋建筑项目有效解决储能系统中储能电池的问题，成本较低，性价比高，具备很强的使用价值。

附图说明

图1为基于大数据的变电站退役阀控式铅酸蓄电池剩余容量快速估算的流程。

图2为退役阀控式铅酸蓄电池信息图。

图3为电池大数据共享平台进行工作的过程示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种包括阀控式铅酸蓄电池管理人员提供数据，数据管理，剩余容量预测，剩余容量预测结果分析报告生成以及呈现的基于大数据的变电站退役阀控式铅酸蓄电池剩余容量快速估算方法，其包括如下步骤：

1)阀控式铅酸蓄电池的管理人员提供数据：管理人员使用终端设备如手机、平板电脑通过网络(3g、4g、5g、wifi)连接云计算服务器，为电池大数据共享平台所提供的电池基本信息，电池电压、剩余容量、荷电状态、交流阻抗信息等数据。

2)数据管理：对管理人员提供的阀控式铅酸蓄电池基本信息、电压、剩余容量、荷电状态、交流阻抗数据按照预测分析要求进行整合和转换。

3)剩余容量预测：电池大数据共享平台根据用户提供的变电站退役阀控式铅酸蓄电池基本信息、电压、交流阻抗信息与共享平台中已存在的经过数据管理整合转换的数据进行匹配，从而估算出用户提供的退役电池的剩余容量。

4)剩余容量预测结果分析报告生成以及呈现：电池大数据共享平台根据剩余容量预测结果生成并呈现给用户预测结果报告。

再有，步骤1)中电池基本信息包括：电池型号、生产厂家、生产批次、生产时间、交流阻抗所采取的低频、高频数据。

步骤2)中电池基本信息、剩余容量、荷电状态、交流阻抗数据信息进行转换、整合、存取，提取每一个电池的基本信息、电压、剩余容量、荷电状态、低频交流阻抗数据中实部及虚部数值、高频交流阻抗数据中实部及虚部数值，生成剩余容量与电压、低高频阻抗数据中实部、虚部的标准曲线，随着管理人员上传的数据越多，标准曲线不断修正更新，并生成一一对应的可用来检索的数据表。

步骤3)中剩余容量预测按照以下步骤进行：

①进行生产厂家匹配，电池大数据共享平台出现所有该生产厂家所有电池的信息；

②进行电池型号匹配，电池大数据共享平台中所有该厂家生产的同型号的信息出现；

③进一步进行低频阻抗实部及虚部匹配，通过该厂家生产的同型号的剩余容量与低频阻抗实部、虚部标准曲线进行计算可自动生成剩余容量预测值；

④进一步进行高频阻抗实部及虚部匹配，通过该厂家生产的同型号的剩余容量与高频阻抗实部、虚部标准曲线进行计算可自动生成剩余容量预测值；

⑤将步骤③和④中的两个预测值进行比较，计算偏差，若偏差较小，则取平均值即为最终预测值；若偏差值偏大，则结合剩余电量与电压标准曲线进一步修正，得到最终预测值。

结合图1，进行实例说明。

全国各地来自于各行各业的阀控式铅酸蓄电池管理人员1使用终端设备2通过网络3连接电池大数据共享平台4，向平台提供电池的基本信息，电池电压、剩余容量、荷电状态、交流阻抗信息等数据，数据如图2所示。

电池大数据共享平台将收集的大量的信息数据进行转换、整合及存储，将图2中交流阻抗图谱中实部、虚部的数据进行提取，与对应的电池其他信息组成一个可供检索匹配的文件201；将大量的满足要求的文件进行整合并存储在平台数据库202中以供用户使用。

用户5使用设备终端通过网络将变电站退役铅酸蓄电池信息203传输至电池大数据共享平台，电池大数据共享平台将数据进行转换成可检索文件204。

电池大数据共享平台将可检索文件204与平台数据库中文件进行检索匹配并进行预测，得出剩余容量预测值。电池大数据共享平台根据剩余容量预测结果生成并呈现给用户预测结果报告，用户打印预测结果报告。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。