一种电化学储能电站电池寿命估算方法及装置与流程

本发明涉及一种电化学储能电站电池寿命估算方法及装置，属于电池寿命估算校准。

背景技术：

1、随着“双碳战略”的实施和构建以新能源为主体的新型电力系统政策的落地，电化学储能系统得到了快速发展和规模化应用，电化学储能系统也从前期的设计和示范进入了规模化建设和运维的新阶段。

2、目前在对电化学储能系统的功率控制时仅考虑了电网的控制需求，导致其在进行快速、反复的充放电过程中寿命折损严重。准确地估算储能电池寿命soh，可以为储能系统运行维护提供重要的依据，为混合储能系统能量协调控制提供支撑。

3、电池寿命衰退因素包括由电池活性变化引起的内因和过充/过放对电池正负极造成的损害，外界诱导发生的自放电现象以及温度引起电解质的分解等外部因素。通常，容量和内阻是反映电池剩余寿命的直接健康指标，但是由于精确测量过程复杂，难以实现在线测量。现有实际工况中，估算电池寿命的方法，一般采用标准充/放电工况条件下循环充/放电的容量实测数据，或基于部分实测数据利用经验公式推算容量变化趋势，计算精度差。

4、因此，亟需一种简单有效的可在线估算电池寿命的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种简单有效、可在线实现的电化学储能电站电池寿命估算方法。

2、技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、第一方面，提供一种电化学储能电站电池寿命估算方法，包括以下步骤：

4、步骤s1，对电池定期进行一次满充满放的电池养护，养护过程中基于满放电量q和电池额定容量q额定的比值获得第一电池寿命估算值soh1；

5、步骤s2，基于电池循环使用工况下统计的当前循环次数、电池放电深度、工作温度、额定循环次数，获得第二电池寿命估算值soh2；

6、步骤s3，基于电池运行电压、电流、温度和循环次数的历史数据和实时数据，通过神经网络模型算法获得第三电池寿命估算值soh3；

7、步骤s4，通过soh1、soh2、soh3加权计算获得电池当前寿命soh。

8、一种电化学储能电站电池寿命估算方法，其特征在于，包括：

9、步骤s1，对电池定期进行一次满充满放的电池养护，养护过程中基于满放电量q和电池额定容量q额定的比值获得第一电池寿命估算值soh1；

10、步骤s2，基于电池循环使用工况下统计的当前循环次数、电池放电深度、工作温度、额定循环次数，获得第二电池寿命估算值soh2；

11、步骤s3，基于电池运行电压、电流、温度和循环次数的历史数据和实时数据，通过神经网络模型算法获得第三电池寿命估算值soh3；

12、步骤s4，通过soh1、soh2、soh3加权计算获得电池当前寿命soh。

13、在一些实施例中，步骤s1中，养护过程中基于满放电量q和电池额定容量q额定的比值获得第一电池寿命估算值soh1，包括：

14、养护过程中，先将电池通过恒流转恒压模式充电至充电电流降低到接近0，此时电池处于满充状态，再将电池以恒定小电流进行放电，直至电压降到截止电压下限，放电过程中通过安时积分法计算得到满放电量q，则soh1＝q/q额定，q额定为电池额定容量。

15、在一些实施例中，步骤s2中，基于电池循环使用工况下统计的当前循环次数、电池放电深度、工作温度、额定循环次数，获得第二电池寿命估算值soh2，包括：

16、s21，根据当前循环次数i下电池充电后的电量状态soc1、放电后达到的电量状态soc2，获取该次循环的电池等效放电深度dodi；

17、s22，计算电池在不同循环次数i，基于该次循环的电池等效放电深度dodi、平均工作温度ti工况下的实际等效可循环次数li；

18、s23，根据循环次数i、每次循环工况下的实际等效可循环次数li获取第二电池寿命估算值soh2。

19、在一些实施例中，步骤s21中，该次循环的电池等效放电深度dodi计算方式为：

20、dodi＝a×(soc1-soc2)

21、a为等效系数，当soc2≤10％时，a＝2；当10％＜soc2≤20％时，a＝1.5；当soc2等于其它值时，a＝1。

22、在一些实施例中，步骤s22中，实际等效可循环次数li计算方式为：

23、

24、其中，l0为电池额定循环次数；dodi为第i次循环时的电池等效放电深度；ti为第i次循环时的平均工作温度；k和b为补偿系数；

25、在一些实施例中，步骤s23中，获取第二电池寿命估算值soh2的计算方式为：

26、

27、其中，ni为当前统计的循环次数。

28、在一些实施例中，步骤s3中，神经网络模型算法的输入历史数据和实时数据来源于储能电站能量管理系统。

29、在一些实施例中，步骤s4中，通过soh1、soh2、soh3加权计算获得电池当前寿命soh的方法为：

30、soh＝c1×soh1+c2×soh2+c3×soh3

31、其中，c1、c2、c3为加权系数，取c1＝0.2、c2＝0.3、c3＝0.5。

32、第二方面，本发明提供了一种电化学储能电站电池寿命估算装置，包括处理器及存储介质；

33、所述存储介质用于存储指令；

34、所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据第一方面所述方法的步骤。

35、第三方面，本发明提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述方法的步骤。

36、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明提供的一种储能电站电池寿命估算方法，从储能电池的衰减特性出发，充分考虑电池老化的退化特征或相关健康因子，一方面根据不同充放电深度、放电截止区间、工作温度、额定循环次数等指标建立与电池寿命的关系，另一方面结合电池运行历史数据和实时数据，利用数据分析和神经网络模型算法建立电池寿命的预测模型，同时结合储能电站电池特有的定期养护进行容量标定，弥补了现有技术多基于单一模型定性方法估算电池寿命或未全面考虑电池老化健康因子指标(如放电截止区间、工作温度)的影响，提高了电池寿命的估算精度，为电池运行的各项策略控制提供依据，提高了电池寿命和运行安全性。

技术特征：

1.一种电化学储能电站电池寿命估算方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电化学储能电站电池寿命估算方法，其特征在于，步骤s1中，养护过程中基于满放电量q和电池额定容量q额定的比值获得第一电池寿命估算值soh1，包括：

3.根据权利要求1所述的电化学储能电站电池寿命估算方法，其特征在于，步骤s2中，基于电池循环使用工况下统计的当前循环次数、电池放电深度、工作温度、额定循环次数，获得第二电池寿命估算值soh2，包括：

4.根据权利要求3所述的电化学储能电站电池寿命估算方法，其特征在于，步骤s21中，该次循环的电池等效放电深度dodi计算方式为：

5.根据权利要求3所述的电化学储能电站电池寿命估算方法，其特征在于，步骤s22中，实际等效可循环次数li计算方式为：

6.根据权利要求3所述的电化学储能电站电池寿命估算方法，其特征在于，步骤s23中，获取第二电池寿命估算值soh2的计算方式为：

7.根据权利要求1所述的电化学储能电站电池寿命估算方法，其特征在于，步骤s3中，神经网络模型算法的输入历史数据和实时数据来源于储能电站能量管理系统。

8.根据权利要求1所述的电化学储能电站电池寿命估算方法，其特征在于，步骤s4中，通过soh1、soh2、soh3加权计算获得电池当前寿命soh的方法为：

9.一种电化学储能电站电池寿命估算装置，其特征在于，包括处理器及存储介质；

10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种电化学储能电站电池寿命估算方法，所述方法包括：对电池定期进行一次满充满放的电池养护，该过程中基于满放电量Q和电池额定容量Q<subgt;额定</subgt;的比值获得第一电池寿命估算值SOH<subgt;1</subgt;；基于电池循环使用工况下统计的当前循环次数、电池放电深度、工作温度、额定循环次数获得第二电池寿命估算值SOH<subgt;2</subgt;；基于电池运行电压、电流、温度和循环次数的历史数据，通过神经网络模型算法获得第三电池寿命估算值SOH<subgt;3</subgt;；通过SOH<subgt;1</subgt;、SOH<subgt;2</subgt;、SOH<subgt;3</subgt;加权计算获得电池当前寿命SOH。提高了电池寿命的估算精度，为电池运行的各项策略控制提供依据，提高了电池寿命和运行安全性。

技术研发人员：苏磊,柯海山,何华伟
受保护的技术使用者：南京国电南自电网自动化有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12