储能装置保护系统、方法、电子设备及存储介质与流程

本发明涉及储能装置的安全保护，特别涉及一种储能装置保护系统、方法、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、近年来电池行业发展迅速，在储能系统和电动工具等领域得到大规模应用，电池的安全性能也受到广泛关注。电池是能量的载体，如果设计或管理存在缺陷就会埋下安全隐患，且风险随着电池能量密度或功率密度的增加而提升，一旦发生故障会引发热失控等安全事故，带来严重的经济损失和社会危害。电池事故是热力学与电化学过程综合作用的结果：当电池整体释放热量的速率高于散热速率时，电池温度会随着热量的积累而升高。高温提升电池内部材料的化学活性，加速化学反应速率或者引入新的副反应，继续释放更多的热量，形成恶性循环。持续的温升会导致电池内部材料熔化或分解，引发电池内短路和热失控状况，且当电池直接暴露在大气处发生故障时产生的气体与大气中的氧气发生反应，造成燃烧、爆炸等恶性事故。

2、现有技术中，多以传感器信号或内阻参数作为电池故障诊断依据，传感器信号与内部电化学机理关联性研究较难，导致诊断系统难以及时提取故障特征变化，无法实时对电池故障进行故障风险评估和预测，处理不及时会扩大事故。

3、因此，亟需一种装置能够在储能电池使用过程中进行监控和管理，及时发现并处理存在的安全隐患，保障储能电池的安全性。

4、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于，提供一种储能装置保护系统、方法、电子设备及存储介质，从而克服现有技术中对储能装置的监测保护与内部故障机理关联性差，无法准确识别安全隐患的问题。

2、本发明的另一目的在于，提供一种储能装置保护系统、方法、电子设备及存储介质，从而提高储能装置的安全性和可靠性。

3、为实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种储能装置保护系统，储能装置包括储能电池和变流器，储能装置保护系统包括：密封箱，其内部充满绝缘冷却流体并容纳储能电池和变流器；色谱分析仪，其用于在线分析密封箱内的绝缘冷却流体中的特征气体含量；控制器，其根据色谱分析仪所得的特征气体含量识别储能电池的安全状态；以及散热器，其设置在密封箱外部，散热器与密封箱相连通以调节绝缘冷却流体的温度。

4、进一步，上述技术方案中，绝缘冷却流体为绝缘冷却液或绝缘冷却气。

5、进一步，上述技术方案中，绝缘冷却流体为矿物绝缘油。

6、进一步，上述技术方案中，控制器根据所确定的储能电池的安全状态启动预警和/或跳闸。

7、进一步，上述技术方案中，特征气体包括氢气、烃类气体和碳氧化合物气体。当储能装置开始工作时，绝缘冷却流体会自动循环进入色谱分析仪，经反复萃取，溶解在绝缘冷却流体中的各种特征气体被收集，迅速送至色谱柱中，经分离后进行特征气体浓度监测。

8、进一步，上述技术方案中，储能电池为铅酸蓄电池或锂离子电池。

9、进一步，上述技术方案中，当储能电池为铅酸蓄电池时，安全状态包括析氢、过热和放电；当储能电池为锂离子电池时，安全状态包括过热、放电、过充和过放。

10、进一步，上述技术方案中，散热器为液冷式散热器。

11、进一步，上述技术方案中，散热器与密封箱之间设有换流泵，换流泵控制绝缘冷却流体的循环速率。

12、根据本发明的第二方面，本发明提供了一种储能装置保护方法，储能装置包括储能电池和变流器，包括如下步骤：监测绝缘冷却流体中的特征气体含量，绝缘冷却流体浸没储能电池和变流器；根据所得的特征气体含量判断储能电池的安全状态，以及启动预警和/或跳闸。

13、进一步，上述技术方案中，特征气体包括氢气、烃类气体和碳氧化合物气体。

14、进一步，上述技术方案中，当储能电池为铅酸蓄电池时，根据所得的特征气体含量判断储能电池的安全状态包括：当仅有氢气的含量上升时，安全状态为析氢；当氢气的含量、烃类气体和碳氧化合物气体的含量同时上升，安全状态为过热；以及当c2h2的含量在烃类气体的总含量中占比上升时，安全状态为放电。

15、进一步，上述技术方案中，根据所得的特征气体含量判断储能电池的安全状态，以及启动预警和/或跳闸包括：安全状态为析氢时，若氢气的含量达到设定值n1，则启动预警；若氢气的含量达到设定值n2，则跳闸，其中，n1＜n2；安全状态为过热时，若氢气的含量达到设定值n3，则启动预警；若氢气的含量达到设定值n4，则跳闸，其中，n3＜n4；以及安全状态为放电时，若c2h2的含量达到设定值n5，则启动预警；若c2h2的含量达到设定值n6，则跳闸，其中，n5＜n6。

16、进一步，上述技术方案中，当储能电池为锂离子电池时，根据所得的特征气体含量判断储能电池的安全状态包括：当氢气、烃类气体和碳氧化合物气体的含量同时上升，且co2含量占比升高时，安全状态为过热；当c2h2的含量在烃类气体的总含量中占比上升时，安全状态为放电；当h2的含量和co2的含量占比上升时，安全状态为过充初期；当co2的含量继续升高，h2的含量降低时，安全状态为过充过程中；当h2的含量占比最高，且ch4和c2h6占比大于正常值时，安全状态为过放初期；当co2的含量开始升高，h2、ch4、c2h6占比降低时，安全状态为过放过程中。

17、进一步，上述技术方案中，根据所得的特征气体含量判断储能电池的安全状态，以及启动预警和/或跳闸包括：安全状态为过热时，若co2的含量达到设定值m1，则启动预警；若co2的含量达到设定值m2，则跳闸，其中，m1＜m2；安全状态为放电时，若c2h2的含量达到设定值m5，则启动预警；若c2h2的含量达到设定值m6，则跳闸，其中，m5＜m6；安全状态为过充初期时，若co2的含量达到设定值m3，则启动预警；安全状态为过充过程中时，若co2的含量达到设定值m4，则跳闸，其中，m3＜m4；安全状态为过放初期时，若氢气的含量达到设定值m7，则启动预警；安全状态为过放过程中时，若co2的含量达到设定值m8，则跳闸。

18、根据本发明的第三方面，本发明提供了一种电子设备，其包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行如上述技术方案中任意一项的储能装置保护方法。

19、根据本发明的第四方面，本发明提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于使计算机执行如上述技术方案中任意一项的储能装置保护方法。

20、与现有技术相比，本发明具有如下一个或多个有益效果：

21、1.通过绝缘冷却流体保护储能电池，并监测绝缘冷却流体中的特征气体含量，从而识别储能电池的安全状态，能够及时发现并处理存在的安全隐患，实现实时、全面的监控和保护。

22、2.根据安全状态与内部故障机理相关联，能够采取精准的响应动作，提高储能装置的安全性和可靠性，减少事故发生、恶化的风险。

23、3.通过绝缘冷却流体的循环调节储能电池的温度，同时，绝缘冷却流体能够将储能电池与大气隔绝，可有效阻止燃烧和爆炸等事故，减少人员伤亡和财产损失。

24、上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。