一种储能电池云端系统安全管理方法和系统与流程

本发明涉及储能电池，具体地，涉及一种储能电池云端系统安全管理方法和系统。

背景技术：

1、储能是这场能源变革中必要手段和支撑技术，而电池是储能系统里最核心的零部件。因此，对于储能电池的安全管控就如这几年大力推广的新能源汽车一样，成为产业技术力最为重要的课题。

2、目前的储能系统，对于电池的管理主要集中于电池包软件控制系统bms和能量管理系统ems，实现电池包高压和低压回路的控制。

3、bms是连接储能电池和储能其他部件的重要纽带，实时采集、处理、存储电池模组运行过程中的数据，保障电池系统的安全可靠运行。由于电池的反应过程是化学反应，其性能和数据是持续变化且复杂的，一旦出现热失控，会造成巨大的财产和人员伤亡事故，因此对于储能电池数据的采集、分析以及进行提前预警成为保证储能电池安全最重要的课题。

4、前几年，由于电池成本较高，商业模式不够清晰，储能系统项目主要为试点项目，这些推广的储能电池管理系统更多依赖于电池包bms控制，其在bms端采集的数据主要存于储能设备本地端，无法上传到云端系统进行远程监控和处理。但是由于bms硬件处理能力有限，无法存储大量数据，因此无法去运行大量数据计算的预警模型，

5、最近，一些储能项目开始尝试将bms端采集的数据开始上传到云端系统进行监控，但由于缺乏处理海量电池的管理经验和数据处理相结合能力，几乎没有真正有效的储能云端系统监控和预警模型。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种储能电池云端系统安全管理方法和系统。

2、根据本发明的一个方面，提供一种储能电池云端系统安全管理方法，包括：

3、搭建电池云端管理系统，包括：储能电池bms协议模块、能量管理ems模块、通讯模块和电池云端平台；所述储能电池bms协议模块采集电池的数据信息并上传至储能本地端的所述能量管理ems模块，再由所述通讯模块将所述数据信息上传到所述电池云端平台；

4、基于所述电池云端平台得到的所述数据信息，进行内短路预警；

5、基于所述电池云端平台得到的所述数据信息，进行外短路预警。

6、优选地，所述基于电池云端平台得到的数据信息，进行内短路预警，包括：

7、电池停止充电，记t0为停止充电时刻；

8、电池完成去极化，记t1为完成去极化过程时刻；

9、进行第一阶段t1-t2自放电观测与计算，判断是否发生内短路；

10、进行第二阶段t2-t3自放电预测与计算，判断是否发生内短路；

11、其中，所述第一阶段t1-t2自放电观测与计算中，记t1时j电芯电压为v_(i,j)，j电芯t1时的时间记为t_(1,j)；在t1时间之后，ti时间时，电池处于自放电观测的第一阶段观察时长p1_time内，记j电芯电压为v_(i,j)-，j电芯在ti时的时间记为t_(i,j)；计算第一阶段的电池自放电率p1sdr：p1sdr＝(v_(i,j)-v_(1,j))/(t_(i,j)-t_(1,j))；

12、如果ti<t1+p1_time且p1sdr>s1，则表示电池内短路风险较高，触发电池预警进入所述第二阶段观测；其中s1为第一阶段观察时长阈值；

13、如果ti>t1+p1_time，则采用滑动窗口计算第一阶段观察时长p1_time内的电池自放电率p1sd；如果p1sdr>s1，则触发电池预警进入第二阶段观测；

14、如果第一阶段中没有发生p1sdr>s1，则表示电池正常，继续正常运行；

15、其中，所述第二阶段自放电观测与计算中，计算第二阶段的电池自放电值p2sdr：p2sdr＝(v_(i+p2_time,j)-v_(i,j))/(t_(i+p2_time,j)-t_(i,j))，p2_time为第二阶段电池观察时长，v_(i+p2_time,j)为j电芯第二阶段内的电压，t_(i+p2_time,j)为j电芯第二阶段内的时间；

16、如果p2sdr>s2，则表示电池存在内短路问题，触发报警、停止使用并且启动售后维修流程；其中s2为第二阶段观察时长阈值；

17、如果p2sdr<s2，则表示电池内短路风险较小，电池正常，可以正常运行。

18、优选地，所述采用滑动窗口计算第一阶段观察时长p1_time内的电池自放电率p1sd，能够节约云端计算资源。

19、优选地，s1>s2>单个电芯标准压差变化速率。

20、优选地，所述基于所述电池云端平台得到的所述数据信息，进行外短路预警，包括：

21、通过运行中的多个标准储能电池包的电池绝缘数据，训练标准绝缘阻值曲线res_avg_set；

22、基于所述标准绝缘阻值曲线res_avg_set，通过远端统计分析，初步筛查绝缘阻值低的电池；

23、完成所述初步筛查后，基于树回归方法进行绝缘劣化模式识别。

24、优选地，所述基于所述标准绝缘阻值曲线res_avg_set，通过远端统计分析，初步筛查绝缘阻值低的电池，包括：

25、提取设定时间范围内的n个电池绝缘数据{res1，res2……resn}；

26、计算所述n个电池绝缘数据的绝缘阻值均值res_avg、绝缘阻值90百分位数值res_90pct和方差res_std；

27、判断是否满足绝缘劣化模式识别的触发条件：res_avg<res_avg_set并且res_90pct<res_avg_set，res_std<res_std_set；其中，res_avg_set为均值阈值，res_std_set为方差阈值；

28、如满足所述触发条件，则进行绝缘劣化模式识别；如不满足，则通过筛查，认定电池正常，未发生外短路。

29、优选地，所述完成初步筛查后，基于树回归方法进行绝缘劣化模式识别，包括：

30、读取设定时间范围的m个电池绝缘数据{res1，res2……resm}，设定m>n；

31、将m个所述电池绝缘数据进行树回归拟合计算，回归深度为tree_depth，获取拟合数列{resa_1，resa_2……resa_m}；

32、计算所述拟合数列的1阶差分，得到差分序列

33、{resa_diff_1，resa_diff_2，……resa_diff_m}；

34、统计所述差分序列中小于向下变化的差分值阈值resa_diff_set_down的变化点的值count_change_point_down，即绝缘值向下变化的数据数量；

35、统计所述差分序列中大于向上变化的差分值阈值resa_diff_set_up的变化点的值count_change_point_up，即绝缘值向上变化的数据数量；

36、计算差分平均值resa_diff_avg；

37、根据所述count_change_point_down、count_change_point_up以及resa_diff_avg，判断绝缘劣化模式：

38、count_change_point<2并且count_change_point_up＝0，则表示是绝缘突降，绝缘劣化风险程度较高；

39、count_change_point>2并且count_change_point_up＝0，则表示是绝缘缓慢劣化，绝缘劣化风险程度中等；

40、count_change_point＝2并且count_change_point_up＝0并且resa_diff_avg＝0，则表示是绝缘阻值不变，绝缘劣化风险程度较低，且需要对绝缘模块进行更换。

41、根据本发明的第二个方面，提供一种储能电池云端系统安全管理系统，包括：

42、系统搭建模块，该模块用于搭建电池云端管理系统，包括：储能电池bms协议模块、能量管理ems模块、通讯模块和电池云端平台，所述储能电池bms协议模块采集电池的数据信息并上传至储能本地端的所述能量管理ems模块，再由所述通讯模块将所述数据信息上传到所述电池云端平台；

43、内短路识别模块，该模块基于所述电池云端平台得到的所述数据信息，进行内短路预警；

44、外短路识别模块，该模块基于所述电池云端平台得到的所述数据信息，进行外短路预警。

45、根据本发明的第三个方面，提供一种终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时可用于执行任一项所述的方法，或运行所述的系统。

46、根据本发明的第四个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时可用于执行任一项所述的方法，或运行所述的系统。

47、与现有技术相比，本发明实施例至少具有如下的一项有益效果：

48、本发明实施例中的储能电池云端系统安全管理方法和系统，具有实时性：储能电池数据实时上传到云端，云端平台实时计算，一旦计算结果出现异常，能够第一时间下发对于储能电池的控制命令，同时通知监控人员介入调查。

49、本发明实施例中的储能电池云端系统安全管理方法和系统，具有准确性：借助于储能电池充、放电较为规律和稳定的工况，相较于新能源汽车电池和其他场景，监管计算精准，保证充放电过程中电池与设备的安全。

50、本发明实施例中的储能电池云端系统安全管理方法和系统，具有智能化：基于不断上传的实时数据，储能电池预警模型可以自动不断动态修正，无需人员到现场更改参数，更加智能化。

51、本发明实施例中的储能电池云端系统安全管理方法和系统，具备全自动功能：操作简单，不需要对储能系统有深刻认识，监控人员不需要对储能电池运营过程值守监控，到达预警值自动发送工单给监控人员，进行售后维护。

52、本发明实施例中的储能电池云端系统安全管理方法和系统，其基于电芯压差变化速率，分成了两个阶段进行判断，相较于现有技术中，单一笼统的单次比较电芯压差变化速率，更加细致、全面，避免误判、漏判；其关于绝缘阻值的判断，是借助于储能电池充、放电较为规律和稳定的工况，设计监管方法，相较于现有技术提升了计算结果的精确度。外电路预警与内电路预警相辅相成，缺一不可，保证充放电过程中电池与设备的安全。