CN114548809A - 一种电力储能系统管理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力储能系统管理方法及系统，方法包括：从数据源获取储能系统及蓄电池相关运行数据；对所述运行数据进行数据处理，对数据及结果进行评判，进行运行数据内部逻辑分析，状态数据与设计参数及初始值的比对分析，并对分析结果进行评判和预警；基于分析结果分类进行信息告知和推送。该方法对电力储能系统及蓄电池性能、安全状态的管理，及时提出维护建议，确保储能系统及蓄电池性能满足要求、预防隐患、避免事故发生，实现对储能系统智能管理，有效提升电力储能系统高效、可靠使用。
Description
技术领域
本发明属于储能系统技术领域，具体涉及一种电力储能系统管理方法及系统。
背景技术
储能技术是智能电网、可再生能源接入、分布式发电系统、备用电源及电动汽车发展必不可少的支撑技术之一，不但可以有效地消除峰谷差、平滑负荷，而且可以提高电力设备运行效率、提高电网运行稳定性和可靠性、调整频率、补偿负荷波动；此外储能技术还可以协助电力系统在电力事故后重新启动与快速恢复，提高系统的自愈能力，为电网稳定运行提供支撑，还可以在用户侧为用户提供峰谷调节、提升供电能力、提升供电可靠性等多种需求。
电化学储能行业发展至今，陆续出现了储能电站内的电池起火、爆燃事故的案例。可见，蓄电池组是一种能量密度很高的部件，具有高危险性的本质，要关注其使用中安全性，同时蓄电池本身在使用过程容量在进行正常衰减、导致不一致性问题的扩大，进一步加剧安全隐患，为了确保性能稳定，需及时、准确掌握其实际状态。
目前电力储能系统主要通过电池管理系统(BMS)实时监测电池运行参数、内部信息传输、故障告警、运行保护、通信等。在整个储能电站可采用能量管理系统(EMS)，统一协调控制储能成套工程中的各个设备，同时管理统计储能系统充放电电量与储能系统各组成设备，对其进行调节控制和相关运行参数的采集。从目前整体电池及系统各层级管理来看，主要对蓄电池及系统运行实时监控、参数超限判断、主要参数和运行集中管理，主体还停留于监控层面，未能实现对蓄电池及储能系统状态评价，未能有效的挖掘大量运行数据价值，做到及时准确掌握储能系统及蓄电池状态，并给予运行、维护及更换建议，当前是很有意义的一个方向。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种电力储能系统管理方法及系统，该方法对电力储能系统及蓄电池性能、安全状态的管理，及时提出维护建议，确保储能系统及蓄电池性能满足要求、预防隐患、避免事故发生，实现对储能系统智能管理，有效提升电力储能系统高效、可靠使用。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：
一种电力储能系统管理方法，包括：
从数据源获取储能系统及蓄电池相关运行数据；
对所述运行数据进行数据处理，对数据及结果进行评判，进行运行数据内部逻辑分析，状态数据与设计参数及初始值的比对分析，并对分析结果进行评判和预警；
基于分析结果分类进行信息告知和推送。
作为本发明的进一步改进，所述数据源包括实时运行数据、基准参考数据和系统调度计划信息。
作为本发明的进一步改进，所述基准参考数据包括设计参数、运行要求、蓄电池初始值；
所述系统调度计划信息包括电网调度、场站调度、运行计划。
作为本发明的进一步改进，所述储能系统及蓄电池相关运行数据，第一类运行数据包括电压、电流、温度、SOC、报警信息及时间序列，第一类运行数据的更换最小单位为电池插箱，数据获取以插箱为最小单位；第二类运行数据包括辅助系统数据，辅助系统数据为空调通风、消防、照明系统运行信息及时间序列。
作为本发明的进一步改进，所述对所述运行数据进行数据处理分为预处理和数据分析，具体包括：
所述预处理包括数据的有效性预处理、分析数据准备；其中，数据有效性确定是从实际运行的数据中去除人为停机、变更、试验的运行数据，保留能实际表征储能系统及设备状态的数据；分析数据准备是做好后续待分析数据的计算、统计，估算电压比，健康状态SOH，电芯温升，考虑一定时间段内温度变化率，与时间、实时功率对应，与温升对应的辅助系统运行曲线、能耗值、启停次数，运行数据统计；
所述数据分析是对获取的数据及结果进行评判，进行运行数据内部逻辑分析，状态数据与设计参数及初始值的比对分析，并对分析结果进行评判和预警。
作为本发明的进一步改进，所述数据分析具体包括：
对实时充电、放电截止电压、健康状态低于设定数值判定为异常，并调整运行参数，低于更换要求值时判定为故障；
电芯温升高于对应要求限值判定为异常或故障；基于功率曲线，正常功率范围时段，电压、电流、温度及温差等如有报警信息判定为异常，同时峰值大于停机值判定为故障，频次大于预设数值判定为故障；
基于功率曲线和电芯温度，在正常运行功率和温度范围，温差不超限，辅助系统空调、消防系统如有启动，判定为异常，辅助系统有连续运行记录判定为故障，并给出运行耗能值。
基于充放循环曲线和次数，通过充放时间、功率和次数考虑，与调度信息比较，不满足场站调度要求，判定为异常，不满足电网调度要求的判定为故障，并给出发生次数。
作为本发明的进一步改进，所述基于分析结果分类进行信息告知和推送，具体包括：
对数据分析结果进行信息主动通知和推送，其中判断异常结果在主系统中告知运行人员，判断故障则分类继续推送场站管理人员和设备供应方。
一种电力储能系统管理系统，包括：
获取运行数据模块，用于从数据源获取储能系统及蓄电池相关运行数据；
数据处理和分析模块，用于对所述运行数据进行数据处理，对数据及结果进行评判，进行运行数据内部逻辑分析，状态数据与设计参数及初始值的比对分析，并对分析结果进行评判和预警。
信息告知和推送模块，用于基于分析结果分类进行信息告知和推送。
一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述电力储能系统管理方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述电力储能系统管理方法的步骤。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明主要是通过获取运行数据、数据处理和分析、信息告知和推送，实现对储能系统实际状态掌握，通过大数据分析和设计值或初始值比较，提前告知、预警，确保系统性能稳定、安全运行。该方法对电力储能系统及蓄电池性能、安全状态的管理，及时提出维护建议，确保储能系统及蓄电池性能满足要求、预防隐患、避免事故发生，实现对储能系统智能管理，有效提升电力储能系统高效、可靠使用。
进一步，对运行数据内部之间进行逻辑分析，比如对于电池功率-电芯/环境温度-通风空调之间逻辑关系分析，根据实际运行情况分析其参数设定的合理性。比如防止过于保护，造成辅助系统电能浪费，或发现保护不够，超限频发，启停频繁，导致本身具有安全隐患，可能系统布置和测点选取不合理，需引起注意和及时查找处理；以设计参数、要求为基准，基于实际状态，对比分析相关数据，定期合理评判系统设备状态，具备客观性；通过对系统设备状态的客观掌握和分析，提示运行方式调整或维护建议，确保性能和安全。
附图说明
图1本发明电力储能系统管理系统框架流程图；
图2数据获取信息流程图；
图3数据处理流程图；
图4为本发明电力储能系统管理系统示意图；
图5为本发明优选实施例电子设备结构示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明出于储能系统运行安全目的，根据电池箱(电池簇的组成单元)的运行异常情况出现或有明显火灾趋势时，异常电池箱快速弹出，切断与系统的连接，实现物理隔离起火源，有效防止起火事故扩大化的触发弹出装置。
本发明主要是通过获取运行数据、数据处理和分析、信息告知和推送，实现对储能系统实际状态掌握，通过大数据分析和设计值或初始值比较，提前告知、预警，确保系统性能稳定、安全运行。
本电力储能系统管理系统主体框架如图1所示。具体包括：
从数据源获取储能系统及蓄电池相关运行数据；
对所述运行数据进行数据处理，对数据及结果进行评判，进行运行数据内部逻辑分析，状态数据与设计参数及初始值的比对分析，并对分析结果进行评判和预警；
基于分析结果分类进行信息告知和推送。
数据源来自三部分，第一部分为实时运行数据，第二部分为基准参考数据，第三部分数据信息为系统调度计划信息，包括电网调度、场站调度、运行计划。基准参考数据主要为设计参数、运行要求、蓄电池初始值。通过数据源模块获取储能系统及蓄电池相关运行数据，第一类包括电压、电流、温度、SOC、报警信息及时间序列，现场更换最小单位为电池插箱，数据获取以插箱为最小单位；第二类包括辅助系统如空调通风、消防、照明系统运行信息及时间序列。
数据处理分为预处理和分析两个阶段。预处理主要是：数据的有效性预处理、分析数据准备。数据有效性确定是实际运行的数据，去除人为停机、变更、试验的运行数据，保留能实际表征储能系统及设备状态的数据。分析数据准备：主要是做好后续待分析数据的计算、统计，估算电压比(充放电截止电压与标称电压占比)，健康状态SOH(当前电池最大容量与电池标称容量占比)，电芯温升，考虑一定时间段内温度变化率，与时间、实时功率对应；与温升对应的辅助系统运行曲线、能耗值、启停次数，运行数据统计，如充放时间和功率曲线、主要参数报警次数、频次、峰值等。数据分析主要是对获取的数据及结果进行评判，进行运行数据内部逻辑分析，状态数据与设计参数及初始值的比对分析，并对分析结果进行评判和预警。
信息告知和推送主要对分析结果分类进行信息主动通知储能电站运行人员、场站管理人员以及设备供应商，通知的信息主要包括储能系统及电池状态、运行问题预警、维护建议。
以下结合具体实施例和附图对本发明进行详细说明。
电力储能系统管理方法及系统主要包括数据源获取、数据处理、信息告知三个过程，可以根据实际运行情况和计划定期进行分析。
数据源获取见图2所示：
数据源中的基准数据与设备、系统特性相关，为相对固定数据。设计要求值根据不同系统及电池品牌设定不一样，所以需要根据具体项目予以确定。
如图3所示，数据处理包括数据预处理、数据分析两部分，数据预处理为数据分析做好数据准备，比如进行计算、统计，形成分析需要的数据输入。
具体的，数据分析中，对实时充电、放电截止电压、健康状态(SOH)低于一定数值给予“异常”，并调整运行参数，低于更换要求值时给予“故障”；电芯温升高于对应要求限值提示“异常”或“故障”；基于功率曲线，正常功率范围时段，电压、电流、温度及温差等如有报警信息给予“异常”，如同时峰值大于停机值，给予“故障”，如频次大于预设数值，给予“故障”。基于功率曲线和电芯温度，如在正常运行功率和温度范围，温差不超限，辅助系统空调、消防系统如有启动，给予“异常”，如辅助系统有连续运行记录，给予“故障”，并给出运行耗能值。基于充放循环曲线和次数，通过充放时间、功率和次数考虑，与调度信息比较，不满足场站调度要求的，给予“异常”，不满足电网调度要求的，给予“故障”，并给出发生次数。
信息告知过程主要对数据分析结果进行信息主动通知和推送，在主系统中主要推送为运行人员，其中“异常”结果的需要进行期间加强关注，给予“故障”的需要分类继续推送场站管理人员和设备供应方。设备本体的故障信息推送给设备供应方，已不能满足使用要求，需要及时检查故障原因、实施维护、更新部件。
电力储能系统管理方法及系统形成场站集中管理平台，平台有数据采集、数据传输、数据存储及处理模块，平台工作站及相应服务器配置。场站内数据可以采用已有数据传输系统或采用无线传输。
本发明的电力储能系统管理方法，相对于目前电池系统管理和能源管理方法，优点如下：
1)利用目前电池管理系统前端数据采集系统，方便在不同的储能电站系统进行实施，具有较好的普及性；
2)充分利用运行数据，不仅仅是超限预警，通过数据处理方法，挖掘数据关系和特征，做进一步分析；
3)对运行数据内部之间进行逻辑分析，比如对于电池功率-电芯/环境温度-通风空调之间逻辑关系分析，根据实际运行情况分析其参数设定的合理性。比如防止过于保护，造成辅助系统电能浪费，或发现保护不够，超限频发，启停频繁，导致本身具有安全隐患，可能系统布置和测点选取不合理，需引起注意和及时查找处理；
4)以设计参数、要求为基准，基于实际状态，对比分析相关数据，定期合理评判系统设备状态，具备客观性；
5)通过对系统设备状态的客观掌握和分析，提示运行方式调整或维护建议，确保性能和安全；
6)本发明的实施，对储能系统重点在于对大量数据的处理和分析，给运行方和设备供应方提供有价值信息，提前进行维护和隐患排查；
7)对于不同场站的储能系统，由于使用情况不一样，对储能系统运行方式和要求也有所不一样，通过相应分析结果可以给供货方提供很好的参考价值。
如图4所示，本发明的另一目的在于提出一种电力储能系统管理系统，包括：
获取运行数据模块，用于从数据源获取储能系统及蓄电池相关运行数据；
数据处理和分析模块，用于对所述运行数据进行数据处理，对数据及结果进行评判，进行运行数据内部逻辑分析，状态数据与设计参数及初始值的比对分析，并对分析结果进行评判和预警。
信息告知和推送模块，用于基于分析结果分类进行信息告知和推送。
如图5所示，本发明第三个目的是提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述电力储能系统管理方法的步骤。
图5中，通讯接口用于接入外部设备，以获取数据。
所述电力储能系统管理方法，包括以下步骤：
从数据源获取储能系统及蓄电池相关运行数据；
对所述运行数据进行数据处理，对数据及结果进行评判，进行运行数据内部逻辑分析，状态数据与设计参数及初始值的比对分析，并对分析结果进行评判和预警。
基于分析结果分类进行信息告知和推送。
本发明第四个目的是提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述电力储能系统管理方法的步骤。
从数据源获取储能系统及蓄电池相关运行数据；
对所述运行数据进行数据处理，对数据及结果进行评判，进行运行数据内部逻辑分析，状态数据与设计参数及初始值的比对分析，并对分析结果进行评判和预警。
基于分析结果分类进行信息告知和推送。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式；所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方法的目的。
另对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附关联图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电力储能系统管理方法，其特征在于，包括：
从数据源获取储能系统及蓄电池相关运行数据；
对所述运行数据进行数据处理，对数据及结果进行评判，进行运行数据内部逻辑分析，状态数据与设计参数及初始值的比对分析，并对分析结果进行评判和预警；
基于分析结果分类进行信息告知和推送。
2.根据权利要求1所述的一种电力储能系统管理方法，其特征在于，
所述数据源包括实时运行数据、基准参考数据和系统调度计划信息。
3.根据权利要求2所述的一种电力储能系统管理方法，其特征在于，
所述基准参考数据包括设计参数、运行要求、蓄电池初始值；
所述系统调度计划信息包括电网调度、场站调度、运行计划。
4.根据权利要求2所述的一种电力储能系统管理方法，其特征在于，
所述储能系统及蓄电池相关运行数据，第一类运行数据包括电压、电流、温度、SOC、报警信息及时间序列，第一类运行数据的更换最小单位为电池插箱，数据获取以插箱为最小单位；第二类运行数据包括辅助系统数据，辅助系统数据为空调通风、消防、照明系统运行信息及时间序列。
5.根据权利要求1所述的一种电力储能系统管理方法，其特征在于，
所述对所述运行数据进行数据处理分为预处理和数据分析，具体包括：
所述预处理包括数据的有效性预处理、分析数据准备；其中，数据有效性确定是从实际运行的数据中去除人为停机、变更、试验的运行数据，保留能实际表征储能系统及设备状态的数据；分析数据准备是做好后续待分析数据的计算、统计，估算电压比，健康状态SOH，电芯温升，考虑一定时间段内温度变化率，与时间、实时功率对应，与温升对应的辅助系统运行曲线、能耗值、启停次数，运行数据统计；
所述数据分析是对获取的数据及结果进行评判，进行运行数据内部逻辑分析，状态数据与设计参数及初始值的比对分析，并对分析结果进行评判和预警。
6.根据权利要求1所述的一种电力储能系统管理方法，其特征在于，
所述数据分析具体包括：
对实时充电、放电截止电压、健康状态低于设定数值判定为异常，并调整运行参数，低于更换要求值时判定为故障；
电芯温升高于对应要求限值判定为异常或故障；基于功率曲线，正常功率范围时段，电压、电流、温度及温差等如有报警信息判定为异常，同时峰值大于停机值判定为故障，频次大于预设数值判定为故障；
基于功率曲线和电芯温度，在正常运行功率和温度范围，温差不超限，辅助系统空调、消防系统如有启动，判定为异常，辅助系统有连续运行记录判定为故障，并给出运行耗能值；
基于充放循环曲线和次数，通过充放时间、功率和次数考虑，与调度信息比较，不满足场站调度要求，判定为异常，不满足电网调度要求的判定为故障，并给出发生次数。
7.根据权利要求1所述的一种电力储能系统管理方法，其特征在于，
所述基于分析结果分类进行信息告知和推送，具体包括：
对数据分析结果进行信息主动通知和推送，其中判断异常结果在主系统中告知运行人员，判断故障则分类继续推送场站管理人员和设备供应方。
8.一种电力储能系统管理系统，其特征在于，包括：
获取运行数据模块，用于从数据源获取储能系统及蓄电池相关运行数据；
数据处理和分析模块，用于对所述运行数据进行数据处理，对数据及结果进行评判，进行运行数据内部逻辑分析，状态数据与设计参数及初始值的比对分析，并对分析结果进行评判和预警；
信息告知和推送模块，用于基于分析结果分类进行信息告知和推送。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-7任一项所述电力储能系统管理方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述电力储能系统管理方法的步骤。
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