新型儲能主動安全技術(shù)及實踐

一、問題背景二、基于儲能大數(shù)據(jù)分析的主動安全技術(shù)三

、新型儲能主動安全系統(tǒng)及應(yīng)用目

錄Contents電池儲能系統(tǒng)的安全問題電池儲能作為重要的靈活性資源，是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備國內(nèi)外儲能火災(zāi)事故頻繁發(fā)生，安全問題已成為電池儲能大規(guī)模應(yīng)用的首要障礙新型儲能主動安全技術(shù)及實踐現(xiàn)有儲能安防體系存在缺失·

儲能電站的安全防控貫穿于電池制造、電站設(shè)計建設(shè)、運行維護和事故應(yīng)急處理等

的全生命周期的多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)·

目前對儲能電站安全防控主要關(guān)注設(shè)計建

設(shè)階段和熱失控發(fā)生后的消防應(yīng)急處理，

運行階段的安全防控尚存在缺失·

故障早期預(yù)警可以識別和定位劣化單元，

通過主動運維措施，可以及時排除故障風(fēng)

險，避免電池發(fā)展到熱失控階段電

池

制

造優(yōu)化電池設(shè)計

升級制造工藝電

站

設(shè)

計

建

議電池系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)安全測試散熱設(shè)計熱管理系統(tǒng)設(shè)計防雷接地設(shè)計

保護配置設(shè)計消防系統(tǒng)設(shè)計

排氣排煙設(shè)計狀態(tài)監(jiān)測電池狀態(tài)評估

BMS

可靠性評估環(huán)境溫度監(jiān)測絕緣監(jiān)測故障早期預(yù)警電池故降報警

電池濫用報警

BMS

失效報警環(huán)境溫度

越限報警絕緣老化報警氣體、煙霧報警

主動熱管理保護動作消防滅火被動安全事故應(yīng)急處理主動安全運行維護基于電池狀態(tài)評估的主動運維

考慮電池安全的充放電策略新型儲能主動安全技術(shù)及實踐本征安全運行環(huán)境電

池

系

統(tǒng)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的人工智能方法為電池安全預(yù)警提供了新的解決思路the

1lthEnurgrStoragelnturnutanglConferenceand

Expc儲

能

國

際

峰

合

置

展

范合2021問題背景新型儲能主動安全技術(shù)及實踐一、問題背景二、基于儲能大數(shù)據(jù)分析的主動安全技術(shù)三

、新型儲能主動安全系統(tǒng)及應(yīng)用目錄Contents電池狀態(tài)評設(shè)備故障預(yù)警總體技術(shù)路線·

基于數(shù)據(jù)、機理和半經(jīng)驗?zāi)Ｐ凸餐?qū)動的

方法對“電池-環(huán)境”復(fù)雜耦合系統(tǒng)進行建

模，并對模型進行參數(shù)辨識和健康狀態(tài)評

估?！?/p>

基于工程運行數(shù)據(jù)、電池故障試驗和仿真

數(shù)據(jù)，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)分析的設(shè)備故障特征在線識別算法?！?/p>

實現(xiàn)從電芯到電站級的主動安全預(yù)警，支撐儲能電站智能主動運維?；趦δ艽髷?shù)據(jù)分析

的主動安全技術(shù)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)>電池運行數(shù)據(jù)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)電池實驗/仿真數(shù)據(jù)電池模型數(shù)據(jù)驅(qū)動模型+電池模型

一十半經(jīng)驗橫

型設(shè)備故障在線識別√

設(shè)備健康監(jiān)測√

故障主動預(yù)警√

故障專家診斷√

預(yù)防性維護提醒

√

檢修智能輔助√

巡檢路徑導(dǎo)航電油健康狀態(tài)評估數(shù)余可用容量課估電地性能查減分近繼環(huán)素命費測電池組一數(shù)性評估電池景紫表竭電油內(nèi)短路熱失控所登BMS

失效動慧電池故障

·異常衰竭

·內(nèi)短路·負極析鋰

·熱失控新型儲能主動安全技術(shù)及實踐BMS故障·監(jiān)測失效

·均商失效工程運行數(shù)據(jù)在

線參數(shù)辨

識智能運維評估預(yù)警提取

故障

特征體數(shù)據(jù)非獨立同分布數(shù)據(jù)分布不一致

離線數(shù)據(jù)

現(xiàn)場數(shù)據(jù)失效樣本不完備海量數(shù)據(jù)實的計算運行數(shù)據(jù)海量邊緣/傳輸資源有限白宮白白基于儲能大數(shù)據(jù)分析

的主動安全技術(shù)亟需挖掘電池全壽命周期的動態(tài)衰減及失效行為的特征規(guī)律，突破儲能電池在線安全預(yù)警技術(shù)現(xiàn)場工況復(fù)雜老化路徑依賴新型儲能主動安全技術(shù)及實踐三大技術(shù)挑戰(zhàn)工況復(fù)雜so-soe*電流/A基于儲能大數(shù)據(jù)分析

的主動安全技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)1:儲能電站主動安全三級防控體系·

儲能電站主動安全三級防控體系，從風(fēng)險源

監(jiān)測、到電池早期故障識別、到電池?zé)崾Э?/p>

預(yù)警，層層降低發(fā)生嚴重事故的風(fēng)險。·

構(gòu)建涵蓋電池健康狀態(tài)、電池早期故障、BMS

失效、

PCS

故障的儲能電站全站級SOS評估模型，量化事故風(fēng)險，為針對不同風(fēng)險等級制定有針對性的運維策略提供依據(jù)。全站級故障風(fēng)險源識別-SOC

評估誤差過大-BMS

監(jiān)測失效-BMS

均衡失效-電池組不一致性過大-電池濫用電池早期故障預(yù)警-電池內(nèi)短路-電池異常衰竭-提前數(shù)百至數(shù)十小時發(fā)現(xiàn)故障事故風(fēng)險熱失控提前預(yù)警-為消防處置爭取提前量小時級預(yù)警電池內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性損壞風(fēng)險源監(jiān)測存在系統(tǒng)安全隱患分鐘級預(yù)警電池即將熱失控新型儲能主動安全技術(shù)及實踐電池性能評估-預(yù)測-標定一體化的在線閉環(huán)學(xué)習(xí)框架電池狀態(tài)評估模型電池性能模型在

線標定測試全壽命周期內(nèi)動態(tài)修正誤差基于遷移學(xué)習(xí)的電池性能預(yù)測模型傳統(tǒng)機器學(xué)習(xí)方法

遷移學(xué)習(xí)方法VS腸域數(shù)據(jù)

目標域數(shù)據(jù)

知識遷移任務(wù)A基于儲能大數(shù)據(jù)分析

的主動安全技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)2:面向電池狀態(tài)評估的人工智能方法解決數(shù)據(jù)分布不一致問題源域數(shù)據(jù)B任務(wù)8電池性能預(yù)測新型儲能主動安全技術(shù)及實踐目標域任務(wù)源域數(shù)據(jù)AHn滾動修正參數(shù)吏備源域任務(wù)儲能電站運行數(shù)據(jù)輸入遷移學(xué)習(xí)模型五基等習(xí)院的標費要域日標填輸入基于深度學(xué)習(xí)的SOC運行數(shù)據(jù)輸入特征理?、蹖覮Srw神經(jīng))網(wǎng)絳層3層Fc全

連

搜層全連接層50c估計值日標網(wǎng)路輸出sx基于儲能大數(shù)據(jù)分析

的主動安全技術(shù)基于遷移學(xué)習(xí)模型的電池SOC

評估·

采用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練適應(yīng)儲能電站復(fù)雜工況的SOC估計模型。·

基于遷移學(xué)習(xí)實現(xiàn)儲能鋰電池的跨數(shù)據(jù)域SOC估計，具有良好的泛化能力。估計模型SOC

估計結(jié)果新

型

儲

能

主

動

安

全

技

術(shù)

及

實

踐神經(jīng)到絡(luò)層特征提取訓(xùn)練源網(wǎng)格模

型一電

壓

一

電流一

溫

度訓(xùn)練目標網(wǎng)絡(luò)模

型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層SG波全連接屬需整練輸入算調(diào)MMD基于儲能大數(shù)據(jù)分析

的主動安全技術(shù)基于深度學(xué)習(xí)模型的電池SOH

預(yù)

測·采用不同公開數(shù)據(jù)集對同一套模型進行實

現(xiàn)驗證，印證模型的泛化能力以及相比于

傳統(tǒng)機器學(xué)習(xí)模型的提升效果數(shù)據(jù)集1

0.3565

0.30370.26080.30210.26130.1562平均相對誤差

MLP

RNN

LSTM

GRU

Dual-LSTM

Our

Model新型儲能主動安全技術(shù)及實踐數(shù)據(jù)集2預(yù)測結(jié)果數(shù)據(jù)集1預(yù)測結(jié)果電池CS2_37

預(yù)測和真實容量值數(shù)據(jù)集20.16350.13690.22130.09290.08850.0564循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)種基于儲能大數(shù)據(jù)分析

的主動安全技術(shù)參

數(shù)辨

識電池失效

機理模型·微短路·負極析鋰·

熱失控對可變參數(shù)

施加隨機擾動改變環(huán)境變量-Y小樣本失效數(shù)據(jù)遷移到儲能現(xiàn)場·

元知識學(xué)習(xí)·

面臨新的電池類型時能

夠處理新的同類任務(wù)關(guān)鍵技術(shù)3:面向電池失效診斷的數(shù)據(jù)分析基于數(shù)據(jù)物理融合的失效數(shù)據(jù)增強基于小樣本學(xué)習(xí)的失效診斷模型電池失效診斷新型儲能主動安全技術(shù)及實踐失效數(shù)據(jù)

增

強電池失效

實驗數(shù)據(jù)Pxdistance參數(shù)概率分布目標域模型#embed

1源域模型embed2P:…基于儲能大數(shù)據(jù)分析的主動安全技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)3:面向電池失效診斷的數(shù)據(jù)分析電池內(nèi)短路在線識別·

提出電池內(nèi)短路特征提取方法，采用基于離群點檢測和特征演化分析相結(jié)合的方法識別

內(nèi)短路電池?！?/p>

提出基于物理模型的內(nèi)短路電阻估算方法，

可實現(xiàn)對內(nèi)短路嚴重程度的定量評估，實現(xiàn)

分級預(yù)警。實時運行數(shù)據(jù)特征提取單體間橫向比較離群

點檢測so200100Cy=No微短路實驗驗證正極-負極知路真實內(nèi)短路阻值(Q)

估計內(nèi)短路阻值(Ω)

誤差30

27.429%10

9.56

4%10.88

12%0.1

0.09

10%新型儲能主動安全技術(shù)及實踐特征演化分析4基于儲能大數(shù)據(jù)分析的主動安全技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)3:面向電池失效診斷的數(shù)據(jù)分析基于多維聯(lián)合特征提取的電池異常衰竭識別·

從實時運行數(shù)據(jù)中提取能反映電池健康狀

態(tài)的數(shù)據(jù)特征量，通過分析這些表征參數(shù)

在單體電池間的分布，識別異常電池。0ACmF

血班下M施重(

%)實時運行數(shù)據(jù)采集營健

康

狀

態(tài)

表

征

參

數(shù)

提

取·IC

曲線特征值·剩余容量·內(nèi)阻?m!!……14vuuge31V基于高斯混合一

/

模型的自適應(yīng)

閾值學(xué)習(xí)算法基于GMM

的

異

常電

池

檢

測新型儲能主動安全技術(shù)及實踐狀態(tài)估計waha雪云邊云一體任務(wù)-資源匹配壓縮數(shù)據(jù)上傳變熵時序數(shù)據(jù)壓縮安安安安安安白基于儲能大數(shù)據(jù)分析的主動安全技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)4:基于云邊協(xié)同的電池大數(shù)據(jù)管理·

面向云邊端異構(gòu)資源高效協(xié)同的云邊協(xié)同架構(gòu)，實現(xiàn)模型的敏捷部署和快速迭代·

面向電池大數(shù)據(jù)低延時智能分析的任務(wù)資

源優(yōu)化匹配策略，實現(xiàn)計算資源的優(yōu)化·

邊緣端電池時序數(shù)據(jù)無損壓縮

，降低海量數(shù)據(jù)的傳輸時延和存儲成本新型儲能主動安全技術(shù)及實踐電池管理系統(tǒng)邊

端大數(shù)據(jù)平臺快速迭代模型部署CTLEE一、問題背景二、基于儲能大數(shù)據(jù)分析的主動安全技術(shù)三、新型儲能主動安全系統(tǒng)及應(yīng)用目錄Contents儲能主動安全及智能運維系統(tǒng)，降低儲能電站事故概率90%系統(tǒng)架構(gòu)管控平臺(云)

專家級評估診斷優(yōu)化檢修周期的邊集計延長電池壽命發(fā)生風(fēng)險或故障后迅速排查檢修新型儲能主動安全系統(tǒng)及應(yīng)用·運行狀態(tài)評估

·剩余壽命預(yù)測

·故障風(fēng)險識別

·故障早期預(yù)警儲能主動安全及智能運維系統(tǒng)新型儲能主動安全技術(shù)及實踐故障

早期預(yù)警優(yōu)化充放電策略電池狀態(tài)評估主動

維護檢修提高

運維效率降低事故風(fēng)險智能檢修

輔助決策更安全，更經(jīng)濟儲能電站動安金采集配置程序

設(shè)備配置程序

算法配置程序

數(shù)據(jù)展示程序

算法處理程序

告警消息數(shù)據(jù)接口橫塊歷史時序庫配

置

庫

采集時序庫

時序數(shù)據(jù)處理

算法時床庫通信服務(wù)模塊

實時數(shù)據(jù)處理

樹

實時庫新型儲能主動安全系統(tǒng)及應(yīng)用數(shù)據(jù)處理架構(gòu)系統(tǒng)采用實時大數(shù)據(jù)處理架構(gòu)，具備百萬點數(shù)據(jù)的采集、存儲與分析能力，利

用數(shù)據(jù)交互接口，開放數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)

數(shù)據(jù)共享，可以靈活的部署各類算法處

理模塊，打造成儲能電站內(nèi)應(yīng)用數(shù)據(jù)開

發(fā)平臺。新

型

儲

能

主

動

安

全

技

術(shù)

及

實

踐MQ

消息隊列新型儲能主動安全系統(tǒng)及應(yīng)用·新能源配套·傳統(tǒng)電廠調(diào)頻·替代型儲能·第三方獨立儲能·發(fā)電集團·電網(wǎng)公司·制造業(yè)集團PC/移動終端場晨N儲能+工業(yè)園區(qū)儲能主動安全

智能終端大中型儲能電站主動安全系統(tǒng)終端核心功能：數(shù)據(jù)采集、存儲、分析、轉(zhuǎn)發(fā)