一种基于三维红外成像测温的电化学储能站温度监控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于三维红外成像测温的电化学储能站温度监控系统，包括三维红外成像测温设备和运行管理设备，其中：三维红外成像测温设备主要由红外成像测温传感器和红外测温主机组成，红外成像测温传感器布置在电化学储能站预制舱内，红外测温主机放置在储能集装箱的外部；运行管理设备放置在储能集装箱的外部。本发明专利技术克服传统测温方式测温面积小、受电磁干扰大的特性，能够远距离测定受限空间内各个局部温度；能够满足测温的精度，使用安全可靠；根据轨道进行三维运行与旋转，极大的拓展了单位红外传感器的测温面积；并且具有自学习功能，对潜在故障的判读和预警更精确，是一种更适用于锂离子电池电化学储能站的温度监控系统。控系统。控系统。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维红外成像测温的电化学储能站温度监控系统


[0001]本专利技术涉及锂离子电化学储能温度监控系统的
，具体涉及一种基于三维红外成像测温的电化学储能站温度监控系统。

技术介绍

[0002]随着风能、水能、核能等新兴清洁能源的开发，与之相配套的储能技术也得到了大力发展，电力系统储能的各种形式中电化学储能目前占较大比重，电化学储能的累计装机规模位列第二，在各类电化学储能技术中，锂离子电池因其高能量/功率密度、低自放电率、长寿命等优点被认为是电动汽车储能系统和储能电站的首选，与之相适应，目前在化学储能中锂离子电池的累计装机占比最大，截止2018年底，占比达到86%，仅2018年电网测储能就达到40万千瓦。
[0003]随着各地锂离子电池储能电站的大规模建设，储能电站的安全性问题开始逐渐的凸现。储能电池串并联多，规模大，运行功率大，运行安全风险和影响比动力电池更加严重。
[0004]储能系统/电站的安全事故，往往都是由于在预警缺失或滞后的情况下，电池自身热失控或是其他外部因素导致电池起火而引发的，由于缺乏有效的安全防护措施，电池的初期火灾迅速蔓延，而现有的消防措施并非是针对电池火灾而配置的，因此，电池初期火灾无法得到有效抑制，最终演变为大规模火灾，导致整个储能集装箱或储能电站烧毁。究其根本电池风险来源主要来源于三个方面，电池自身+系统内其他元素+环境因素，其中，电池本身的性质和电池的应用策略对于储能系统的安全性至关重要。
[0005]热失控是导致电池发生不安全行为的根本原因，其是否发生与电池的产热速率、产热量、热传导速度、环境温度与湿度等密切相关。锂离子电池若处于热滥用情况，容易引发电池内部的热量异常集聚，表面温度升高，进而触发锂离子电池热失控，发生爆炸、起火等危险情况。鉴于锂离子电池储能集装箱内部锂离子电池紧密排布、能量密度较大的特点，若个别电池出现热失控现象，极易引发临近电池受热，进而出现热失控传播的危险情况，导致整个储能集装箱发生火灾，造成巨大的经济损失。因此，对于电池的热失控能做出提前预判；对于故障电池的位置能做出有效辨识，根据预警信息快速定位，意义重大。
[0006]目前，专门针对电化学储能站的温度监控技术研究并不多，目前投入使用的电化学储能站内部温度监控多采用传统的热电偶测温等技术。热电偶测温精度较高，基本可靠，但是单个热电偶测温面积太小，应用于较大空间内时必须逐点布设，且仍然不能满足大空间多点测温的要求；单点红外测温也具有测温面积较小的问题；光纤测温存在着投资大，位置精度不够等问题。
[0007]电池的热效应也是影响电池一致性的重要指标。针对电池单体内阻的差异，放热不同的问题。通过不同电池单体的温度检测，将信号反馈给储能电池的管理系统（BMS），BMS通过电容、电感和变换器，从高电压的单体电池中转移能量到低电压的单体电池中，从而实现电池组的主动均衡，调节整个电池组的温差，保持在一个较小的范围里。使生成热量较多的电芯，不会与其他电芯拉开差距，从而提高储能电池的“一致性”，进而提高储能电池组的
容量和使用寿命。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服现有储能集装箱预制舱内温度集控技术的缺陷和不足，提供一种基于三维红外成像测温的电化学储能站温度监控系统，实时监控储能集装箱内部储能锂离子电池的表面温度，及时发现储能集装箱内个别电池的异常升温情况，从而在危险情况发生的早期就可以采取措施应对，防止形成集装箱内部的锂离子电池热失控传播现象，有效降低相应的经济损失。
[0009]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于三维红外成像测温的电化学储能站温度监控系统，其特征在于：包括三维红外成像测温设备和运行管理设备，其中：所述三维红外成像测温设备主要由红外成像测温传感器和红外测温主机组成，所述红外成像测温传感器布置在电化学储能站预制舱内，所述红外测温主机放置在储能集装箱的外部，所述红外成像测温传感器检测到的信号通过传输光纤传递至红外测温主机，所述红外测温主机对该信号进行解调以得到相应的三维红外成像画面；红外测温仪在不同时间进行三维成像可以得到不同空间位置的温度变化数值，以实现定位和测温的目的；所述运行管理设备放置在储能集装箱的外部，所述运行管理设备用于接收红外测温主机传输的信号，可实时测量整个电化学储能站预制舱内不同位置的温度，通过自我学习功能模式，对电池簇内的各个电池单体的温度和放热情况进行分析，为电池组BMS进行均衡管理提供辅助放热分析，并且根据温度变化趋势和分析结果，对异常的升温情况时给出及时预警。
[0010]进一步的，一台红外测温主机可以控制多个红外成像测温传感器，并具备将测得的信号向运行管理设备传输的功能，一台红外测温主机可以连接1～20个红外成像测温传感器。
[0011]进一步的，该电化学储能站温度监控系统可进行实时监控、整体测温，可对整个电池系统进行实时测温，并且所述红外成像测温传感器可以根据测温结果分析，沿着轨道进行三维运动和旋转，极大的拓展单位红外传感器的测温面积和异常工况的跟踪监测。
[0012]进一步的，该电化学储能站温度监控系统可进行全空间内温度测定，可对于各个电池单体的表面温度进行测定，得到异常温度对应的电池单体所对应空间区块位置，定位精度可达到5cm以内，从而能够通过热效应情况判断不同的电池单体和电池簇的运行情况，并通过运行管理设备传输给BMS管理系统作为判断电池运行情况的辅助依据。
[0013]进一步的，所述运行管理设备中包括显示模块、运算模块和决策模块，所述决策模块具有自学习功能。
[0014]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：本专利技术所使用的三维成像测温技术具有不受电磁干扰，测量精度高，能远距离精确跟踪热目标，可以空间定位，测量范围大，可以根据摄像头的移动测定整个空间内的温度分布，考察电池簇内不同电池单体和模块的热量变化，通过系统自主学习，预测电池健康状态并通过电池管理系统（BMS）实施电池的均衡，适用于储能集装箱高能量密度、高火灾危险性的实际工程环境，可有效减少储能集装箱内因异常升温而出现危险情况的安全隐患。
[0015]本专利技术克服传统测温方式测温面积小、受电磁干扰大的特性，能够远距离测定受
限空间内各个局部温度；能够满足测温的精度，使用安全可靠；根据轨道进行三维运行与旋转，极大的拓展了单位红外传感器的测温面积；并且具有自学习功能，对潜在故障的判读和预警更精确，是一种更适用于锂离子电池电化学储能站的温度监控系统。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例中基于三维红外成像测温的电化学储能站温度监控系统的流程图。
[0017]图2是本专利技术实施例中储能集装箱预防控制逻辑图。
[0018]图3是本专利技术实施例中储能集装箱预制舱内三维红外成像测温传感器布置图。
[0019]图中：储能锂离子电池配电控制箱1、储能锂离子电池簇2、集装箱舱门3、预制舱舱门4、红外成像测温传感器5、储能集装箱6、排风口7、消防设备8、预制舱9、传感器轨道10。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三维红外成像测温的电化学储能站温度监控系统，其特征在于：包括三维红外成像测温设备和运行管理设备，其中：所述三维红外成像测温设备主要由红外成像测温传感器和红外测温主机组成，所述红外成像测温传感器布置在电化学储能站预制舱内，所述红外测温主机放置在储能集装箱的外部，所述红外成像测温传感器检测到的信号通过传输光纤传递至红外测温主机，所述红外测温主机对该信号进行解调以得到相应的三维红外成像画面；红外测温仪在不同时间进行三维成像得到不同空间位置的温度变化数值，实现定位和测温的目的；所述运行管理设备放置在储能集装箱的外部，所述运行管理设备用于接收红外测温主机传输的信号，可实时测量整个电化学储能站预制舱内不同位置的温度，通过自我学习功能模式，对电池簇内的各个电池单体的温度和放热情况进行分析，为电池组BMS进行均衡管理提供辅助放热分析，并且根据温度变化趋势和分析结果，对异常的升温情况时给出及时预警。2.根据权利要求1所述的基于三维红外成像测温的电化学储能站温度监控系统，其特征在于：一台红外测温主机可以控制多个红外成像测温传感器，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔宇，汤效平，黄晓凡，王兹尧，王彤，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：