考虑电池热故障的电池储能系统可靠性评估方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种考虑电池热故障的电池储能系统可靠性评估方法及系统，属于电池储能系统领域。首先考虑电池状态分布中的不确定性和模糊特性，基于模糊正态分布建立无故障情况下电池单体的模糊多状态模型，进一步考虑热失控故障，基于热失控故障的传播模型建立电池单体在计及热失控故障下的模糊多状态模型，再由电池单体的模糊多状态模型得到储能电池系统在计及热失控故障下的模糊多状态模型，进而利用储能电池系统在计及热失控故障下的模糊多状态模型对电池储能系统进行可靠性评估，使得可靠性的计算更加全面准确。靠性的计算更加全面准确。靠性的计算更加全面准确。

【技术实现步骤摘要】
考虑电池热故障的电池储能系统可靠性评估方法及系统


[0001]本专利技术涉及电池储能系统领域，特别是涉及一种考虑电池热故障的电池储能系统可靠性评估方法及系统。

技术介绍

[0002]目前风光等新能源大规模并网，为平抑风光波动，储能得到大规模的应用。储能系统的安全可靠程度将直接影响风光储场站的运行水平，并最终影响电力系统的可靠运行。而电池储能因为成熟度较高，在大规模的风光储场站中得到最为广泛的应用，因此需对电池储能系统进行全面准确的可靠性评估。
[0003]储能电池在不断的充放电循环过程中，其性能状态逐渐衰减，直接体现为电池最大可用容量的降低。但电池的容量衰减过程并非一蹴而就，在其性能不断降低的过程中，将会存在着多个健康状态，其在不同容量状态下会有不同的可靠度表现，因此如何全面准确的描述电池的多状态，考虑状态划分过程中的不确定性和模糊特性，对储能电池系统的可靠性评估就有重要意义。同时电池储能系统除正常的容量衰减外，还存在着故障的情况，热失控故障作为电池危害较为严重，发生较为频繁的故障，对电池的可靠性具有较大的影响。因此如何反应电池的热失控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑电池热故障的电池储能系统可靠性评估方法，其特征在于，包括：考虑电池状态分布中的不确定性和模糊特性，基于模糊正态分布建立无故障情况下电池单体的模糊多状态模型；所述模糊多状态模型用于计算电池单体各容量状态的模糊概率值；根据无故障情况下电池单体的模糊多状态模型，基于热失控故障的传播模型，确定电池单体在计及热失控故障下的模糊多状态模型；采用通用生成函数方法，由电池单体在计及热失控故障下的模糊多状态模型，获得储能电池系统在计及热失控故障下的模糊多状态模型；根据储能电池系统在计及热失控故障下的模糊多状态模型，采用蒙特卡洛模拟方法对电池进行抽样模拟，获得储能电池系统的可靠度。2.根据权利要求1所述的考虑电池热故障的电池储能系统可靠性评估方法，其特征在于，所述考虑电池状态分布中的不确定性和模糊特性，基于模糊正态分布建立无故障情况下电池单体的模糊多状态模型，具体包括：对电池的容量状态进行划分，并规定不同的容量状态对应不同的概率值；令电池的性能水平服从均值为μ，标准差为σ的正态分布，则考虑电池状态分布中的不确定性，采用模糊数来表示正态分布的均值和方差；考虑电池状态分布中的模糊特性，采用模糊数表示划分的容量状态的上下界限；基于模糊正态分布建立无故障情况下电池单体的模糊多状态模型为式中，表示电池状态L
i
的模糊概率；a表示模糊数的隶属度，α∈[0,1]；Z1(α)表示积分上限，Z2(α)表示积分下限，[SoH
i_lower
,SoH
i_upper
]表示电池状态L
i
对应的容量状态区间，为下界限SoH
i_lower
的模糊数，为上界限SoH
i_upper
的模糊数；Z为积分变量，3.根据权利要求2所述的考虑电池热故障的电池储能系统可靠性评估方法，其特征在于，所述根据无故障情况下电池单体的模糊多状态模型，基于热失控故障的传播模型，确定电池单体在计及热失控故障下的模糊多状态模型，具体包括：考虑电池的热失控故障状态，确定电池触发热失控之后，各电池单体在各时刻的温度集合；根据各电池单体在各时刻的温度集合，利用公式和计算热失控故障下电池在各时刻的均值μ
′
；式中，Q
ini
表示电池初始容量，Q
loss
表示电池容量衰减，T表示绝对温度，T∈T
t
，T
t
为电池各时刻的温度集合，B表示指数前的参数因子，R是气体常数；Ah是在t时刻全部的流过电流量，Ah＝
Q
ini
×
DOD
×
C
rate
×
t，DOD表示充放电深度，C
rate
表示充放电速率；根据热失控故障下电池在各时刻的均值，确定热失控故障下电池在各时刻的模糊均值以及模糊方差集合为式中，表示热失控故障下电池在t时刻的模糊均值，表示热失控故障下电池在t时刻的模糊方差；根据无故障情况下电池单体的模糊多状态模型和热失控故障下电池在各时刻的模糊均值以及模糊方差集合，基于正态模糊分布，确定电池单体在计及热失控故障下的模糊多状态模型为式中，4.根据权利要求3所述的考虑电池热故障的电池储能系统可靠性评估方法，其特征在于，所述考虑电池的热失控故障状态，确定电池触发热失控之后，各电池单体在各时刻的温度集合，具体包括：考虑电池的热失控故障状态，发生热失控后，电池所吸收的热量为式中，Q
ji
(t)表示到t时刻，电池i从电池j所吸收的能量；t0表示电池发生热失控的时刻；表示电池j在τ时刻的放热功率，P
REL
(τ)表示锂离子电池典型的热失控放热速率曲线对应的在τ时刻的放热功率，SOC
j
(t0)表示触发热失控时刻的电池荷电状态，l
j
(t0)表示在触发热失控时刻流经失效电池单体的正常支路电流数，为常数；η
ji
表示电池j向电池i放热的效率，γ
thc
、γ
thr
分别表示给定环境下热传导与热辐射的参考效率，m为距离系数，k
ji
表示电池j与电池i的距离，k
0,j
表示热失控的有效传播范围；电池吸收热量后，热失控故障下电池温度的变化为式中，T<...

【专利技术属性】
技术研发人员：延肖何，李家良，刘念，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
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