成果介紹：儲(chǔ)能電站運(yùn)行一段時(shí)間以后，由于電池之間的老化程度不同，原本一致性很好的鋰離子電池性能逐漸變得參差不齊，為儲(chǔ)能電站的安全高效運(yùn)行帶來(lái)潛在的風(fēng)險(xiǎn)。電池健康狀態(tài)(state of health，SOH)是電池系統(tǒng)中的重要參數(shù)之一，為電池安全保護(hù)、充放電控制、熱管理等功能提供重要參考，因此精確及時(shí)地獲得SOH 信息對(duì)于提高電池壽命和使用安全至關(guān)重要，進(jìn)而為儲(chǔ)能電站精細(xì)化運(yùn)維策略的制定和調(diào)整提供重要依據(jù)。本項(xiàng)目通過(guò)電池管理系統(tǒng)采集不同的電網(wǎng)儲(chǔ)能運(yùn)行工況下長(zhǎng)時(shí)間尺度的電池運(yùn)行數(shù)據(jù)，采用微分法、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法、非線性濾波與預(yù)測(cè)方法等方法提取電池健康因子，構(gòu)建電池健康因子與 SOH的評(píng)估模型，實(shí)現(xiàn)電池實(shí)時(shí)的 SOH評(píng)估，相對(duì)誤差小于5%。采用Python3語(yǔ)言對(duì)電池健康狀態(tài)在線評(píng)估模型進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，構(gòu)建以儲(chǔ)能電站正常運(yùn)行的充放電電壓為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的電池健康狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)診斷預(yù)警智能運(yùn)維系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電站電池健康狀態(tài)的實(shí)時(shí)在線管控，助力儲(chǔ)能電站和新型電力系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行。

本項(xiàng)目只需要儲(chǔ)能電站運(yùn)行時(shí)電池管理系統(tǒng)采集的電池充放電電壓數(shù)據(jù)即可，不增加額外工作量，可實(shí)現(xiàn)電池健康狀態(tài)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、診斷和預(yù)警，方便、高效。

技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)：由于儲(chǔ)能電站電池運(yùn)行工況不同（如恒定工況、脈沖工況），電池類型不同（如磷酸鐵鋰、三元鋰電池）、電池成組方式不同（如大電芯的串聯(lián)方式、小電芯的串并聯(lián)方式）、電流倍率不同、電池運(yùn)行的SOC區(qū)間不同、數(shù)據(jù)采樣頻率不同等等，健康因子的提取需要具體問(wèn)題具體分析，需要采用不同的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行處理。根據(jù)儲(chǔ)能電站運(yùn)行特點(diǎn)，分別從概率統(tǒng)計(jì)學(xué)角度提取洛倫茲離散度、離散Fréchet距離、區(qū)域頻率作為電池健康因子，從增量容量法角度提取區(qū)域容量，從差分電壓法角度提取DVA曲線末端斜率提取健康因子，建立電池健康因子與 SOH的評(píng)估模型，進(jìn)而開(kāi)發(fā)電池健康狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)診斷預(yù)警智能運(yùn)維系統(tǒng)，嵌入能源管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電站電池健康狀態(tài)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

應(yīng)用前景：為了應(yīng)對(duì)全球氣候變化與能源供應(yīng)短缺，我國(guó)提出力爭(zhēng)2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。電力行業(yè)是溫室氣體排放的首要行業(yè)之一。電池儲(chǔ)能技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用可以促進(jìn)可再生能源的接入與消納，從而在加速電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和的進(jìn)程中發(fā)揮重要作用。國(guó)務(wù)院2021年印發(fā)的《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》提出，加快建設(shè)新型電力系統(tǒng)，到2025年，新型儲(chǔ)能裝機(jī)容量達(dá)到3000萬(wàn)千瓦以上。新型儲(chǔ)能正在為新型電力系統(tǒng)建設(shè)提供重要的技術(shù)支撐，而越來(lái)越多的鋰離子電池儲(chǔ)能電站正成為新型電力系統(tǒng)發(fā)輸變配用等環(huán)節(jié)的重要組成部分，在削峰填谷、可再生能源輸出功率平滑、改善電能質(zhì)量等方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。儲(chǔ)能電站運(yùn)行一段時(shí)間以后，由于電池之間的老化程度不同，原本一致性很好的鋰離子電池性能逐漸變得參差不齊，為儲(chǔ)能電站的安全高效運(yùn)行帶來(lái)潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2020年底，我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)累積裝機(jī)功率規(guī)模為3269.2 MW。儲(chǔ)能電站運(yùn)行一段時(shí)間以后，其電池都將面臨著不同程度的老化，直接影響儲(chǔ)能電站的電量吞吐能力和經(jīng)濟(jì)效益，甚至影響安全運(yùn)行。以由216塊200 Ah電池組成的某儲(chǔ)能電站為例，通過(guò)電池健康狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)診斷預(yù)警智能運(yùn)維系統(tǒng)判定，將4塊健康狀態(tài)較低的電池進(jìn)行更換后（更換率小于2%），就可以將整個(gè)儲(chǔ)能電站的充放電量和經(jīng)濟(jì)效益提高8%以上，經(jīng)濟(jì)效益顯著。因此，本項(xiàng)目的商業(yè)化前景廣闊。

應(yīng)用領(lǐng)域：供電公司、綜合能源服務(wù)公司、可再生能源企業(yè)、電動(dòng)汽車企業(yè)、儲(chǔ)能企業(yè)等相關(guān)企業(yè)

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