本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種電池儲能系統(tǒng)熱預(yù)警方法及裝置，其中，該方法包括：將電池儲能系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為兩節(jié)點電熱模型并獲取兩節(jié)點電熱模型中環(huán)境溫度的歷史數(shù)據(jù)及表面溫度的歷史數(shù)據(jù)；根據(jù)以上參數(shù)預(yù)測當(dāng)前時刻的第一表面溫度；建立多尺度LSTM網(wǎng)絡(luò)，將歷史表面溫度、歷史環(huán)境溫度及電池的歷史電熱參數(shù)輸入至多尺度LSTM網(wǎng)絡(luò)，預(yù)測得到當(dāng)前時刻第二表面溫度；對第一表面溫度及第二表面溫度進行加權(quán)求和，計算得到當(dāng)前時刻的耦合表面溫度；建立以交叉熵作為損失函數(shù)的分類網(wǎng)絡(luò)，將耦合表面溫度輸入至分類網(wǎng)絡(luò)，以判斷耦合表面溫度是否達到或超過預(yù)設(shè)閾值；當(dāng)耦合表面溫度達到或超過預(yù)設(shè)閾值時對電池儲能系統(tǒng)進行預(yù)警。可快速、準(zhǔn)確的對電池儲能系統(tǒng)進行預(yù)警。儲能系統(tǒng)進行預(yù)警。儲能系統(tǒng)進行預(yù)警。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
電池儲能系統(tǒng)熱預(yù)警方法及裝置
[0001]本專利技術(shù)涉及電池儲能系統(tǒng)智能故障診斷領(lǐng)域，特別涉及一種電池儲能系統(tǒng)熱預(yù)警方法及裝置。
技術(shù)介紹
[0002]隨著“風(fēng)光水火儲”一體化的提出，新能源的深度開發(fā)以及儲能技術(shù)的應(yīng)用備受關(guān)注。目前我國儲能電站建設(shè)發(fā)展較快的是電化學(xué)儲能，電化學(xué)儲能具備配置靈活優(yōu)勢，其中，鋰離子電池應(yīng)具備能量密度高、循環(huán)壽命長、自放電低等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于電化學(xué)儲能系統(tǒng)中。目前電化學(xué)儲能優(yōu)勢明顯，上升空間巨大，但在長時間運行的過程中面臨著較為嚴(yán)重的安全問題，如電化學(xué)儲能電池的異常及故障會導(dǎo)致熱失控等嚴(yán)重問題，電池自燃甚至爆炸事故屢見不鮮，電池安全問題已成為限制其進一步應(yīng)用發(fā)展的關(guān)鍵和難點。在電化學(xué)儲能電站向更大規(guī)模集成的進程中，大規(guī)模電化學(xué)儲能的實時監(jiān)測、預(yù)警以及管控已成為不可忽視的重點環(huán)節(jié)。
[0003]在電池安全和預(yù)警方面，目前已有學(xué)者圍繞電池?zé)崾Э噩F(xiàn)象開展研究，針對鋰電池在極限條件下溫度、內(nèi)阻、電壓、內(nèi)部氣壓、氣體濃度等特征參數(shù)分析熱失控過程的變化規(guī)律，分析總結(jié)了鋰電池?zé)崾Э貦C理發(fā)展過程以及早期安全預(yù)警的方法，并給出了建議型的報警指標(biāo)范圍。目前電池儲能系統(tǒng)溫度預(yù)警方法主要由基于數(shù)據(jù)驅(qū)動和模型法，然而單一的數(shù)據(jù)驅(qū)動法需要較多的計算時間，模型法則不具備較高的精確度。
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中無法兼顧電池儲能系統(tǒng)快速、準(zhǔn)確預(yù)警的問題，目前還沒有一個有效的解決方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
[0005]本專利技術(shù)實施例提供了一種電池儲能系統(tǒng)熱預(yù)警方法及裝置，建立兩節(jié)點電熱模型，基于該模型對表面溫度進行預(yù)測，建立多尺度LSTM網(wǎng)絡(luò)，并對表面溫度進行預(yù)測，綜合兩個表面溫度預(yù)測結(jié)果，得到耦合表面溫度，基于耦合表面溫度對電池儲能系統(tǒng)進行多步超前預(yù)測，快速得到準(zhǔn)確的結(jié)果，以解決現(xiàn)有技術(shù)中無法兼顧電池儲能系統(tǒng)快速、準(zhǔn)確預(yù)警的問題。
[0006]為達到上述目的，本專利技術(shù)實施例提供了一種電池儲能系統(tǒng)熱預(yù)警方法，包括：將電池儲能系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為兩節(jié)點電熱模型并獲取兩節(jié)點電熱模型中環(huán)境溫度的歷史數(shù)據(jù)及表面溫度的歷史數(shù)據(jù)；其中，所述兩節(jié)點電熱模型包括：電熱元件、內(nèi)部節(jié)點與表面節(jié)點間的第一熱阻、表面節(jié)點與外部環(huán)境間的第二熱阻、內(nèi)部節(jié)點對應(yīng)的內(nèi)部熱容及表面節(jié)點對應(yīng)的表面熱容；所述第二熱阻兩端的溫度分別為表面溫度和環(huán)境溫度；根據(jù)電熱元件的歷史電熱參數(shù)、所述第一熱阻、所述第二熱阻、所述內(nèi)部熱容、所述表面熱容、所述環(huán)境溫度的歷史數(shù)據(jù)和所述表面溫度的歷史數(shù)據(jù)預(yù)測當(dāng)前時刻的第一表面溫度；建立多尺度LSTM網(wǎng)絡(luò)，將歷史表面溫度、歷史環(huán)境溫度及電池的歷史電熱參數(shù)輸入至所述多尺度LSTM網(wǎng)絡(luò)，預(yù)測得到當(dāng)前時刻第二表面溫度；對所述第一表面溫度及第二表面溫度進行加權(quán)求和，計算得到
當(dāng)前時刻的耦合表面溫度；建立以交叉熵作為損失函數(shù)的分類網(wǎng)絡(luò)，將所述耦合表面溫度輸入至所述分類網(wǎng)絡(luò)，以判斷所述耦合表面溫度是否達到或超過預(yù)設(shè)閾值；當(dāng)所述耦合表面溫度達到或超過預(yù)設(shè)閾值時對電池儲能系統(tǒng)進行預(yù)警。
[0007]進一步可選的，所述根據(jù)電熱元件的歷史電熱參數(shù)、所述第一熱阻、所述第二熱阻、所述內(nèi)部熱容、所述表面熱容、所述環(huán)境溫度的歷史數(shù)據(jù)和所述表面溫度的歷史數(shù)據(jù)預(yù)測當(dāng)前時刻的第一表面溫度，采用下式計算：
[0008]T
surf
(k)＝aT
surf
(k
?
1)+bT
surf
(k
?
2)+cQ(k
?
2)+dT
amb
[0009][0010][0011][0012][0013]其中，T
surf
(k)為k時刻的第一表面溫度；Q(k)為k時刻的電池的熱產(chǎn)生率；T
amb
為環(huán)境溫度；C1為內(nèi)部熱容；C2為表面熱容；R1為第一熱阻，R2為第二熱阻；a、b、c、d為待辨識參數(shù)。
[0014]進一步可選的，所述對所述第一表面溫度及第二表面溫度進行加權(quán)求和，計算得到當(dāng)前時刻的耦合表面溫度包括：根據(jù)第一表面溫度與實際表面溫度計算第一回歸誤差率，根據(jù)第二表面溫度與實際表面溫度計算第二回歸誤差率；根據(jù)第一回歸誤差率計算兩節(jié)點電熱模型對應(yīng)的第一權(quán)重，根據(jù)第二回歸誤差率計算多尺度LSTM網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的第二權(quán)重；對所述第一權(quán)重與第二權(quán)重進行歸一化，得到第一歸一化權(quán)重及第二歸一化權(quán)重；根據(jù)第一歸一化權(quán)重、第一表面溫度、第二歸一化權(quán)重及第二表面溫度計算得到所述耦合表面溫度。
[0015]進一步可選的，任一回歸誤差率通過下式計算：
[0016][0017]其中，是時間t時刻的預(yù)測表面溫度。T
surf,t
是t時刻的實際表面溫度；n為每次更新權(quán)重所需的樣本數(shù)，根據(jù)計算量與精度需求確定；E為最大誤差，a是最終時刻的序號。
[0018]進一步可選的，所述交叉熵由以下公式計算：
[0019][0020]其中，概率分布p為預(yù)期輸出，概率分布q為實際輸出。
[0021]另一方面，本專利技術(shù)實施例還提供了一種電池儲能系統(tǒng)熱預(yù)警裝置，包括：
[0022]電熱模型建立模塊，用于將電池儲能系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為兩節(jié)點電熱模型并獲取兩節(jié)點電
熱模型中環(huán)境溫度的歷史數(shù)據(jù)及表面溫度的歷史數(shù)據(jù)；其中，所述兩節(jié)點電熱模型包括：電熱元件、內(nèi)部節(jié)點與表面節(jié)點間的第一熱阻、表面節(jié)點與外部環(huán)境間的第二熱阻、內(nèi)部節(jié)點對應(yīng)的內(nèi)部熱容及表面節(jié)點對應(yīng)的表面熱容；所述第二熱阻兩端的溫度分別為表面溫度和環(huán)境溫度；第一表面溫度預(yù)測模塊，用于根據(jù)電熱元件的歷史電熱參數(shù)、所述第一熱阻、所述第二熱阻、所述內(nèi)部熱容、所述表面熱容、所述環(huán)境溫度的歷史數(shù)據(jù)和所述表面溫度的歷史數(shù)據(jù)預(yù)測當(dāng)前時刻的第一表面溫度；第二表面溫度預(yù)測模塊，用于建立多尺度LSTM網(wǎng)絡(luò)，將歷史表面溫度、歷史環(huán)境溫度及電池的歷史電熱參數(shù)輸入至所述多尺度LSTM網(wǎng)絡(luò)，預(yù)測得到當(dāng)前時刻第二表面溫度；耦合表面溫度計算模塊，用于對所述第一表面溫度及第二表面溫度進行加權(quán)求和，計算得到當(dāng)前時刻的耦合表面溫度；預(yù)測模塊，用于建立以交叉熵作為損失函數(shù)的分類網(wǎng)絡(luò)，將所述耦合表面溫度輸入至所述分類網(wǎng)絡(luò)，以判斷所述耦合表面溫度是否達到或超過預(yù)設(shè)閾值；預(yù)警模塊，用于當(dāng)所述耦合表面溫度達到或超過預(yù)設(shè)閾值時對電池儲能系統(tǒng)進行預(yù)警。
[0023]進一步可選的，所述據(jù)電熱元件的歷史電熱參數(shù)、所述第一熱阻、所述第二熱阻、所述內(nèi)部熱容、所述表面熱容、所述環(huán)境溫度的歷史數(shù)據(jù)和所述表面溫度的歷史數(shù)據(jù)預(yù)測當(dāng)前時刻的第一表面溫度，采用下式計算：
[0024]T
surf
(k)＝aT
surf
(k
?
1)+bT
surf
(k
?
2)+cQ(k
?
2)+dT
amb
[0025][0026][0027][0028][0029]其中，T
surf
(k)為k時刻的第一表面溫度；Q(k)為k時刻的電池的熱產(chǎn)生率；T
amb
為環(huán)境溫度；C1為內(nèi)部本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種電池儲能系統(tǒng)熱預(yù)警方法，其特征在于，包括：將電池儲能系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為兩節(jié)點電熱模型并獲取兩節(jié)點電熱模型中環(huán)境溫度的歷史數(shù)據(jù)及表面溫度的歷史數(shù)據(jù)；其中，所述兩節(jié)點電熱模型包括：電熱元件、內(nèi)部節(jié)點與表面節(jié)點間的第一熱阻、表面節(jié)點與外部環(huán)境間的第二熱阻、內(nèi)部節(jié)點對應(yīng)的內(nèi)部熱容及表面節(jié)點對應(yīng)的表面熱容；所述第二熱阻兩端的溫度分別為表面溫度和環(huán)境溫度；根據(jù)電熱元件的歷史電熱參數(shù)、所述第一熱阻、所述第二熱阻、所述內(nèi)部熱容、所述表面熱容、所述環(huán)境溫度的歷史數(shù)據(jù)和所述表面溫度的歷史數(shù)據(jù)預(yù)測當(dāng)前時刻的第一表面溫度；建立多尺度LSTM網(wǎng)絡(luò)，將歷史表面溫度、歷史環(huán)境溫度及電池的歷史電熱參數(shù)輸入至所述多尺度LSTM網(wǎng)絡(luò)，預(yù)測得到當(dāng)前時刻第二表面溫度；對所述第一表面溫度及第二表面溫度進行加權(quán)求和，計算得到當(dāng)前時刻的耦合表面溫度；建立以交叉熵作為損失函數(shù)的分類網(wǎng)絡(luò)，將所述耦合表面溫度輸入至所述分類網(wǎng)絡(luò)，以判斷所述耦合表面溫度是否達到或超過預(yù)設(shè)閾值；當(dāng)所述耦合表面溫度達到或超過預(yù)設(shè)閾值時對電池儲能系統(tǒng)進行預(yù)警。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池儲能系統(tǒng)熱預(yù)警方法，其特征在于，所述根據(jù)電熱元件的歷史電熱參數(shù)、所述第一熱阻、所述第二熱阻、所述內(nèi)部熱容、所述表面熱容、所述環(huán)境溫度的歷史數(shù)據(jù)和所述表面溫度的歷史數(shù)據(jù)預(yù)測當(dāng)前時刻的第一表面溫度，采用下式計算：T
surf
(k)＝aT
surf
(k
?
1)+bT
surf
(k
?
2)+cQ(k
?
2)+dT
ambambambamb
其中，T
surf
(k)為k時刻的第一表面溫度；Q(k)為k時刻的電池的熱產(chǎn)生率；T
amb
為環(huán)境溫度；C1為內(nèi)部熱容；C2為表面熱容；R1為第一熱阻，R2為第二熱阻；a、b、c、d為待辨識參數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池儲能系統(tǒng)熱預(yù)警方法，其特征在于，所述對所述第一表面溫度及第二表面溫度進行加權(quán)求和，計算得到當(dāng)前時刻的耦合表面溫度包括：根據(jù)第一表面溫度與實際表面溫度計算第一回歸誤差率，根據(jù)第二表面溫度與實際表面溫度計算第二回歸誤差率；根據(jù)第一回歸誤差率計算兩節(jié)點電熱模型對應(yīng)的第一權(quán)重，根據(jù)第二回歸誤差率計算多尺度LSTM網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的第二權(quán)重；對所述第一權(quán)重與第二權(quán)重進行歸一化，得到第一歸一化權(quán)重及第二歸一化權(quán)重；根據(jù)第一歸一化權(quán)重、第一表面溫度、第二歸一化權(quán)重及第二表面溫度計算得到所述
耦合表面溫度。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池儲能系統(tǒng)熱預(yù)警方法，其特征在于，任一回歸誤差率通過下式計算：其中，是時間t時刻的預(yù)測表面溫度。T
surf,t
是t時刻的實際表面溫度；n為每次更新權(quán)重所需的樣本數(shù)，根據(jù)計算量與精度需求確定；E為最大誤差，a是最終時刻的序號。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池儲能系統(tǒng)熱預(yù)警方法，其特征在于，所述交叉熵由以下公式計算：其中，概率分布p為預(yù)期輸出，概率分布q為實際輸出。6.一種電池儲能系統(tǒng)熱預(yù)警裝置，其特征在于，包括：電熱模型建立模塊，用于將電...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙珈卉，朱勇，張斌，劉明義，劉承皓，楊超然，平小凡，白盼星，段召容，成前，王建星，王婭寧，周敬倫，
申請(專利權(quán))人：華能瀾滄江水電股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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