新型储能主动安全技术及实践

一、问题背景二、基于储能大数据分析的主动安全技术三

、新型储能主动安全系统及应用目

录Contents电池储能系统的安全问题电池储能作为重要的灵活性资源，是构建新型电力系统的重要技术和基础装备国内外储能火灾事故频繁发生，安全问题已成为电池储能大规模应用的首要障碍新型储能主动安全技术及实践现有储能安防体系存在缺失·

储能电站的安全防控贯穿于电池制造、电站设计建设、运行维护和事故应急处理等

的全生命周期的多个关键环节·

目前对储能电站安全防控主要关注设计建

设阶段和热失控发生后的消防应急处理，

运行阶段的安全防控尚存在缺失·

故障早期预警可以识别和定位劣化单元，

通过主动运维措施，可以及时排除故障风

险，避免电池发展到热失控阶段电

池

制

造优化电池设计

升级制造工艺电

站

设

计

建

议电池系统设计

系统安全测试散热设计热管理系统设计防雷接地设计

保护配置设计消防系统设计

排气排烟设计状态监测电池状态评估

BMS

可靠性评估环境温度监测绝缘监测故障早期预警电池故降报警

电池滥用报警

BMS

失效报警环境温度

越限报警绝缘老化报警气体、烟雾报警

主动热管理保护动作消防灭火被动安全事故应急处理主动安全运行维护基于电池状态评估的主动运维

考虑电池安全的充放电策略新型储能主动安全技术及实践本征安全运行环境电

池

系

统基于数据驱动的人工智能方法为电池安全预警提供了新的解决思路the

1lthEnurgrStoragelnturnutanglConferenceand

Expc储

能

国

际

峰

合

置

展

范合2021问题背景新型储能主动安全技术及实践一、问题背景二、基于储能大数据分析的主动安全技术三

、新型储能主动安全系统及应用目录Contents电池状态评设备故障预警总体技术路线·

基于数据、机理和半经验模型共同驱动的

方法对“电池-环境”复杂耦合系统进行建

模，并对模型进行参数辨识和健康状态评

估。·

基于工程运行数据、电池故障试验和仿真

数据，构建基于大数据分析的设备故障特征在线识别算法。·

实现从电芯到电站级的主动安全预警，支撑储能电站智能主动运维。基于储能大数据分析

的主动安全技术在线监测数据>电池运行数据环境监测数据电池实验/仿真数据电池模型数据驱动模型+电池模型

一十半经验横

型设备故障在线识别√

设备健康监测√

故障主动预警√

故障专家诊断√

预防性维护提醒

√

检修智能辅助√

巡检路径导航电油健康状态评估数余可用容量课估电地性能查减分近继环素命费测电池组一数性评估电池景紫表竭电油内短路热失控所登BMS

失效动慧电池故障

·异常衰竭

·内短路·负极析锂

·热失控新型储能主动安全技术及实践BMS故障·监测失效

·均商失效工程运行数据在

线参数辨

识智能运维评估预警提取

故障

特征体数据非独立同分布数据分布不一致

离线数据

现场数据失效样本不完备海量数据实的计算运行数据海量边缘/传输资源有限白宫白白基于储能大数据分析

的主动安全技术亟需挖掘电池全寿命周期的动态衰减及失效行为的特征规律，突破储能电池在线安全预警技术现场工况复杂老化路径依赖新型储能主动安全技术及实践三大技术挑战工况复杂so-soe*电流/A基于储能大数据分析

的主动安全技术关键技术1:储能电站主动安全三级防控体系·

储能电站主动安全三级防控体系，从风险源

监测、到电池早期故障识别、到电池热失控

预警，层层降低发生严重事故的风险。·

构建涵盖电池健康状态、电池早期故障、BMS

失效、

PCS

故障的储能电站全站级SOS评估模型，量化事故风险，为针对不同风险等级制定有针对性的运维策略提供依据。全站级故障风险源识别-SOC

评估误差过大-BMS

监测失效-BMS

均衡失效-电池组不一致性过大-电池滥用电池早期故障预警-电池内短路-电池异常衰竭-提前数百至数十小时发现故障事故风险热失控提前预警-为消防处置争取提前量小时级预警电池内部出现结构性损坏风险源监测存在系统安全隐患分钟级预警电池即将热失控新型储能主动安全技术及实践电池性能评估-预测-标定一体化的在线闭环学习框架电池状态评估模型电池性能模型在

线标定测试全寿命周期内动态修正误差基于迁移学习的电池性能预测模型传统机器学习方法

迁移学习方法VS肠域数据

目标域数据

知识迁移任务A基于储能大数据分析

的主动安全技术关键技术2:面向电池状态评估的人工智能方法解决数据分布不一致问题源域数据B任务8电池性能预测新型储能主动安全技术及实践目标域任务源域数据AHn滚动修正参数吏备源域任务储能电站运行数据输入迁移学习模型五基等习院的标费要域日标填输入基于深度学习的SOC运行数据输入特征理取③层LSrw神经)网绛层3层Fc全

连

搜层全连接层50c估计值日标网路输出sx基于储能大数据分析

的主动安全技术基于迁移学习模型的电池SOC

评估·

采用深度神经网络模型训练适应储能电站复杂工况的SOC估计模型。·

基于迁移学习实现储能锂电池的跨数据域SOC估计，具有良好的泛化能力。估计模型SOC

估计结果新

型

储

能

主

动

安

全

技

术

及

实

践神经到络层特征提取训练源网格模

型一电

压

一

电流一

温

度训练目标网络模

型神经网络层SG波全连接属需整练输入算调MMD基于储能大数据分析

的主动安全技术基于深度学习模型的电池SOH

预

测·采用不同公开数据集对同一套模型进行实

现验证，印证模型的泛化能力以及相比于

传统机器学习模型的提升效果数据集1

0.3565

0.30370.26080.30210.26130.1562平均相对误差

MLP

RNN

LSTM

GRU

Dual-LSTM

Our

Model新型储能主动安全技术及实践数据集2预测结果数据集1预测结果电池CS2_37

预测和真实容量值数据集20.16350.13690.22130.09290.08850.0564循环次数循环次数种基于储能大数据分析

的主动安全技术参

数辨

识电池失效

机理模型·微短路·负极析锂·

热失控对可变参数

施加随机扰动改变环境变量-Y小样本失效数据迁移到储能现场·

元知识学习·

面临新的电池类型时能

够处理新的同类任务关键技术3:面向电池失效诊断的数据分析基于数据物理融合的失效数据增强基于小样本学习的失效诊断模型电池失效诊断新型储能主动安全技术及实践失效数据

增

强电池失效

实验数据Pxdistance参数概率分布目标域模型#embed

1源域模型embed2P:…基于储能大数据分析的主动安全技术关键技术3:面向电池失效诊断的数据分析电池内短路在线识别·

提出电池内短路特征提取方法，采用基于离群点检测和特征演化分析相结合的方法识别

内短路电池。·

提出基于物理模型的内短路电阻估算方法，

可实现对内短路严重程度的定量评估，实现

分级预警。实时运行数据特征提取单体间横向比较离群

点检测so200100Cy=No微短路实验验证正极-负极知路真实内短路阻值(Q)

估计内短路阻值(Ω)

误差30

27.429%10

9.56

4%10.88

12%0.1

0.09

10%新型储能主动安全技术及实践特征演化分析4基于储能大数据分析的主动安全技术关键技术3:面向电池失效诊断的数据分析基于多维联合特征提取的电池异常衰竭识别·

从实时运行数据中提取能反映电池健康状

态的数据特征量，通过分析这些表征参数

在单体电池间的分布，识别异常电池。0ACmF

血班下M施重(

%)实时运行数据采集营健

康

状

态

表

征

参

数

提

取·IC

曲线特征值·剩余容量·内阻?m!!……14vuuge31V基于高斯混合一

/

模型的自适应

阈值学习算法基于GMM

的

异

常电

池

检

测新型储能主动安全技术及实践状态估计waha雪云边云一体任务-资源匹配压缩数据上传变熵时序数据压缩安安安安安安白基于储能大数据分析的主动安全技术关键技术4:基于云边协同的电池大数据管理·

面向云边端异构资源高效协同的云边协同架构，实现模型的敏捷部署和快速迭代·

面向电池大数据低延时智能分析的任务资

源优化匹配策略，实现计算资源的优化·

边缘端电池时序数据无损压缩

，降低海量数据的传输时延和存储成本新型储能主动安全技术及实践电池管理系统边

端大数据平台快速迭代模型部署CTLEE一、问题背景二、基于储能大数据分析的主动安全技术三、新型储能主动安全系统及应用目录Contents储能主动安全及智能运维系统，降低储能电站事故概率90%系统架构管控平台(云)

专家级评估诊断优化检修周期的边集计延长电池寿命发生风险或故障后迅速排查检修新型储能主动安全系统及应用·运行状态评估

·剩余寿命预测

·故障风险识别

·故障早期预警储能主动安全及智能运维系统新型储能主动安全技术及实践故障

早期预警优化充放电策略电池状态评估主动

维护检修提高

运维效率降低事故风险智能检修

辅助决策更安全，更经济储能电站动安金采集配置程序

设备配置程序

算法配置程序

数据展示程序

算法处理程序

告警消息数据接口横块历史时序库配

置

库

采集时序库

时序数据处理

算法时床库通信服务模块

实时数据处理

树

实时库新型储能主动安全系统及应用数据处理架构系统采用实时大数据处理架构，具备百万点数据的采集、存储与分析能力，利

用数据交互接口，开放数据模型，实现

数据共享，可以灵活的部署各类算法处

理模块，打造成储能电站内应用数据开

发平台。新

型

储

能

主

动

安

全

技

术

及

实

践MQ

消息队列新型储能主动安全系统及应用·新能源配套·传统电厂调频·替代型储能·第三方独立储能·发电集团·电网公司·制造业集团PC/移动终端场晨N储能+工业园区储能主动安全

智能终端大中型储能电站主动安全系统终端核心功能：数据采集、存储、分析、转发