新型电力系统规模化储能态势感知研究与应用

新型电力系统规模化储能态势感知研究与应用教授，博导，内蒙古工业大学电力学院学术院长，智慧储能研究院常务副院长，北京创新学会学术委员，内蒙古电力集团大青山实验室副总经理，RSAFellow,IETFellow,IEEESeniorMember,国家电器安全质量检测中心学术带头人，省级天府青城科技人才，省级海外高层次留学人才，省级A类天府英才，中国科技城首批学术和技术带头人，全球前2%顶尖科学家大规模储能技术院士专家工作站大规模储能技术教育部工程研究中心,智慧储能研究院iCONTENT02研究内容02研究内容03研究成果03研究成果1研究背景>随着新型电力系统等新兴产业的持续发展，对大容量、强 续航能力、长循环寿命和高可靠性的规模化储能系统需求 不断提高。口口口□□□电芯安全机械安全口口口□□□电芯安全机械安全电子安全热安全重进性电花搞落低压违束一灌冲管防爆沟PP师热键术片奥农全绝缘防护一防火后检材科高强度外责陶光隔候高压连电池连撞接器柿酸层铜理研究背景储能系统研究背景>智慧储能研究院，结合国家双碳背景，通过产学研深度融合，聚焦开展储能系统在线安全监测技术研究，实现核心技术产业化应用跨越。减轻环境污染、缓解化石燃料过度消耗所造成的能源枯竭危机关于完整准确全面贯彻工作的意见动力电池储能电站动力电池储能电站对储能系统安全管理提发展可再生能源面病四家重大限术朴他他回战响、人才兰加植畴，的听豆族反畸实缸通些担流略朴他他回战响、人才兰加植畴，的听豆族反畸实缸通些担流略全出实形针黑扑版畴全出实形针黑扑版畴研究背景王顺利，教授，博导，学术院长，智慧储能研究院-常务副院长◆国家电器安全质量检测中心学术带头人◆全球前2%顶尖科学家◆天府青城省级科技人才◆省级海外高层次留学人才◆科技创新人才团队领衔专家研究背景采用梯队化传承机制，致力于打造具有国际影响力的创新团队口承担国家自然科学基金、国家重点研发、企业委托科研项目56项；口在智慧储能研究领域SCI-1区、TOP口获批授权国际/国内发明专利等知识产权53项；获第48届日内瓦发明展金奖等科技奖励23项；口与RobertGordonUniversity、AalborgUniversity、北理工、中科大等高校联合，国家电网、中物院、中电集团等单位合作，研发了多台套储能系统自动化测控设备。口相关研究成果已在多家单位使用，提高了其可靠性并逐步扩展其应用领域，社会和经济效益显著。1研究内容智慧储能系统状态监测与管控核心技术(一)基础层(二)算法层(三)策略层(四)应用层理论基础管理基础数学/化学/物理学统计学多物理场耦合机理化学工程载流子输运机制理论基础管理基础数学/化学/物理学统计学多物理场耦合机理化学工程载流子输运机制电气工程/电子科学/工程热物理等效模型计算机科学/控制科学与工程仿真计算系统科学管理科学与工程系统级储能单元协同温度时间模型参数模拟电压模拟温度老化过程管理依据温度时间模型参数计算时间可用数据管理策略最佳电流最佳电压最佳温度高一致性均匀温场管理目标管理问题状态估计安全管理高安全性高可靠性数据采集参数预测热管理高能量/功率密度数字孪生/系统PACK模式参数辨识充电管理长寿命/耐久性/廉价性/耐久性寿命衰减/疲劳耐久/高效充电经济/环保诊断方法均衡管理可靠性稳定性高效性可靠/稳定高效管理机制数据处理/计算复杂度测试标准评价体系高互联性/智能性/经济性云边协同/智能研究内容科技创新空针对储能系统安全可靠应用目标，进行储能管理和复杂工况安全监测核心技术研究；本考虑测量参数中多重噪声，突破信息特征提取、性能状态评估与安全监测等关健难题。口创新1:适用于复杂工况的储能系统参数高精度时变参数检测与建模体系创新，解决参数高精度检测难题。口创新2:基于信息融合的实时安全评估建模理论前沿探索，解决模型适应性和对象特征提取难题。"3.1安全管理，3.2热管理，3.3充电管理，3.4均衡管理，3.5测试标准口创新4:具有智能化和网络化特征的新一代电源测控系统技术创新，突破高可靠性储能系统实时安全监测关键口创新5:融合经济、社会和生态环境效益为一体的现代储能技术集成创新，克服现代储能技术产业链系统级规·5.1安全应用，5.2持久应用，5.研究内容1-基础层世原作叶0明明号年锤入信号福出信号鸽1理4出鸽1理◆提出信号贝叶斯序贯决策检测滤波方法◆研制自主可控安全监测器件√形成具有自主知识产权的高精度传感器、变送器和模拟量采集模块等核心技术器件，实现复杂工况环境中高精度参数检测。研究内容1-多物理域动力学耦合与解耦建模成果成果描述：构建集总参数多物理域耦合模型，提出自适应多时间尺度解耦和辨识策略，实现内部复杂的动力学行为解耦及关键状态的高精度估计。Maralmpu/ai,二Halayamlnonby/adHalayamlnonby/adSL出Re(Zlmmolipae1opor认L60-tanamperaeL604894齿齿四88nnei0nn一m有n一m有一u三Lm4siDm4si一nLn11tme巨mftme巨mfmei9—iun9—iun奥4taE9产研究内容1-多时间尺度集总电特性建模成果描述：针对多时间尺度效应特征，考虑开路电压滞回特性，建立强适用性集总电特性模型，设计自适应异步参数辨识策略，增强辨识精度的同时降低计算复杂度。0E杨!0E杨!开路电压的法摩及以易屯"(Y8正的装后电隐热总参教模型上M大拿方重RatC-儿(址于FF3WK:-1.(CYT1C2,IC:户武1-7+书-ni五海平下故品匠GR单/N+a'BA(单岸43,里音味星B-后+一左司五邑1残胜方P0#交星放师星WT司-二士一师—n"ALu4uEj古ii45成果描述：建立Thevenin成果描述：建立Thevenin模型，将迁移因子加入到函数关系式中，形成迁移矩阵，运用萤火虫优化粒子滤波算法校正和更新迁移矩阵，实现模型参数的动态调整。YtheunYtheun组加一0置火虫10更游昆沌嗅别“nsO计1在鹚迁移模型-100从向各前个仲中C9.的话连取里麻江芒415s)0研究内容1-动态电流-温度混合修正建模成果描述：构建混合概率修正模型，通过其迁移学习机制，优化解决梯度问题，并增强对各种工作条件的泛化能力，降低训练成本并提高估计精度。perfannon描描a茫研究内容2-算法层2.基于信息融合的储能系统实时安全评估建模理论前沿探索完善高可靠性模提出高精度/低延时短时间尺度状态估计新方法构建全生命周期长时间尺度状态形成多尺度状态研究内容2.1-递推最小二乘模型参数辨识成果描述：引入压缩因子粒子群算法，优化遗忘因子递推最小二乘(FFRLS)算法中的遗ananiaplsuuguoadm一lnlCulmluuihm一m4+mimvaENmYYDfieneieg1=m十光(41-8+0--1121ylolaggi6sinekNnupulmrhn0NYmdpun4-0L1Urn1ML(095TRLsu4二MMNM—0中6i0)三romu7LaHDnL二5nnLDC201在T严aa…n9…在T严aa…n9…-0T0三u9P三u9P1解m0府化代"n”化族20M-P4P507mP4P507me-UCPS法三地性V十-大二→L西和明第WPr研究内容2.1-多维优化平滑变结构参数辨识成果描述：设计变增益和平方根处理的多维优化平滑变结构(TSVSF)算法，融和基于M:TysTM49CLnW起系十A-4+A-n1,Lra0mH-L.LPKPrimnF成果描述：改进前馈长短期记忆(FF-LSTM)建模方法，综合考虑参数电流、电压和温度上上-。-三,.HH489a0fynning199515fhaaipmhnr"Ta12DUee古0100(a)FF-LSTM-basedlong-lcmSOCprediction(a)FF-LSTM-basedlong-lcmSOCpredictionn4Med9hinhiandn4Med9hinhi研究内容2.2-基于注意力修正机制的特征提取成果描述：利用多头注意力与自注意力机制，提高模型特征提取与特征处理的能力，解决了多维数据中存在的非线性关系，并实现SOC的精确估计。al2Cw⁷wInput:V..L..SNormlzeMutn-IkadAttoufoaICNKncoderLayerB,BB.可xF,,ValaouerykeValaAteatignSoOResidanOResidanJHock2Dlecki(a)0950-Cutput:SOtIesMSufi04Quer111H.GRDecoderLay红T-09PE20006Lfira64一ILN一T02ymryH上6.076004U0600050001OA0012000-09PE20006Lfira64一ILN一T02ymryH上6.076004U0600050001OA00120008lMGO附新GHDIn4420.09anm一FnL0[作20004006000MD9610U6012000其s)6.100.504.05imuHAi0.15690U成果描述：利用黏菌优化算法搜索能力，结合简复杂度的同时优化网络参数，提高SOC估计精度。L古玄六亡亡☆nPutinna0040.034-0BI75as00.90n二(S)68)n1w+=二a0.0KkaM5)t(5)l-fuhanù亩研究内容2.2-双向门控循环滤波SOE估计I9D-地一rIaa33inas.ne7L7uui-0pmI"uL0广三广u0b)aFamdm0回Lm这22成果描述：分析离线辨识下参数拟合的影响，设计在线多限制因子融合aeRsnlv网网一共j10-1里-uitjmn-n-T让iuL,e物上德mm5l堕8备修z推年!1P0度-0csu/G主相架uUsuCu10研000iil200断研究内容2.3-多层优化极限学习健康状态评估成果描述：构建多层优化极限学习机(ML-ELM)模型，进行初始SOH估算，利用核函数参数模拟，迭代更新完成参数优化过程，从而提高状态预测精度和模型稳定性。P6pnlayuudmyiamid41e蓝in正a-mRR0然---mnIri-oyse热57.有与里rn1umnk1—二上tn一M研究内容2.4-多约束自适应SOC/SOP协同预估成果描述：设计考虑温度变化多参数约束的功率状态估计策略，设计自适应H-无穷大滤波算法，实现高精度多状态协同预估策略。FTo000atnualireion.K:PA5FTo000atnualireion.K:PA5Bm;PLP8.PiC'rPrPPAE=v-)uue'Fn「0空三u20t8O00甲lealmclincnAdaptiveHfiltermgalgorishmTuteeriou0-11-4.8-U新下-F-P1)含GL50LDmlinapneeinfititn.Z可工少ne4成果描述：以容量和内阻为参考量，分阶段模拟动态特性，构建双时间尺度评估模型，准确同步预测SOC和SOH状态。数据获取及算法框架wKAwKA况h-SOIISOI/o七预测结果及预测误差Err_Rt5000(S0研究内容3-策略层3.研制高可靠性储能系统安全监测核心器件、模块与系统装备人机交互CAN-bus触损屋汽车总线慧总现触损屋汽车总线慧总现开开关切换肉4电压职顺电池维片画电池维片画低过压保保阻抗安换随抗安掉模建波楼过压安全开集信号铂控制主控模庆与报建波楼过压安全开集信号铂控制主控模庆与报梦CA科送CA科送线1CAN总旋2隔庭申保继电益编园时味艺片保继电益编园电疏传患电疏传患器低通STM2F103ZET6电前负费滤波压保护抗奥换光鹅缩入电前负费滤波压保护抗奥换光鹅缩入04hB系统子模块覆染1模编一1便en施动施动隔南充旅电开关保护电路电D组电压保护与滤波电路探获多准则决策信息融合安全监测机制；形成“微处理器+自主器件”设计理念；改进制造工艺，实现储能系统安全监测系统装备研制和产业化。研究内容3-考虑均衡和老化校正的安全状态监测成成果描述：考虑单体间平衡状态，提出数值描述与评估方法，通过间歇测量和实时校准，实现容量的在线评估、老化过程的影响修正。StanTemminaloliageInitialSOCSOCvalueaITkCalculatetheSOCesunatonT=k+1CalculatethetermnalvolageatCuentT=k+1TerminalvolageCalculateterminalvolagecrorCalculatcorectedgam◆EilerginOutpuSOCCorrectedSNSlop?NEnd年PaurI8PaurI8PadPad50CigmStateEguSK()=0()k-1)+KR[U(8)-22(k1-1]aa49-410)-KPeuFM1)knrnton惟Wadptad是WeightdWeightd把F二研究内容3-基于数字孪生技术的远程交互管理成果描述：基于WebGL三维实时渲染，构建基于数字孪生技术的精细化建模与信息交互策略，进行远程参数标定、故障诊断和SOH状态估计，实现精确控制。算法库juhfmuloud,HH--前端rt实验iuuCLBMS云端服务器BMS5G基于数字孪生的云边端协同状态估计模型库参数辨识数据交互数字孪生模型构建严严7化临度实u电L费故障诊断基于数字孪生的传感器故障诊断研究内容3-云边端协同储能系统智能管控部署成果描述：基于远程运维服务管理，设计远程监测、管控和服务框架，将边端设备实时数据上传至云平台，借助云平台的存储和计算优势实现智能管控算法的部署，形成云边端协同的储能系统智能管控方案。边乐LYOkd位位.里04.融合经济、社会和生态环境效益为一体的现代储能技术集成创新○开发多个类型的新一代储能系统测控装备并在多个高新领域推广应用；○实现核心技术转化与自主可控产品研发，促进储能产业发展。>设备研发：V研制了多种型号储能系统状态检