[发明专利]一种基于三维红外成像测温的电化学储能站温度监控系统

说明书

本发明公开了一种基于三维红外成像测温的电化学储能站温度监控系统，包括三维红外成像测温设备和运行管理设备，其中：三维红外成像测温设备主要由红外成像测温传感器和红外测温主机组成，红外成像测温传感器布置在电化学储能站预制舱内，红外测温主机放置在储能集装箱的外部；运行管理设备放置在储能集装箱的外部。本发明克服传统测温方式测温面积小、受电磁干扰大的特性，能够远距离测定受限空间内各个局部温度；能够满足测温的精度，使用安全可靠；根据轨道进行三维运行与旋转，极大的拓展了单位红外传感器的测温面积；并且具有自学习功能，对潜在故障的判读和预警更精确，是一种更适用于锂离子电池电化学储能站的温度监控系统。

技术领域

本发明涉及锂离子电化学储能温度监控系统的技术领域，具体涉及一种基于三维红外成像测温的电化学储能站温度监控系统。

背景技术

随着风能、水能、核能等新兴清洁能源的开发，与之相配套的储能技术也得到了大力发展，电力系统储能的各种形式中电化学储能目前占较大比重，电化学储能的累计装机规模位列第二，在各类电化学储能技术中，锂离子电池因其高能量/功率密度、低自放电率、长寿命等优点被认为是电动汽车储能系统和储能电站的首选，与之相适应，目前在化学储能中锂离子电池的累计装机占比最大，截止2018年底，占比达到86%，仅2018年电网测储能就达到40万千瓦。

随着各地锂离子电池储能电站的大规模建设，储能电站的安全性问题开始逐渐的凸现。储能电池串并联多，规模大，运行功率大，运行安全风险和影响比动力电池更加严重。

储能系统/电站的安全事故，往往都是由于在预警缺失或滞后的情况下，电池自身热失控或是其他外部因素导致电池起火而引发的，由于缺乏有效的安全防护措施，电池的初期火灾迅速蔓延，而现有的消防措施并非是针对电池火灾而配置的，因此，电池初期火灾无法得到有效抑制，最终演变为大规模火灾，导致整个储能集装箱或储能电站烧毁。究其根本电池风险来源主要来源于三个方面，电池自身+系统内其他元素+环境因素，其中，电池本身的性质和电池的应用策略对于储能系统的安全性至关重要。

热失控是导致电池发生不安全行为的根本原因，其是否发生与电池的产热速率、产热量、热传导速度、环境温度与湿度等密切相关。锂离子电池若处于热滥用情况，容易引发电池内部的热量异常集聚，表面温度升高，进而触发锂离子电池热失控，发生爆炸、起火等危险情况。鉴于锂离子电池储能集装箱内部锂离子电池紧密排布、能量密度较大的特点，若个别电池出现热失控现象，极易引发临近电池受热，进而出现热失控传播的危险情况，导致整个储能集装箱发生火灾，造成巨大的经济损失。因此，对于电池的热失控能做出提前预判；对于故障电池的位置能做出有效辨识，根据预警信息快速定位，意义重大。

目前，专门针对电化学储能站的温度监控技术研究并不多，目前投入使用的电化学储能站内部温度监控多采用传统的热电偶测温等技术。热电偶测温精度较高，基本可靠，但是单个热电偶测温面积太小，应用于较大空间内时必须逐点布设，且仍然不能满足大空间多点测温的要求；单点红外测温也具有测温面积较小的问题；光纤测温存在着投资大，位置精度不够等问题。

电池的热效应也是影响电池一致性的重要指标。针对电池单体内阻的差异，放热不同的问题。通过不同电池单体的温度检测，将信号反馈给储能电池的管理系统（BMS），BMS通过电容、电感和变换器，从高电压的单体电池中转移能量到低电压的单体电池中，从而实现电池组的主动均衡，调节整个电池组的温差，保持在一个较小的范围里。使生成热量较多的电芯，不会与其他电芯拉开差距，从而提高储能电池的“一致性”，进而提高储能电池组的容量和使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有储能集装箱预制舱内温度集控技术的缺陷和不足，提供一种基于三维红外成像测温的电化学储能站温度监控系统，实时监控储能集装箱内部储能锂离子电池的表面温度，及时发现储能集装箱内个别电池的异常升温情况，从而在危险情况发生的早期就可以采取措施应对，防止形成集装箱内部的锂离子电池热失控传播现象，有效降低相应的经济损失。