[发明专利]一种数字镜像下的电池储能系统状态估计预警方法

权利要求书

1.一种数字镜像下的电池储能系统状态估计预警方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

步骤1：先采集若干个储能电池在正常运行状态下的多个时刻的样本，第k个电池在t时刻的电流I_k(t)、U_k(t)和E_SOE,k(t)，基于电池的电路等效模型，根据第k个电池的电流、电压和SOE数据利用参数整定方法计算出电路等效模型的参数，形成第k个电池的数学模型，输入各个t时刻的电流值I_k(t)，获得模型输出和

步骤2：计算电压偏差ΔU_k(t)和SOE偏差ΔE_SOE,k(t)；

步骤3：整合K个电池电压偏差和SOE偏差组成矩阵A，并按行归一化处理；然后，计算归一化矩阵各列的相似度，选择相似度低的典型代表构建记忆矩阵M；

步骤4：根据实时新测储能电池和模型的电压ΔU_k(n)、SOE偏差ΔE_SOE,k(n)，利用记忆矩阵求解出预测偏差值；

步骤5：统计分析预测偏差值的情况，判断电池是否正常，形成对储能电站状态的评估和预警。

2.根据权利要求1所述一种数字镜像下的电池储能系统状态估计预警方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

步骤1：获取数据构建电池数学模型；

步骤1.1：采集K个储能电池在正常运行状态下的T个时刻的电流、电压和能量状态数据，其中第k个电池在t时刻的电流I_k(t)、电压U_k(t)和能量状态E_SOE,k(t),k＝1,2,…,K,t＝1,2,…,T；

步骤1.2：根据电池等效电路模型，获得第k个储能锂电池输出电压和能量状态和电流的函数关系；

步骤1.3：基于步骤1.1所测得K个储能电池正常状态下T个时刻的电流、电压和能量状态数据，利用参数整定方法计算出储能电池数学模型参数，完成K个储能电池的模型建立；

步骤2：计算历史测量数据与模型数据的偏差；具体如下：

步骤2.1：将步骤1.1所测储能电池的电流输入至步骤1.3生成的数学模型中，可以计算出第k个储能电池在t时刻的输出电压和能量状态

步骤2.2：计算电压模型值和实测值的偏差，计算能量状态模型值和实测值的偏差，其中计算第k个储能电池在t时刻的数学模型计算值与测量值(U_k(t)，E_SOE,k(t))的差值，获得电池电压偏差和SOE偏差

步骤3：根据偏差相似度选择典型代表，构建记忆矩阵M；

步骤3.1：将步骤2所得K个储能电池在1～T时间内的电压偏差ΔU_k(t)和能量状态偏差ΔE_SOE,k(t)整合成2K行、T列的矩阵A：

步骤3.2：对矩阵A中的数据按行进行归一化处理获得矩阵B，归一化后矩阵B的第(i,j)个元素b_i(j)为

步骤3.3：计算步骤3.2中矩阵B各列向量的相似度，其中第p列和第q列的相似度

步骤3.4：去除相似度高的列向量，选择相似度低的典型代表，形成记忆矩阵M；具体操作过程如下：

步骤3.4.1：令p＝1，q＝2，定义相似度阈值δ；

步骤3.4.2：计算矩阵B中第p列和第q列的d(p,q)，若d(p,q)≥δ，则删除矩阵B的第q列，否则保留第q列，q＝q+1直至q值到达矩阵B的最大列数；

步骤3.4.3：判断p是否矩阵B的最大列数，若否，则令p＝p+1，q＝p+1并返回步骤3.3.2，若是，则矩阵B退化成的新矩阵定义为记忆矩阵M；

步骤4：根据记忆矩阵M求解实时测量电池数据与模型数据偏差的预测值；

步骤4.1：实时新测储能系统K个电池在n时刻的电流、电压和能量状态，其中第k个储能电池的电流I_k(n)、电压U_k(n)和能量状态E_SOE,k(n),k＝1,2,…,K,nt，将第k个储能电池的电流I_k(n)输入步骤1.3所得模型中，获得模型计算的电压和能量状态

步骤4.2：计算K个储能电池在n时刻的电压偏差和SOE偏差，其中第k个储能电池的电压偏差和SOE偏差组成列向量利用步骤3.2中的归一化过程的参数，将列向量y_obs归一化处理生成C_obs＝[c₁ c₂ ... c_2K c_2K]^T，

其中

步骤4.3：根据步骤3.3所得记忆矩阵M和步骤4.2所得向量C_obs，根据公式Η＝(M^T⊙M)^-1(M^T⊙C_obs)可以计算出预测值向量：

Η＝[h₁ h₂ … h_2K-1 h_2K]^T，假设则中第(i，j)个元素为

步骤5：分析偏差预测值的情况，判断储能电池是否正常，形成预警方案；

步骤5.1：基于记忆矩阵计算矩阵B中各个列向量的预测值，构成矩阵

统计误差矩阵各行的均值μ和标准差向量σ，计算公式如下：

步骤5.2：判断步骤4.3中获得第n个时刻的预测值向量H是否满足H∈(μ-3σ,μ+3σ)，若满足则在n个时刻全部储能电池均处于正常状态；假设index为奇数，若第index行和第index+1行均不满足h_index∈(μ_index-3σ_index,μ_index+3σ_index)，则判断第((index+1)/2)号储能电池状态不健康，应该立刻预警；若第index行和第index+1行仅一行不满足h_index∈(μ_index-3σ_index,μ_index+3σ_index)，则判断第((index+1)/2)号储能电池状态可能不健康，应该重点关注，以便及时预警。