[发明专利]电池储能系统可靠性评估方法及系统

说明书

本发明提供一种电池储能系统可靠性评估方法及系统，其中的方法包括获取待检测电池的储能系统的运行数据；基于运行数据获取与待检测电池对应的应力参数，并基于应力参数确定待检测电池的线性衰退率；基于生命周期衰退模型及线性衰退率，确定待检测电池的剩余容量，并基于剩余容量获取待检测电池的通用函数表达式；根据通用函数表达式，确定储能系统的状态类指标以及状态变化类指标；根据状态类指标和状态变化类指标，确定储能系统的可靠性指标。利用上述发明能够充分考虑电池全生命周期的老化状态、不同的运行工况等，精准地辨识运行中可能存在的薄弱环节，实现对电池储能系统的准确评估。

技术领域

本发明涉及电力系统可靠性检测技术领域，更为具体地，涉及一种电池储能系统可靠性评估方法及系统。

背景技术

电池储能系统(Battery Energy Storage System，BESS)具有快速功率响应、密集能量存储、灵活方便部署等优势，能够在网调峰调频、新能源波动平抑、旋转备用、事故应急备用、经济调度等应用场景中发挥重要作用。此外，伴随着电动汽车、5G能源基站等新型负荷的快速发展，梯次利用电池储能系统的建设是解决大量退役锂离子电池循环利用的有效途径。因此，电池储能逐步成为目前发展最快、应用最广的储能技术之一。但研究表明，虽然电池单体可以达到近万次“满充满放”的循环寿命，但海量电池单体组成的大规模储能系统的循环寿命严重下降，可靠性不足成为电池储能系统广泛应用的主要瓶颈。

可知，作为由电池单体所构成的复杂系统，储能可靠性与电池状态密切相关。由于电池单体使用过程中涉及复杂的电化学反应，电池单体间存在无法避免的差异性。当电池成组后，单体差异在使用过程中会进一步放大，形成“短板效应”，意味着性能较弱的电池单体会被过度充电或过度放电。因此，考虑单体差异、运行工况、环境等不同因素影响，对储能系统运行状态下的可靠性进行分析评估是实现储能系统长寿命高效运行的关键所在。

目前，现有研究主要将电池健康状态(State of Health，SOH)，即容量衰退状态作为衡量电池可靠性的指标，研究表明影响电池容量衰退的因素主要包括环境温度、放置时间、荷电状态、充放电深度等因素。但大部分研究认为当锂离子电池容量下降为额定容量的80％时，锂离子电池将无法正常使用，处于完全老化阶段。现有的检测模型通常无法直接应用到退役电池的容量衰退研究中，而电池制造商鲜少报道容量80％以下的数据。

此外，目前针对由大量差异电池构成的电池储能可靠性研究目前相对较少，常采用的方法包括故障树分析、Markov模型、通用函数生成法(Universal GenerationFunction，UGF)等方法。这些电池储能系统可靠性研究目前仍停留在相对简单的常规静态可靠性建模，其基本思路是将储能装备划分成电池模块、管理模块等功能子系统，统计停运率常用来表征储能设备的可靠性水平，作为配置储能装置的风光系统或者电网进行可靠性评估的依据。

但是，虽然此类可靠性模型对于长时间尺度的规划有着较好的参考价值，但在储能系统实际运行过程中，任何设备元件的可靠度具有时变性和不确定性，现有的对储能装备可靠性的简单建模方式并不适用于运行优化策略的制定。最后，可靠性评估的最终目标是能够有效辨识薄弱环节，分析不同电池可靠度变化对整体可靠性的影响，从而更准确的实现BESS可靠度提升，目前所提出的可靠性评估方法中往往并没有针对薄弱环节的精准辨识开展研究，衡量指标也相对缺失。

因此，目前亟需一种评估方案能够针对电池储能系统的运行可靠性评估需要充分将电池全生命周期的老化状态、不同的运行工况纳入范畴，同时精准地辨识运行中可能存在的薄弱环节。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种电池储能系统可靠性评估方法及系统，以解决目前对电池储能系统进行评估的方案存在的建模方式简答，不适用于制定运行优化策略，可靠性的衡量指标缺失，识别精度受限等问题。