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CN116109146B - 一种大型电池储能电站安全性分析评价方法 - Google Patents

一种大型电池储能电站安全性分析评价方法 Download PDF

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CN116109146B
CN116109146B CN202310387142.7A CN202310387142A CN116109146B CN 116109146 B CN116109146 B CN 116109146B CN 202310387142 A CN202310387142 A CN 202310387142A CN 116109146 B CN116109146 B CN 116109146B
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storage cell
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许建中
李金中
谢毓广
马伟
沈攀
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Hefei Power Supply Co of State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
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Electric Power Research Institute of State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
Hefei Power Supply Co of State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明涉及储能电站安全评价分析技术领域，公开一种大型电池储能电站安全性分析评价方法，通过对储能电站电池室内存放单元格内的电池单体的表面温度进行采集，进而基于各存放单元格内电池单体的表面温度进行储能电站运行风险评价，有效弥补了以储能电站电池室内环境温度作为评价依据存在的评价局限，从而能够及时发现储能电站存在的安全隐患，在一定程度上提高了评价结果的可靠度，与此同时在对储能电站进行运行风险评价时基于电池单体表面温度和电池单体所在位置的散热条件对运行风险的影响考虑采集各电池单体所在位置的空气风速，将其结合电池单体表面温度进行储能电站运行风险的综合评价，有利于提高了评价结果的准确度。

Description

一种大型电池储能电站安全性分析评价方法
技术领域
本发明涉及储能电站安全评价分析技术领域，具体而言是一种大型电池储能电站安全性分析评价方法。
背景技术
随着可再生能源发电的快速发展和对用电可靠性要求的提高,储能电站已成为配电网削峰填谷,提高运行稳定性及实现需求侧管理的一种有效手段.同时,大型储能电站对可再生能源的消纳储存,可极大提高可再生能源的利用率。
在众多储能技术中，电池储能因具有能量密度高、响应时间快等优点,已成为目前储能电站应用程度较高的储能电源，但相比其他储能电源建造的储能电站，电池储能电站由于其独特的特性,容易发生火灾事故。为了尽可能地避免火灾事故的发生，及时发现电池储能电站的运行风险,对电池储能电站的运行进行安全评价显得尤为必要。
鉴于电池发生火灾事故的直接原因是电池热失控，使得目前对电池储能电站运行安全的分析评价大多直接对储能电站电池室内的温度进行监测，以此作为电池储能电站运行安全的评价依据，这种评价方式存在以下缺陷：第一方面、目前对储能电站电池室内监测得到的温度属于一个区域环境温度，而这个温度是由所有电池单体运行发热形成的，可以说环境温度是所有电池单体运行发热温度的综合代表温度，但由于储能电站电池室是一个空间范围，在所有电池单体运行发热温度的综合代表温度分散到一定的空间范围内时就会使监测到的环境温度比单个电池运行产生的温度要低，特别是大型储能电站，因其空间范围很大，使得所有电池单体运行发热温度分散程度越高，当储能电站电池室内监测到的温度未超标时，实际上电池运行的温度可能已经超标，这时候就已经存在安全隐患了，这就导致目前的评价方式难以及时发现电池储能电站存在的安全隐患，存在评价局限，在一定程度上影响了评价结果的可靠度。
第二方面、目前对储能电站运行安全的评价忽略了储能电站电池室内温度是否可控制的分析，假设储能电站电池室内的当前温度过高，但如果储能电站电池室内的当前散热条件较好，证明这种温度过高的现状是可控制的，在这种情况下，即使储能电站电池室内的当前温度过高也未必会存在安全隐患，由此可见目前的评价方式考虑过于片面，从而降低了评价结果的准确度。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种大型电池储能电站安全性分析评价方法，有效解决了背景技术提到的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种大型电池储能电站安全性分析评价方法，包括：A、统计储能电站电池室内存在的存放单元格数量，并对各存放单元格进行编号。
B、在储能电站电池室内设置红外热像仪和报警器，与此同时在储能电站电池室的内部空间内均匀布设若干监测点，进而在各监测点设置气体流速仪。
C、由红外热像仪实时对储能电站电池室空间进行三维热图像采集，并基于三维热图像识别各存放单元格在各采集时刻的环境温度。
D、由各监测点设置的气体流速仪实时进行空气流速监测，由此获取各存放单元格在各采集时刻的空气流速。
E、利用电池单体封装前表面设置的柔性压力传感器和温度传感器实时监测各存放单元格内电池单体肿胀压力和电池单体表面温度。
F、基于柔性压力传感器监测的电池单体肿胀压力预估各存放单元格在各采集时刻的电池鼓包形变度。
G、基于各存放单元格在各采集时刻的环境温度、电池单体表面温度、电池鼓包形变度和空气流速评价储能电站在各采集时刻的运行风险指数。
H、基于储能电站在各采集时刻的运行风险指数利用报警器进行危险预警，并识别出危险存放单元格，进而将危险存放单元格的编号进行上传。
在一种可能的设计中，所述基于三维热图像识别各存放单元格在各采集时刻的环境温度具体实现过程为：C1、从各采集时刻的储能电站电池室空间三维热图像中提取各存放单元格的边界轮廓。
C2、基于各存放单元格的边界轮廓将各采集时刻的储能电站电池室空间三维热图像聚焦在各存放单元格所在区域，从而提取各存放单元格所在区域的色度值。
C3、统计各存放单元格所在区域内提取的色度值数量，并将提取的各色度值与预定义的热图像中各种色度代表的温度进行匹配，从中匹配出各存放单元格所在区域内各色度值代表的温度，进而取最高温度作为各存放单元格在各采集时刻的环境温度。
在一种可能的设计中，所述获取各存放单元格在各采集时刻的空气流速具体参见以下步骤：D1、在储能电站电池室内构建三维直角坐标系，并据此定位出各监测点的坐标和各存放单元格的中心点坐标。
D2、以各存放单元格的中心点为球心，以设定距离为半径作球，球内区域即为各存放单元格对应的有效监测区域。
D3、统计落入各存放单元格对应有效监测区域内的监测点数量，并将落入的监测点记为参照监测点。
D4、获取各存放单元格对应各参照监测点与球心的距离，记为监测距离。
D5、将各存放单元格对应各参照监测点在各采集时刻的空气流速和各参照监测点的监测距离导入公式
Figure SMS_1
，计算出各存放单元格在各采集时刻的空气流速
Figure SMS_2
，其中i表示为存放单元格的编号，
Figure SMS_3
，t表示为采集时刻编号，
Figure SMS_4
，式中
Figure SMS_5
表示为第i存放单元格对应第k参照监测点在第t采集时刻的空气流速，k表示为各存放单元格对应的参照监测点编号，
Figure SMS_6
，x表示为落入各存放单元格对应有效监测区域内的监测点数量，
Figure SMS_7
表示为第i存放单元格对应第k参照监测点的监测距离，R表示为设定距离。
在一种可能的设计中，所述在储能电站电池室内构建三维直角坐标系的具体构建方式为储能电站电池室所在地面的设定拐角为原点，以储能电站电池室的长度方向为X轴，以储能电站电池室的宽度方向为Y轴，以储能电站电池室的高度方向为Z轴，由此构建出三维直角坐标系。
在一种可能的设计中，所述各存放单元格在各采集时刻的电池鼓包形变度的预估过程如下：F1、基于储能电站使用的电池单体型号从数据库中提取电池单体表面积。
F2、将各存放单元格在各采集时刻的电池单体肿胀压力结合电池单体表面积通过公式
Figure SMS_8
，计算得到各存放单元格在各采集时刻的电池鼓包形变度
Figure SMS_9
，
Figure SMS_10
分别表示为第i存放单元格在第j采集时刻的电池单体肿胀压力，j表示为前t个采集时刻中的任意采集时刻，
Figure SMS_11
表示为电池单体表面积，
Figure SMS_12
表示为设定的参考压强。
在一种可能的设计中，所述评价储能电站在各采集时刻的运行风险指数参见下述步骤：G1、以电池鼓包形变度为横坐标，以电池单体表面温度为纵坐标，针对各存放单元格在各采集时刻的电池单体表面温度和电池鼓包形变度在二维坐标内标注出多个点，形成各存放单元格对应电池单体表面温度随电池鼓包形变度的变化曲线。
G2、基于储能电站使用的电池单体型号从数据库中提取电池单体表面温度随电池鼓包形变度的标准变化曲线。
G3、分别将各存放单元格对应电池单体表面温度随电池鼓包形变度的变化曲线与电池单体表面温度随电池鼓包形变度的标准变化曲线依次以各点为截止点进行分段整体重合对比，得到各存放单元格在各采集时刻的电池单体表面温度随电池鼓包形变度的变化曲线重合度，记为
Figure SMS_13
。
G4、分别将各存放单元格对应电池单体表面温度随电池鼓包形变度的变化曲线与电池单体表面温度随电池鼓包形变度的标准变化曲线进行单点对比，得到各存放单元格在各采集时刻的电池单体表面温度对比差，并将其导入下述表达式
Figure SMS_14
，计算各存放单元格在各采集时刻的电池单体表面温度偏离指数
Figure SMS_15
,
Figure SMS_16
表示为第i存放单元格在第t采集时刻的电池单体表面温度对比差。
G5、将各存放单元格在各采集时刻的环境温度与电池单体表面温度进行对比，计算各存放单元格在各采集时刻的环境温度热传递影响因子
Figure SMS_17
，其计算表达式为
Figure SMS_18
。
式中
Figure SMS_19
、
Figure SMS_20
分别表示为第i存放单元格在第t采集时刻的环境温度、电池单体表面温度，r表示为设定的空气-电池的对流传热系数，
Figure SMS_21
表示为预先配置的参考对流传递热量，e表示为自然常数，
Figure SMS_22
表示为电池单体表面积。
G6、将各存放单元格在各采集时刻的空气流速利用下述表达式计算各存放单元格在各采集时刻的散热条件优势度
Figure SMS_23
。
Figure SMS_24
,式中
Figure SMS_25
表示为预置的对照空气流速，
Figure SMS_26
表示为第i个存放单元格在第t采集时刻的空气流速。
G7、将
Figure SMS_27
、
Figure SMS_28
、
Figure SMS_29
和
Figure SMS_30
导入模型
Figure SMS_31
，由此分析各存放单元格内电池单体在各采集时刻的运行风险系数
Figure SMS_32
，U表示为设定常量，且U>1，
Figure SMS_33
表示为第i个存放单元格在第t采集时刻的散热条件优势度。
G8、根据各存放单元格内电池单体在各采集时刻的运行风险系数评价储能电站在各采集时刻的运行风险指数。
在一种可能的设计中，所述储能电站在各采集时刻的运行风险指数评价公式为
Figure SMS_34
，其中
Figure SMS_35
表示为储能电站在第t采集时刻的运行风险指数。
在一种可能的设计中，所述危险存放单元格的识别方式为：
记录危险采集时刻，进而将各存放单元格内电池单体在危险采集时刻的运行风险系数与预定义的警戒运行风险指数进行对比，从中筛选出大于警戒运行风险指数的存放单元格，将其记为危险存放单元格。
在一种可能的设计中，该方法在实施过程中还用到了数据库，用于存储各种电池单体型号对应的电池单体表面积和电池鼓包形变度随电池单体表面温度的标准变化曲线。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
1.本发明通过对储能电站电池室内存放单元格内的电池单体的表面温度进行采集，实现了储能电站电池室内温度的针对性监测，凸显了储能电站热失控的本质要素，进而基于各存放单元格内电池单体的表面温度进行储能电站运行风险评价，有效弥补了以储能电站电池室内环境温度作为评价依据存在的评价局限，从而能够及时发现储能电站存在的安全隐患，在一定程度上提高了评价结果的可靠度。
2.本发明在对储能电站进行运行风险评价时基于电池单体表面温度和电池单体所在位置的散热条件对运行风险的影响考虑采集各电池单体所在位置的空气风速，将其结合电池单体表面温度进行储能电站运行风险的综合评价，克服了目前仅依据储能电站内的温度进行运行风险评价造成了评价片面性，有利于提高了评价结果的准确度。
3.本发明在评价储能电站运行风险时还增加了电池单体所在环境温度对电池单体表面温度造成的对流换热影响，使得储能电站运行风险评价更加全面，最大限度减少评价误差，有利于强化评价结果的准确度。
4.本发明在以各存放单元格内电池单体的表面温度进行储能电站运行风险评价时不是直接以电池单体表面温度进行处理，而是通过以电池鼓包形变度为处理基础依据电池单体表面温度随电池鼓包形变度的变化状态进行储能电站运行风险评价，能够使电池单体表面温度的处理更加贴合实际，能够为储能电站运行风险评价提供更具实用价值的数据支撑。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明的方法实施步骤流程图。
图2为本发明的三维直角坐标系的构建示意图。
图3为本发明的电池单体表面温度随电池鼓包形变度的变化曲线。
图4为本发明的电池单体表面温度随电池鼓包形变度的变化曲线单点对比示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1所示，本发明提出一种大型电池储能电站安全性分析评价方法，包括：A、统计储能电站电池室内存在的存放单元格数量，并对各存放单元格进行编号。
需要说明的是，本发明对每个存放单元格内电池单体的放置采用的是单一放置原则，即在各存放单元格内放置一个电池单体。
B、在储能电站电池室内设置红外热像仪和报警器，与此同时在储能电站电池室的内部空间内均匀布设若干监测点，进而在各监测点设置气体流速仪，其中气体流速仪用于检测空气流速。
C、由红外热像仪实时对储能电站电池室空间进行三维热图像采集，并基于三维热图像识别各存放单元格在各采集时刻的环境温度。
在上述方案基础上，识别各存放单元格在各采集时刻的环境温度具体实现过程为：C1、从各采集时刻的储能电站电池室空间三维热图像中提取各存放单元格的边界轮廓。
C2、基于各存放单元格的边界轮廓将各采集时刻的储能电站电池室空间三维热图像聚焦在各存放单元格所在区域，从而提取各存放单元格所在区域的色度值。
C3、统计各存放单元格所在区域内提取的色度值数量，并将提取的各色度值与预定义的热图像中各种色度代表的温度进行匹配，从中匹配出各存放单元格所在区域内各色度值代表的温度，进而取最高温度作为各存放单元格在各采集时刻的环境温度。
作为优选的实施方式，本发明采用红外热像仪进行储能电站电池室内各存放单元格的环境温度监测，一方面不需要对每个存放单元格内单独埋点，避免了存放单元格环境温度监测的繁杂度，大大提高了监测效率，通过该监测方式能够及时准确提取存放单元格环境温度的最高温度，更加具有实用价值。
D、由各监测点设置的气体流速仪实时进行空气流速监测，由此获取各存放单元格在各采集时刻的空气流速，具体参见以下步骤：
D1、在储能电站电池室内构建三维直角坐标系，并据此定位出各监测点的坐标和各存放单元格的中心点坐标。
具体地，参见图2所示，在储能电站电池室内构建三维直角坐标系的具体构建方式为储能电站电池室所在地面的设定拐角为原点，以储能电站电池室的长度方向为X轴，以储能电站电池室的宽度方向为Y轴，以储能电站电池室的高度方向为Z轴，由此构建出三维直角坐标系。
D2、以各存放单元格的中心点为球心，以设定距离为半径作球，球内区域即为各存放单元格对应的有效监测区域。
D3、统计落入各存放单元格对应有效监测区域内的监测点数量，并将落入的监测点记为参照监测点。
D4、获取各存放单元格对应各参照监测点与球心的距离，记为监测距离。
D5、将各存放单元格对应各参照监测点在各采集时刻的空气流速和各参照监测点的监测距离导入公式
Figure SMS_36
，计算出各存放单元格在各采集时刻的空气流速
Figure SMS_37
，其中i表示为存放单元格的编号，
Figure SMS_38
，t表示为采集时刻编号，
Figure SMS_39
，式中
Figure SMS_40
表示为第i存放单元格对应第k参照监测点在第t采集时刻的空气流速，k表示为各存放单元格对应的参照监测点编号，
Figure SMS_41
，x表示为落入各存放单元格对应有效监测区域内的监测点数量，
Figure SMS_42
表示为第i存放单元格对应第k参照监测点的监测距离，R表示为设定距离。
上述中各存放单元格对应某参照监测点的监测距离越小，该参照监测点的空气流速对分析存放单元格的空气流速产生的作用价值越大。
本发明中在对各存放单元格的空气流速进行监测过程中不是直接以距离各存放单元格最近监测点的空气流速作为各存放单元格的空气流速，而是通过划定各存放单元格的有效监测区域，由此以有效效监测区域内参照监测点的空气流速为监测基础，能够有效避免以单个监测点的空气流速作为监测基础造成的监测误差，有利于提高各存放单元格所在位置空气流速的监测精准度和真实度。
E、利用电池单体封装前表面设置的柔性压力传感器和温度传感器实时监测各存放单元格内电池单体肿胀压力和电池单体表面温度。
F、基于柔性压力传感器监测的电池单体肿胀压力预估各存放单元格在各采集时刻的电池鼓包形变度。
在本发明的具体实施例中，预估各存放单元格在各采集时刻的电池鼓包形变度如下过程：F1、基于储能电站使用的电池单体型号从数据库中提取电池单体表面积。
F2、将各存放单元格在各采集时刻的电池单体肿胀压力结合电池单体表面积通过公式
Figure SMS_43
，计算得到各存放单元格在各采集时刻的电池鼓包形变度
Figure SMS_44
，
Figure SMS_45
分别表示为第i存放单元格在第j采集时刻的电池单体肿胀压力，j表示为前t个采集时刻中的任意采集时刻，
Figure SMS_46
表示为电池单体表面积，
Figure SMS_47
表示为设定的参考压强。
需要理解的是，上述对各存放单元格在各采集时刻的电池鼓包形变度的分析不是基于各存放单元格在当前采集时刻的电池单体肿胀压力，而是考虑到电池鼓包形变度是一个状态累积量，存放单元格在当前采集时刻的电池鼓包形变度是当前采集时刻之前采集时刻对应电池单体肿胀压力累积形成的，以这种计算方式得到的电池鼓包形变度更加真实、准确。
G、基于各存放单元格在各采集时刻的环境温度、电池单体表面温度、电池鼓包形变度和空气流速评价储能电站在各采集时刻的运行风险指数，具体参见下述步骤：G1、参见图3所示，以电池鼓包形变度为横坐标，以电池单体表面温度为纵坐标，针对各存放单元格在各采集时刻的电池单体表面温度和电池鼓包形变度在二维坐标内标注出多个点，形成各存放单元格对应电池单体表面温度随电池鼓包形变度的变化曲线。
G2、基于储能电站使用的电池单体型号从数据库中提取电池单体表面温度随电池鼓包形变度的标准变化曲线。
G3、分别将各存放单元格对应电池单体表面温度随电池鼓包形变度的变化曲线与电池单体表面温度随电池鼓包形变度的标准变化曲线依次以各点为截止点进行分段整体重合对比，统计重合曲线段长度，进而将以各点为截止点进行分段整体重合对比的重合曲线段长度除以标准变化曲线总长度，得到各存放单元格在各采集时刻的电池单体表面温度随电池鼓包形变度的变化曲线重合度，记为
Figure SMS_48
。
需要说明的是上述提到的各存放单元格在各采集时刻的电池单体表面温度随电池鼓包形变度的变化曲线重合度反映的是各存放单元格在各采集时刻电池单体表面温度随电池鼓包形变度的变化曲线与电池单体表面温度随电池鼓包形变度的标准变化曲线重合趋势。
G4、参见图4所示，分别将各存放单元格对应电池单体表面温度随电池鼓包形变度的变化曲线与电池单体表面温度随电池鼓包形变度的标准变化曲线进行单点对比，得到各存放单元格在各采集时刻的电池单体表面温度对比差，并将其导入下述表达式
Figure SMS_49
，计算各存放单元格在各采集时刻的电池单体表面温度偏离指数
Figure SMS_50
,
Figure SMS_51
表示为第i存放单元格在第t采集时刻的电池单体表面温度对比差，其中某存放单元格在某采集时刻的电池单体表面温度对比差越大，该存放单元格在该采集时刻的电池单体表面温度偏离指数越大。
本发明在以各存放单元格内电池单体的表面温度进行储能电站运行风险评价时不是直接以电池单体表面温度进行处理，而是考虑到电池单体表面温度与电池鼓包形变有关，当电池出现鼓包形变时，会使电池单体表面温度升温速率加快，通过以电池鼓包形变度为处理基础依据电池单体表面温度随电池鼓包形变度的变化状态进行储能电站运行风险评价，能够使电池单体表面温度的处理更加贴合实际，能够为储能电站运行风险评价提供更具实用价值的数据支撑。
G5、将各存放单元格在各采集时刻的环境温度与电池单体表面温度进行对比，计算各存放单元格在各采集时刻的环境温度热传递影响因子
Figure SMS_52
，其计算表达式为
Figure SMS_53
；
式中
Figure SMS_54
、
Figure SMS_55
分别表示为第i存放单元格在第t采集时刻的环境温度、电池单体表面温度，r表示为设定的空气-电池的对流传热系数，
Figure SMS_56
表示为预先配置的参考对流传递热量，e表示为自然常数，
Figure SMS_57
表示为电池单体表面积。
在上述环境温度热传递影响因子计算公式中，某存放单元格在某采集时刻的环境温度与电池单体表面温度相差越大，该存放单元格在该采集时刻的环境温度热传递影响因子越大。
本发明在评价储能电站运行风险时还增加了电池单体所在环境温度对电池单体表面温度造成的对流换热影响，使得储能电站运行风险评价更加全面，最大限度减少评价误差，有利于强化评价结果的准确度。
G6、将各存放单元格在各采集时刻的空气流速利用下述表达式计算各存放单元格在各采集时刻的散热条件优势度
Figure SMS_58
。
Figure SMS_59
,式中
Figure SMS_60
表示为预置的对照空气流速，
Figure SMS_61
表示为第i个存放单元格在第t采集时刻的空气流速，其中某存放单元格在某采集时刻的空气流速越大，该存放单元格在该采集时刻的散热条件优势度越大。
本发明在对储能电站进行运行风险评价时基于电池单体表面温度和电池单体所在位置的散热条件对运行风险的影响考虑采集各电池单体所在位置的空气风速，将其结合电池单体表面温度进行储能电站运行风险的综合评价，克服了目前仅依据储能电站内的温度进行运行风险评价造成了评价片面性，有利于提高了评价结果的准确度。
G7、将
Figure SMS_62
、
Figure SMS_63
、
Figure SMS_64
和
Figure SMS_65
导入模型
Figure SMS_66
，由此分析各存放单元格内电池单体在各采集时刻的运行风险系数
Figure SMS_67
，U表示为设定常量，且U>1，
Figure SMS_68
表示为第i个存放单元格在第t采集时刻的散热条件优势度。
G8、根据各存放单元格内电池单体在各采集时刻的运行风险系数评价储能电站在各采集时刻的运行风险指数，具体评价公式为
Figure SMS_69
，其中
Figure SMS_70
表示为储能电站在第t采集时刻的运行风险指数。
可理解的是，上述以各存放单元格内电池单体在各采集时刻的运行风险系数中最大运行风险系数作为储能电站在各采集时刻的运行风险指数的目的在于最大运行风险系数能够代表储能电站在相应采集时刻的运行风险状态。
H、基于储能电站在各采集时刻的运行风险指数利用报警器进行危险预警，并识别出危险存放单元格，进而将危险存放单元格的编号进行上传。
应用于上述实施例，基于储能电站在各采集时刻的运行风险指数利用报警器进行危险预警的具体实施方式为将储能电站在各采集时刻的运行风险指数与预定义的警戒运行风险指数进行对比，若储能电站在某采集时刻的运行风险指数大于警戒运行风险指数，则在该采集时刻利用报警器进行危险预警，并将该采集时刻记为危险采集时刻。
进一步应用于上述实施例，危险存放单元格的识别方式为：
将各存放单元格内电池单体在危险采集时刻的运行风险系数与预定义的警戒运行风险指数进行对比，从中筛选出大于警戒运行风险指数的存放单元格，将其记为危险存放单元格。
本发明在实施过程中还用到了数据库，用于存储各种电池单体型号对应的电池单体表面积和电池鼓包形变度随电池单体表面温度的标准变化曲线。
本发明通过对储能电站电池室内存放单元格内的电池单体的表面温度进行采集，实现了储能电站电池室内温度的针对性监测，凸显了储能电站热失控的本质要素，进而基于各存放单元格内电池单体的表面温度进行储能电站运行风险评价，有效弥补了以储能电站电池室内环境温度作为评价依据存在的评价局限，从而能够及时发现储能电站存在的安全隐患，在一定程度上提高了评价结果的可靠度。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本发明所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种大型电池储能电站安全性分析评价方法，其特征在于，包括:
A、统计储能电站电池室内存在的存放单元格数量，并对各存放单元格进行编号；
B、在储能电站电池室内设置红外热像仪和报警器，与此同时在储能电站电池室的内部空间内均匀布设若干监测点，进而在各监测点设置气体流速仪；
C、由红外热像仪实时对储能电站电池室空间进行三维热图像采集，并基于三维热图像识别各存放单元格在各采集时刻的环境温度；
D、由各监测点设置的气体流速仪实时进行空气流速监测，由此获取各存放单元格在各采集时刻的空气流速；
E、利用电池单体封装前表面设置的柔性压力传感器和温度传感器实时监测各存放单元格内电池单体肿胀压力和电池单体表面温度；
F、基于柔性压力传感器监测的电池单体肿胀压力预估各存放单元格在各采集时刻的电池鼓包形变度；
G、基于各存放单元格在各采集时刻的环境温度、电池单体表面温度、电池鼓包形变度和空气流速评价储能电站在各采集时刻的运行风险指数；
H、基于储能电站在各采集时刻的运行风险指数利用报警器进行危险预警，并识别出危险存放单元格，进而将危险存放单元格的编号进行上传。
2.根据权利要求1所述的一种大型电池储能电站安全性分析评价方法，其特征在于：所述基于三维热图像识别各存放单元格在各采集时刻的环境温度具体实现过程为：
C1、从各采集时刻的储能电站电池室空间三维热图像中提取各存放单元格的边界轮廓；
C2、基于各存放单元格的边界轮廓将各采集时刻的储能电站电池室空间三维热图像聚焦在各存放单元格所在区域，从而提取各存放单元格所在区域的色度值；
C3、统计各存放单元格所在区域内提取的色度值数量，并将提取的各色度值与预定义的热图像中各种色度代表的温度进行匹配，从中匹配出各存放单元格所在区域内各色度值代表的温度，进而取最高温度作为各存放单元格在各采集时刻的环境温度。
3.根据权利要求1所述的一种大型电池储能电站安全性分析评价方法，其特征在于：所述获取各存放单元格在各采集时刻的空气流速具体参见以下步骤：
D1、在储能电站电池室内构建三维直角坐标系，并据此定位出各监测点的坐标和各存放单元格的中心点坐标；
D2、以各存放单元格的中心点为圆心，以设定距离为半径作球，球内区域即为各存放单元格对应的有效监测区域；
D3、统计落入各存放单元格对应有效监测区域内的监测点数量，并将落入的监测点记为参照监测点；
D4、获取各存放单元格对应各参照监测点与圆心的距离，记为监测距离；
D5、将各存放单元格对应各参照监测点在各采集时刻的空气流速和各参照监测点的监测距离导入公式
Figure QLYQS_1
，计算出各存放单元格在各采集时刻的空气流速
Figure QLYQS_2
，其中i表示为存放单元格的编号，
Figure QLYQS_3
，t表示为采集时刻编号，
Figure QLYQS_4
，式中
Figure QLYQS_5
表示为第i存放单元格对应第k参照监测点在第t采集时刻的空气流速，k表示为各存放单元格对应的参照监测点编号，
Figure QLYQS_6
，x表示为落入各存放单元格对应有效监测区域内的监测点数量，
Figure QLYQS_7
表示为第i存放单元格对应第k参照监测点的监测距离，R表示为设定距离。
4.根据权利要求3所述的一种大型电池储能电站安全性分析评价方法，其特征在于：所述在储能电站电池室内构建三维直角坐标系的具体构建方式为储能电站电池室所在地面的设定拐角为原点，以储能电站电池室的长度方向为X轴，以储能电站电池室的宽度方向为Y轴，以储能电站电池室的高度方向为Z轴，由此构建出三维直角坐标系。
5.根据权利要求1所述的一种大型电池储能电站安全性分析评价方法，其特征在于：所述各存放单元格在各采集时刻的电池鼓包形变度的预估过程如下：
F1、基于储能电站使用的电池单体型号从数据库中提取电池单体表面积；
F2、将各存放单元格在各采集时刻的电池单体肿胀压力结合电池单体表面积通过公式
Figure QLYQS_8
，计算得到各存放单元格在各采集时刻的电池鼓包形变度
Figure QLYQS_9
，
Figure QLYQS_10
分别表示为第i存放单元格在第j采集时刻的电池单体肿胀压力，j表示为前t个采集时刻中的任意采集时刻，
Figure QLYQS_11
表示为电池单体表面积,
Figure QLYQS_12
表示为设定的参考压强。
6.根据权利要求3所述的一种大型电池储能电站安全性分析评价方法，其特征在于：所述评价储能电站在各采集时刻的运行风险指数参见下述步骤：
G1、以电池鼓包形变度为横坐标，以电池单体表面温度为纵坐标，针对各存放单元格在各采集时刻的电池单体表面温度和电池鼓包形变度在二维坐标内标注出多个点，形成各存放单元格对应电池单体表面温度随电池鼓包形变度的变化曲线；
G2、基于储能电站使用的电池单体型号从数据库中提取电池单体表面温度随电池鼓包形变度的标准变化曲线；
G3、分别将各存放单元格对应电池单体表面温度随电池鼓包形变度的变化曲线与电池单体表面温度随电池鼓包形变度的标准变化曲线依次以各点为截止点进行分段整体重合对比，得到各存放单元格在各采集时刻的电池单体表面温度随电池鼓包形变度的变化曲线重合度，记为
Figure QLYQS_13
；
G4、分别将各存放单元格对应电池单体表面温度随电池鼓包形变度的变化曲线与电池单体表面温度随电池鼓包形变度的标准变化曲线进行单点对比，得到各存放单元格在各采集时刻的电池单体表面温度对比差，并将其导入下述表达式
Figure QLYQS_14
，计算各存放单元格在各采集时刻的电池单体表面温度偏离指数
Figure QLYQS_15
,
Figure QLYQS_16
表示为第i存放单元格在第t采集时刻的电池单体表面温度对比差；
G5、将各存放单元格在各采集时刻的环境温度与电池单体表面温度进行对比，计算各存放单元格在各采集时刻的环境温度热传递影响因子
Figure QLYQS_17
，其计算表达式为
Figure QLYQS_18
；
式中
Figure QLYQS_19
、
Figure QLYQS_20
分别表示为第i存放单元格在第t采集时刻的环境温度、电池单体表面温度，r表示为设定的空气-电池的对流传热系数，
Figure QLYQS_21
表示为预先配置的参考对流传递热量，e表示为自然常数，
Figure QLYQS_22
表示为电池单体表面积；
G6、将各存放单元格在各采集时刻的空气流速利用下述表达式计算各存放单元格在各采集时刻的散热条件优势度
Figure QLYQS_23
；
Figure QLYQS_24
,式中
Figure QLYQS_25
表示为预置的对照空气流速，
Figure QLYQS_26
表示为第i个存放单元格在第t采集时刻的空气流速；
G7、将
Figure QLYQS_27
、
Figure QLYQS_28
、
Figure QLYQS_29
和
Figure QLYQS_30
导入模型
Figure QLYQS_31
，由此分析各存放单元格内电池单体在各采集时刻的运行风险系数
Figure QLYQS_32
，U表示为设定常量，且U>1，
Figure QLYQS_33
表示为第i个存放单元格在第t采集时刻的散热条件优势度；
G8、根据各存放单元格内电池单体在各采集时刻的运行风险系数评价储能电站在各采集时刻的运行风险指数。
7.根据权利要求6所述的一种大型电池储能电站安全性分析评价方法，其特征在于：所述储能电站在各采集时刻的运行风险指数评价公式为
Figure QLYQS_34
，其中
Figure QLYQS_35
表示为储能电站在第t采集时刻的运行风险指数。
8.根据权利要求1所述的一种大型电池储能电站安全性分析评价方法，其特征在于：所述危险存放单元格的识别方式为：
记录危险采集时刻，进而将各存放单元格内电池单体在危险采集时刻的运行风险系数与预定义的警戒运行风险指数进行对比，从中筛选出大于警戒运行风险指数的存放单元格，将其记为危险存放单元格。
9.根据权利要求1所述的一种大型电池储能电站安全性分析评价方法，其特征在于：该方法在实施过程中还用到了数据库，用于存储各种电池单体型号对应的电池单体表面积和电池鼓包形变度随电池单体表面温度的标准变化曲线。
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