CN117477728B - 一种ems储能管理*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种EMS储能管理***，涉及EMS能源管理技术领域，包括电量监测模块、充电采集模块、电气分析模块以及运维管理模块；电量监测模块用于实时监测电池模组的剩余电量；当剩余电量低于预设电量阈值时，生成充电指令；当电池模组处于充电状态时，充电采集模块用于采集电池模组的充电参数，并将充电参数传输至电气分析模块进行安全预警分析，计算得到预警指数，判断电池模组是否处于危险状态，提高电力安全；运维管理模块用于根据数据库中存储的带有时间戳的续航信息进行续航偏离指数分析；若续航偏离指数大于预设防护阈值，则生成电池维护信号；以提醒管理人员更换新的电池模组；避免电池老化而引起的安全事故；提高充放电安全。
Description
技术领域
本发明涉及EMS能源管理技术领域，具体是一种EMS储能管理***。
背景技术
储能是智能电网、可再生能源接入、分布式发电、微电网发展中必不可少的支撑技术。目前其应用主要涉及：(1)平滑电网：平滑短时出力波动，提高可再生能源发电的确定性、可预测性和经济性；(2)实现削峰填谷、调频调压、热备用、电能质量治理等功能，提高***自身的调节能力；(3)紧急备电：当电网停电时，储能管理***完成切断负载与电网的连接，并能提供负载能量。EMS***控制柴油发电机及时启动，并对用电***的稳定运行提供保障；
但是现有技术中很少对储能电池的充放电次数做一个详细的统计，缺乏自动跟踪电池充放电负荷功率的技术支撑；负荷功率曲线异常时，无法实时发出告警信息；且某些储能电池长时间使用，电池老化，可能会导致电池起火，造成安全事故，基于以上不足，本发明提出一种EMS储能管理***。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种EMS储能管理***。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种EMS储能管理***，包括信息采集模块、电量监测模块、充电采集模块、电气分析模块、电池追踪模块以及运维管理模块；
所述信息采集模块用于采集电池模组的出厂信息，并将所述出厂信息记录至数据库；所述出厂信息包括电池模组的生产日期、出厂电阻；
所述电量监测模块用于实时监测电池模组的剩余电量；当剩余电量低于预设电量阈值时，生成充电指令并发送至管理中心；所述管理中心接收到充电指令后将电池模组接入充电设备进行充电，直至电池模组电量充满；
当电池模组处于充电状态时；所述充电采集模块用于采集电池模组的充电参数，并将充电参数传输至电气分析模块进行安全预警分析，计算得到预警指数Ws；判断电池模组是否处于危险状态；
所述电池追踪模块用于追踪电池模组充满电后的续航信息，并将续航信息打上时间戳存储至数据库；所述续航信息包括电池模组充满电的耗电量、充电时长和充满电后的续航时长；所述续航时长表现为电池模组供电的电动机的运行时长；
所述运维管理模块与数据库相连接，用于根据数据库中存储的带有时间戳的续航信息进行续航偏离指数FH分析；若续航偏离指数FH大于预设防护阈值，则生成电池维护信号；以提醒管理人员更换新的电池模组。
进一步地，所述电气分析模块的具体分析步骤为：
获取电池模组的充电参数，所述充电参数包括电池模组处于电状态下的实时电流、实时电压和实时温度；
将实时电流、实时电压和实时温度依次标记为It、Ut、Wt；根据公式Rt＝Ut/It获取所述电池模组在直流充电状态下的电阻值Rt；
获取电池模组的出厂信息；将所述电池模组的出厂电阻标记为RO；所述出厂电阻表示为所述模组在出厂时的直流充电电阻值；
根据所述电池模组在直流充电状态下的电阻值Rt以及出厂电阻RO，计算得到所述电池模组的电阻偏离系数LH；将所述电池模组的出厂日期与***当前时间进行时间差计算获取得到出厂时长并标记为ST；
利用公式Ws=Wt×b1+LH×b2+ST×b3计算得到所述电池模组的预警指数Ws；其中b1、b2、b3均为系数因子。
将预警指数Ws与预设预警阈值相比较；若预警指数Ws大于预设预警阈值，则判定电池模组处于危险状态，生成安全预警信号至管理中心。
进一步地，所述运维管理模块的具体分析步骤为：
根据时间戳，获取所述电池模组在预设时间段内所有的续航信息；
统计所述电池模组的充电总次数为充电频次P1；将每个续航信息的耗电量、充电时长以及续航时长依次标记为DLi、CTi以及XHi；
利用公式Xs=(XHi×g1)/(DLi×g2+CTi×g3)计算得到所述电池模组的续航值Xs；其中g1、g2、g3均为系数因子；
对续航值Xs进行等级评判得到评价信号；统计优秀信号、良好信号、合格信号和不合格信号各自相较于评价信号次数的占比，并将占比依次标记为Zb1、Zb2、Zb3和Zb4；
利用公式FH=ƒ×P1×(Zb4×4+Zb3×3+Zb2×2+Zb1)计算得到所述电池模组的续航偏离指数FH，其中ƒ为预设补偿因子。
进一步地，对续航值Xs进行等级评判得到评价信号，具体为：
将续航值Xs与预设续航阈值相比较；所述预设续航阈值包括X1、X2、X3；且X3＜X2＜X1；当Xs≥X1时，此时评价信号为优秀信号；当X2≤Xs＜X1时，此时评价信号为良好信号；当X3≤Xs＜X2时，此时评价信号为合格信号；当Xs＜X3时，此时评价信号为不合格信号。
进一步地，其中，电阻偏离系数LH的具体计算公式为：LH＝(RB-RO)/(RB-Rt)；RB为所述电池模组的电池容量下降至70％时在直流充电状态下的电阻值。
进一步地，所述管理中心接收到安全预警信号后控制电池模组断电，并驱动控制声光报警器发出警报，以提醒管理人员对电池模组进行检修维护。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中电量监测模块用于实时监测电池模组的剩余电量；当剩余电量低于预设电量阈值时，生成充电指令；管理中心接收到充电指令后将电池模组接入充电设备进行充电，直至电池模组电量充满；当电池模组处于充电状态时；充电采集模块用于采集电池模组的充电参数，并将充电参数传输至电气分析模块进行安全预警分析；根据电池模组在直流充电状态下的电阻值Rt以及出厂电阻RO，计算得到电池模组的电阻偏离系数LH，结合电池模组的实时温度和出厂时长，计算得到电池模组的预警指数Ws；判断电池模组是否处于危险状态；以提醒管理人员对电池模组进行检修维护，提高电力安全；
本发明中电池追踪模块用于追踪电池模组充满电后的续航信息；运维管理模块用于根据数据库中存储的带有时间戳的续航信息行续航偏离指数FH分析，统计电池模组的充电总次数为充电频次P1；将每个续航信息的耗电量、充电时长以及续航时长依次标记为DLi、CTi以及XHi，计算得到电池模组的续航值Xs；对续航值Xs进行等级评判得到评价信号；统计优秀信号、良好信号、合格信号和不合格信号各自相较于评价信号次数的占比，计算得到电池模组的续航偏离指数FH，若续航偏离指数FH大于预设防护阈值，则生成电池维护信号；以提醒管理人员更换新的电池模组，避免电池老化而引起的安全事故；提高充放电安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种EMS储能管理***的***框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种EMS储能管理***，包括信息采集模块、数据库、电量监测模块、管理中心、充电采集模块、电气分析模块、声光报警器、电池追踪模块以及运维管理模块；
信息采集模块用于采集电池模组的出厂信息，并将出厂信息记录至数据库；出厂信息包括电池模组的生产日期、出厂电阻；
电量监测模块用于实时监测电池模组的剩余电量；当剩余电量低于预设电量阈值时，生成充电指令并发送至管理中心；管理中心接收到充电指令后将电池模组接入充电设备进行充电，直至电池模组电量充满；
当电池模组处于充电状态时；充电采集模块用于采集电池模组的充电参数，并将充电参数传输至电气分析模块进行安全预警分析，判断电池模组是否处于危险状态；充电参数包括电池模组处于电状态下的实时电流、实时电压和实时温度；
电气分析模块的具体分析步骤为：
获取电池模组的充电参数，将实时电流、实时电压和实时温度依次标记为It、Ut、Wt；根据公式Rt＝Ut/It获取电池模组在直流充电状态下的电阻值Rt；获取电池模组的出厂信息；将电池模组的出厂电阻标记为RO；出厂电阻表示为模组在出厂时的直流充电电阻值；
根据电池模组在直流充电状态下的电阻值Rt以及出厂电阻RO，计算得到电池模组的电阻偏离系数LH，具体为：LH＝(RB-RO)/(RB-Rt)；其中RB为电池模组的电池容量下降至70％时在直流充电状态下的电阻值；对于大多数场景而言，当电池的电池容量下降到70％时，该电池可以判断为老化，继续使用可能发生着火等危险；
将电池模组的出厂日期与***当前时间进行时间差计算获取得到出厂时长并标记为ST；利用公式Ws=Wt×b1+LH×b2+ST×b3计算得到电池模组的预警指数Ws；其中b1、b2、b3均为系数因子；
将预警指数Ws与预设预警阈值相比较；若预警指数Ws大于预设预警阈值，则判定电池模组处于危险状态，生成安全预警信号至管理中心；管理中心接收到安全预警信号后控制电池模组断电，并驱动控制声光报警器发出警报，以提醒管理人员对电池模组进行检修维护，提高电力安全；
电池追踪模块用于追踪电池模组充满电后的续航信息，并将续航信息打上时间戳存储至数据库；续航信息包括电池模组充满电的耗电量、充电时长和充满电后的续航时长；续航时长表现为电池模组供电的电动机的运行时长；
运维管理模块与数据库相连接，用于根据数据库中存储的带有时间戳的续航信息进行续航偏离指数FH分析，具体分析步骤为：
根据时间戳，获取电池模组在预设时间段内所有的续航信息；
统计电池模组的充电总次数为充电频次P1；将每个续航信息的耗电量、充电时长以及续航时长依次标记为DLi、CTi以及XHi；
利用公式Xs=(XHi×g1)/(DLi×g2+CTi×g3)计算得到电池模组的续航值Xs；其中g1、g2、g3均为系数因子；
对续航值Xs进行等级评判得到评价信号，具体为：
将续航值Xs与预设续航阈值相比较；预设续航阈值包括X1、X2、X3；且X3＜X2＜X1；
当Xs≥X1时，此时评价信号为优秀信号；当X2≤Xs＜X1时，此时评价信号为良好信号；当X3≤Xs＜X2时，此时评价信号为合格信号；当Xs＜X3时，此时评价信号为不合格信号；
统计优秀信号、良好信号、合格信号和不合格信号各自相较于评价信号次数的占比，并将占比依次标记为Zb1、Zb2、Zb3和Zb4；
利用公式FH=ƒ×P1×(Zb4×4+Zb3×3+Zb2×2+Zb1)计算得到电池模组的续航偏离指数FH，其中ƒ为预设补偿因子；
将续航偏离指数FH与预设防护阈值相比较；若续航偏离指数FH大于预设防护阈值，则生成电池维护信号；以提醒管理人员更换新的电池模组，避免电池老化而引起的安全事故；提高充放电安全。
上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
本发明的工作原理：
一种EMS储能管理***，在工作时，电量监测模块用于实时监测电池模组的剩余电量；当剩余电量低于预设电量阈值时，生成充电指令并发送至管理中心；管理中心接收到充电指令后将电池模组接入充电设备进行充电，直至电池模组电量充满；当电池模组处于充电状态时；充电采集模块用于采集电池模组的充电参数，并将充电参数传输至电气分析模块进行安全预警分析，根据电池模组在直流充电状态下的电阻值Rt以及出厂电阻RO，计算得到电池模组的电阻偏离系数LH，结合电池模组的实时温度和出厂时长，计算得到电池模组的预警指数Ws；判断电池模组是否处于危险状态；以提醒管理人员对电池模组进行检修维护，提高电力安全；
电池追踪模块用于追踪电池模组充满电后的续航信息；运维管理模块用于根据数据库中存储的带有时间戳的续航信息行续航偏离指数FH分析，统计电池模组的充电总次数为充电频次P1；将每个续航信息的耗电量、充电时长以及续航时长依次标记为DLi、CTi以及XHi，计算得到电池模组的续航值Xs；对续航值Xs进行等级评判得到评价信号；统计优秀信号、良好信号、合格信号和不合格信号各自相较于评价信号次数的占比，计算得到电池模组的续航偏离指数FH，若续航偏离指数FH大于预设防护阈值，则生成电池维护信号；以提醒管理人员更换新的电池模组，避免电池老化而引起的安全事故；提高充放电安全。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (1)
1.一种EMS储能管理***，其特征在于，包括信息采集模块、电量监测模块、充电采集模块、电气分析模块、电池追踪模块以及运维管理模块；
所述信息采集模块用于采集电池模组的出厂信息，并将所述出厂信息记录至数据库；所述出厂信息包括电池模组的生产日期、出厂电阻；
所述电量监测模块用于实时监测电池模组的剩余电量；当剩余电量低于预设电量阈值时，生成充电指令并发送至管理中心；所述管理中心接收到充电指令后将电池模组接入充电设备进行充电，直至电池模组电量充满；
当电池模组处于充电状态时；所述充电采集模块用于采集电池模组的充电参数，并将充电参数传输至电气分析模块进行安全预警分析，计算得到预警指数Ws；判断电池模组是否处于危险状态；
所述电气分析模块的具体分析步骤为：
获取电池模组的充电参数，所述充电参数包括电池模组处于电状态下的实时电流、实时电压和实时温度；
将实时电流、实时电压和实时温度依次标记为It、Ut、Wt；根据公式Rt＝Ut/It获取所述电池模组在直流充电状态下的电阻值Rt；
获取电池模组的出厂信息；将所述电池模组的出厂电阻标记为RO；所述出厂电阻表示为所述模组在出厂时的直流充电电阻值；
根据所述电池模组在直流充电状态下的电阻值Rt以及出厂电阻RO，计算得到所述电池模组的电阻偏离系数LH；
电阻偏离系数LH的具体计算公式为：LH＝(RB-RO)/(RB-Rt)；RB为所述电池模组的电池容量下降至70％时在直流充电状态下的电阻值；
将所述电池模组的出厂日期与***当前时间进行时间差计算获取得到出厂时长并标记为ST；利用公式Ws=Wt×b1+LH×b2+ST×b3计算得到所述电池模组的预警指数Ws；其中b1、b2、b3均为系数因子；
将预警指数Ws与预设预警阈值相比较；若预警指数Ws大于预设预警阈值，则判定电池模组处于危险状态，生成安全预警信号至管理中心；
所述管理中心接收到安全预警信号后控制电池模组断电，并驱动控制声光报警器发出警报，以提醒管理人员对电池模组进行检修维护；
所述电池追踪模块用于追踪电池模组充满电后的续航信息，并将续航信息打上时间戳存储至数据库；所述续航信息包括电池模组充满电的耗电量、充电时长和充满电后的续航时长；
所述运维管理模块与数据库相连接，用于根据数据库中存储的带有时间戳的续航信息进行续航偏离指数FH分析；具体分析步骤为：
根据时间戳，获取所述电池模组在预设时间段内所有的续航信息；
统计所述电池模组的充电总次数为充电频次P1；将每个续航信息的耗电量、充电时长以及续航时长依次标记为DLi、CTi以及XHi；
利用公式Xs=(XHi×g1)/(DLi×g2+CTi×g3)计算得到所述电池模组的续航值Xs；其中g1、g2、g3均为系数因子；
对续航值Xs进行等级评判得到评价信号；具体为：
将续航值Xs与预设续航阈值相比较；所述预设续航阈值包括X1、X2、X3；且X3＜X2＜X1；
当Xs≥X1时，此时评价信号为优秀信号；
当X2≤Xs＜X1时，此时评价信号为良好信号；
当X3≤Xs＜X2时，此时评价信号为合格信号；
当Xs＜X3时，此时评价信号为不合格信号；
统计优秀信号、良好信号、合格信号和不合格信号各自相较于评价信号次数的占比，并将占比依次标记为Zb1、Zb2、Zb3和Zb4；
利用公式FH=ƒ×P1×(Zb4×4+Zb3×3+Zb2×2+Zb1)计算得到所述电池模组的续航偏离指数FH，其中ƒ为预设补偿因子；
若续航偏离指数FH大于预设偏离阈值，则生成电池维护信号；以提醒管理人员更换新的电池模组。
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