CN114636948A - 一种储能系统寿命评估方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

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CN114636948A CN202210357461.9A CN202210357461A CN114636948A CN 114636948 A CN114636948 A CN 114636948A CN 202210357461 A CN202210357461 A CN 202210357461A CN 114636948 A CN114636948 A CN 114636948A
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张志军
万宇翔
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Abstract

本发明公开了一种储能系统寿命评估方法、装置、电子设备及存储介质，该方法包括：获取电池单体循环老化数据和储能系统设计参数；对储能系统进行模拟，并计算电池单体的健康状态；采用通用生成函数法，计算整体储能系统等效期望健康状态；对电池单体进行健康状态评级；根据评级结果选取电池单体重新循环，直至达到退役标准，将循环次数作为储能系统寿命。本发明的方法，通过计算电池单体健康状态，能够直接找到健康状态薄弱的电池。通过对电池单体进行评级，并选取电池单体重新进行循环，能够对故障单元进行隔离防护。通过迭代计算，能够均衡储能系统中所有电池单体的衰退情况，解决了现有技术中评估储能系统寿命时未考虑整体储能系统架构的缺陷。

Description

一种储能系统寿命评估方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及储能系统技术领域，具体涉及一种储能系统寿命评估方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
电池储能不受地域限制、建设周期短、转换效率高、便于扩展，在兆瓦时级以上的超大规模储能工程应用方面有着其他储能方式不可比拟的优势。由于生产工艺等问题，电池单体容量较小，难以满足负载对于储能容量的需求，所以电池成组使用成为必然，但海量电池单体成组后，储能系统使用寿命严重下降，储能系统经济性不足是其推广的主要瓶颈之一。如何有效衡量储能系统在不同工况、不同策略下的利用寿命，是评估其从投资建设到运行维护全生命周期经济性基础。
实际运行中，储能系统的使用寿命同时受到了电池单体状态、电池连接拓扑和复杂运行工况等因素的影响，电池单体的差异性增大会严重影响储能系统的使用寿命和效率，现有电池储能系统的寿命研究主要集中在单体层面，缺少对储能系统整体架构考虑的寿命研究。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中评估储能系统寿命时未考虑整体储能系统架构的缺陷，从而提供一种储能系统寿命评估方法、装置、电子设备及存储介质。
根据第一方面，本发明公开了一种储能系统寿命评估方法，包括：获取储能系统中电池单体循环老化数据和储能系统设计参数；在单次典型工况循环下，将储能系统进行充放电模拟，基于循环老化数据中的预设老化因子计算电池单体的健康状态；采用通用生成函数法，结合电池单体的健康状态以及储能系统设计参数计算整体储能系统等效期望健康状态；结合电池单体的健康状态以及整体储能系统等效期望健康状态对电池单体进行健康状态评级，得到评级结果；根据所述评级结果选取预设数量的电池单体重新进行典型工况循环，直至储能系统达到退役标准，将此时的循环次数作为储能系统寿命。
可选地，所述在单次典型工况循环下，将储能系统进行充放电模拟，基于循环老化数据中的预设老化因子计算电池单体的健康状态，包括：根据所述电池循环老化数据，模拟在当前储能系统设计参数下的储能系统荷电状态变化曲线；根据所述储能系统荷电状态变化曲线，利用雨流计数法获取每一电池单体的循环参数；根据所述每一电池单体的循环参数，基于预设的老化因子计算每一电池单体在单次循环后的健康状态及每一电池单体在单次循环后的健康状态变化量。
可选地，所述采用通用生成函数法，结合电池单体的健康状态以及储能系统设计参数计算整体储能系统等效期望健康状态，包括：基于每一电池单体在单次循环后的健康状态，构建电池单体健康状态的概率函数；根据所述概率函数，结合储能系统设计参数，分别计算储能系统在单次循环前后的等效期望健康状态。
可选地，所述根据所述概率函数，结合储能系统设计参数，分别计算储能系统在单次循环前后的等效期望健康状态，包括：基于所述电池单体健康状态的概率函数，确定至少两个电池单体形成的并联支路的健康状态在每一健康等级下的概率函数；基于并联支路的健康状态在每一健康等级下的概率函数，确定至少两个并联支路形成的串联单元的健康状态在每一健康等级下的概率函数；基于串联单元的健康状态在每一健康等级下的概率函数，确定至少两个串联单元形成的储能系统的等效期望健康状态在每一健康等级下的概率函数；基于所述储能系统的等效期望健康状态在每一健康等级下的概率函数，确定整体储能系统单次循环运行后的等效期望健康状态；按照电池单体的循环参数，重复上述过程，计算储能系统在单次循环前的等效期望健康状态。
可选地，所述结合电池单体的健康状态以及整体储能系统等效期望健康状态对电池单体进行健康状态评级，得到评级结果，包括：根据每一电池在单次循环后的健康状态变化量和所述储能系统在单次循环前后的等效期望健康状态，计算每一电池的健康状态变化相对储能系统的重要度；按照预设的权重系数，计算所述每一电池在单次循环后的健康状态、所述每一电池在单次循环后的健康状态变化量和所述重要度的加权和，得到每一电池单体的健康状态评级的评级结果。
可选地，所述根据所述评级结果选取预设数量的电池单体重新进行典型工况循环，直至储能系统达到退役标准，将此时的循环次数作为储能系统寿命，包括：根据所述评级结果选取预设数量的电池单体组成新串联单元；基于选取的每一电池单体的健康状态计算新串联单元的健康状态；根据新串联单元的健康状态选取预设个数的新串联单元进行并联，构成重构储能系统；按照所述典型工况循环计算重构储能系统的健康状态，直至满足退役标准，将此时的循环次数作为储能系统寿命。
可选地，所述按照所述典型工况循环计算重构储能系统的健康状态，直至满足退役标准，将此时的循环次数作为储能系统寿命，包括：计算所述重构储能系统的健康状态，判断是否达到退役标准；当未达到退役标准，基于当前重构储能系统的设计参数，重新对每一电池单体进行健康状态评级并生成新的重构储能系统，并计算健康状态，直至达到退役标准；当已达到退役标准，则将当前循环次数作为该储能系统的寿命。
根据第二方面，本发明公开了一种储能系统寿命评估装置，包括：数据获取模块，用于获取储能系统中电池单体循环老化数据和储能系统设计参数；单体计算模块，用于在单次典型工况循环下，将储能系统进行充放电模拟，基于循环老化数据中的预设老化因子计算电池单体的健康状态；系统计算模块，用于采用通用生成函数法，结合电池单体的健康状态以及储能系统设计参数计算整体储能系统等效期望健康状态；健康评级模块，用于结合电池单体的健康状态以及整体储能系统等效期望健康状态对电池单体进行健康状态评级，得到评级结果；寿命评估模块，用于根据所述评级结果选取预设数量的电池单体重新进行典型工况循环，直至储能系统达到退役标准，将此时的循环次数作为储能系统寿命。
根据第三方面，本发明公开了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如第一方面及第一方面任一可选实施方式所述的储能系统寿命评估方法的步骤。
根据第四方面，本发明公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面及第一方面任一可选实施方式所述的储能系统寿命评估方法的步骤。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明公开的储能系统寿命评估方法，通过将储能系统进行充放电模拟，并计算电池单体的健康状态，能够将所有电池单体的健康状态直观地展示，便于找到健康状态薄弱的电池。通过对电池单体进行健康状态评级，并选取预设数量的电池单体重新进行典型工况循环，能够在实际使用时优先选取健康状态较好的电池单体进行工作，能够灵活地对故障单元进行隔离防护。通过多次迭代计算，能够均衡储能系统中所有电池单体的衰退情况，提高冗余单元的利用率，解决了现有技术中评估储能系统寿命时未考虑整体储能系统架构的缺陷。
2.本发明公开的储能系统寿命评估方法，通过模拟储能系统荷电状态变化曲线并利用雨流计数法获取电池单体的循环参数，能够获得更加准确的数据，减少计算量，提升工作效率。通过通用生成函数法，将健康状态落在某一区间内的可能性转变为离散型随机变量函数，使得结果更加客观有效，且便于机器计算。通过三个方面对电池单体进行评级，能够客观地表现储能系统内各个电池单体的状况，便于储能系统的重构。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例中储能系统寿命评估方法的一个具体示例的流程图；
图2为本发明实施例中储能系统寿命评估方法的另一个具体示例的流程图；
图3为本发明实施例中储能系统寿命评估方法的另一个具体示例的流程图；
图4为本发明实施例中储能系统寿命评估方法的另一个具体示例的流程图；
图5为本发明实施例中储能系统寿命评估方法的另一个具体示例的流程图；
图6为本发明实施例中储能系统寿命评估方法的另一个具体示例的示意图；
图7为本发明实施例中储能系统寿命评估装置的一个具体示例的原理框图；
图8为本发明实施例中电子设备的一个具体示例图。
具体实施方式
下面将结合附图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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
在现有技术中，评估储能系统寿命的方法主要是通过建立基于内部参数的电化学模型研究电池容量衰退特性。同时，评估往往基于单一工况开展研究，评估时无法考虑复杂工况对电池寿命的影响。此外，考虑到传统固定连接的电池网络拓扑，无法灵活地对故障单元进行隔离防护，导致储能系统使用寿命受单体状态影响较大，有研究提出利用可重构电池网络技术可以实现电池的精细化管控，该套架构可以根据实际需求灵活调整电池连接情况。并且，储能系统使用寿命不仅与单体状态、运行条件、环境因素相关，电池网络拓扑控制策略也会对使用寿命产生较大影响，如何定量准确评价可重构电池网络控制策略对系统使用寿命的影响目前尚未有相关研究。目前亟需一种能够充分考虑电池单体衰退状况、运行工况以及灵活拓扑控制策略影响的储能系统使用寿命定量评估方法。
基于上述原因，本发明公开了一种储能系统寿命评估方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤S1，获取储能系统中电池单体循环老化数据和储能系统设计参数。
具体地，电池单体循环老化数据包括老化实测数据、衰退模型参数和初始电池容量大小。示例性地，电池单体循环老化数据可以由电池厂商提供，也可以根据电池单体实际测试获得，本发明对此不作限定。
具体地，储能系统设计参数包括储能系统内部结构和典型运行工况下的充放电功率安排。其中，储能系统内部结构能够表征储能系统的整体拓扑连接关系，包括并联支路总数、串联电池总数和串并联方向的冗余备用情况。一般地，储能系统中会在串并联方向分别设置冗余备用电池，当某一电池出现老化性能下降，即可将冗余备用电池接入电路，防止由于电池老化导致的系统输出电压不足和/或容量输出不足。其中，典型运行工况下的充放电功率安排表示储能系统在服役期间的充放电功率。示例性地，充电过程和放电过程的功率安排的绝对值大小相同，区别体现在功率数值的正负，充电为正，放电为负。
步骤S2，在单次典型工况循环下，将储能系统进行充放电模拟，基于循环老化数据中的预设老化因子计算电池单体的健康状态。此处，典型工况是指实际应用场景下的充放电功率大小和上文的充电过程及放电过程的功率安排一致。
其中，预设老化因子包括存储老化因子和循环老化因子，存储老化因子能够表征电池单体在待机状态下自身的性能损耗，循环老化因子能够表征电池单体在循环充放电的工作状态下的性能损耗。健康状态(State of Health，SOH)能够评估电池弱化和/或失效状态。
步骤S3，采用通用生成函数法，结合电池单体的健康状态以及储能系统设计参数计算整体储能系统等效期望健康状态。
其中，通用生成函数法(Universal Generating Function，UGF)能够作为可靠度计算工具,将储能系统等效期望健康状态落在某一区间内的可能性转变为离散型随机变量函数,利用UGF方法对离散型随机变量函数的概率特征进行计算,即可得到储能系统等效期望健康状态。
步骤S4，结合电池单体的健康状态以及整体储能系统等效期望健康状态对电池单体进行健康状态评级，得到评级结果。
其中，评级的过程可以从电池单体健康状态、单体循环过程中健康状态变化大小以及整体储能系统等效期望健康状态三个方面，根据预设的权重进行加权计算，得到每一电池单体的评级结果。
步骤S5，根据所述评级结果选取预设数量的电池单体重新进行典型工况循环，直至储能系统达到退役标准，将此时的循环次数作为储能系统寿命。
其中，电池单体的预设数量可根据典型运行工况的容量输出需求和电压输出需求确定。一般地，根据容量输出需求和每一电池单体的容量，可计算满足容量需求时的最小电池单体数量；根据电压输出需求和每一电池单体的电压，可计算满足电压需求时的最小电池单体数量。比较满足容量需求时的最小电池单体数量和满足电压需求时的最小电池单体数量，选择二者中数值较大的，作为预设数量。
在得到评级结果后，可以根据计算得到的预设数量选取相应数量的电池单体进行重构，并对重构后的储能系统进行典型工况循环。其中，重新进行典型工况循环的过程，即为重复本发明方法实施例中步骤S2至步骤S4的相关内容，此处不再赘述。
本发明公开的储能系统寿命评估方法，通过将储能系统进行充放电模拟，并计算电池单体的健康状态，能够将所有电池单体的健康状态直观地展示，便于找到健康状态薄弱的电池。通过对电池单体进行健康状态评级，并选取预设数量的电池单体重新进行典型工况循环，能够在实际使用时优先选取健康状态较好的电池单体进行工作，能够灵活地对故障单元进行隔离防护。通过多次迭代计算，能够均衡储能系统中所有电池单体的衰退情况，提高冗余单元的利用率，解决了现有技术中评估储能系统寿命时未考虑整体储能系统架构的缺陷。
作为本发明的一种可选地实施方式，所述在单次典型工况循环下，将储能系统进行充放电模拟，基于循环老化数据中的预设老化因子计算电池单体的健康状态，如图2所示，包括如下步骤：
步骤S21，根据所述电池循环老化数据，模拟在当前储能系统设计参数下的储能系统荷电状态变化曲线。
具体地，所述储能系统荷电状态变化曲线为模拟出该系统在预设的功率输出过程中，储能系统的荷电状态-时间曲线。其中，储能系统的荷电状态(State of Charge,SOC)为储能系统的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值。
示例性地，可以将电池循环老化数据输入现有技术中的模型，通过建模仿真的方法得到储能系统荷电状态变化曲线，也可采用其他方式进行模拟，本发明对此不作限定。
步骤S22，根据所述储能系统荷电状态变化曲线，利用雨流计数法获取每一电池单体的循环参数。
具体地，每一电池单体的循环参数包括：充放电循环次数、单次放电深度、平均SOC和持续时间。其中，雨流计数法能够从荷电状态变化曲线提取到在典型工况下电池的运行参数的特性，实现对大量数据进行浓缩处理，剔除无用数据的目的。
步骤S23，根据所述每一电池单体的循环参数，基于预设的老化因子计算每一电池单体在单次循环后的健康状态及每一电池单体在单次循环后的健康状态变化量。
具体地，计算任一电池单体i在单次循环后的健康状态SOHi的过程，可以通过如下公式表示：
Figure BDA0003582511480000121
式中，SOHi,0为单次典型工况循环前第i个电池的初始容量，M为充放电循环次数，αs,j为存储老化因子，tj为第j次循环的持续时间，βc,j为循环老化因子，Qj为第j次循环的电荷通量，Tj为设计运行温度，k1～k6为电池老化拟合参数，SOCj为平均SOC，DODj为单次放电深度。
特别地，电荷通量可以由SOC变化量计算得到，也可通过采集电流利用安时积分计算得到，本发明对此不作限定。类似地，电池老化拟合参数可以由电池厂商循环老化实验数据拟合获取，也可根据实际测试结果总结得到，本发明对此不作限定。
具体地，计算任一电池单体i在单次循环后的健康状态变化量的过程，可以通过如下公式表示：
ΔSOHi＝SOHi,0-SOHi
进一步地，按照上述公式，依次计算储能系统中每一电池单体，即可得到每一电池单体在单次循环后的健康状态及每一电池单体在单次循环后的健康状态变化量。
作为本发明的一种可选地实施方式，所述采用通用生成函数法，结合电池单体的健康状态以及储能系统设计参数计算整体储能系统等效期望健康状态，如图3所示，包括如下步骤：
步骤S31，基于每一电池单体在单次循环后的健康状态，构建电池单体健康状态的概率函数。
具体地，由于在一般情况下，电池单体的SOH服从正态分布，分布的均值为任一电池单体i在单次循环后的健康状态SOHi，分布的标准差与均值成反比，标准差σ的计算过程可以采用如下公式表示：
Figure BDA0003582511480000131
基于正态分布和通用生成函数法，构建的电池单体健康状态的概率函数Ul可以采用如下公式表示：
Figure BDA0003582511480000132
式中，式中G表示将SOH在0～100％范围内划分成了G个等级，gn为第n个等级代号，pn为该单体电池SOH落在该等级内的概率，z为功率因子，无实际物理含义。其中，pn可以将概率分布函数在该区间范围内进行积分计算获得。
步骤S32，根据所述概率函数，结合储能系统设计参数，分别计算储能系统在单次循环前后的等效期望健康状态。
具体地，计算储能系统的等效期望健康状态的过程，可以首先基于所述电池单体健康状态的概率函数，确定至少两个电池单体形成的并联支路的健康状态在每一健康等级下的概率函数；随后基于并联支路的健康状态在每一健康等级下的概率函数，确定至少两个并联支路形成的串联单元的健康状态在每一健康等级下的概率函数；接着基于串联单元的健康状态在每一健康等级下的概率函数，确定至少两个串联单元形成的储能系统的等效期望健康状态在每一健康等级下的概率函数；最后基于所述储能系统的等效期望健康状态在每一健康等级下的概率函数，确定整体储能系统单次循环运行后的等效期望健康状态。
其中，确定至少两个电池单体形成的并联支路的健康状态在每一健康等级下的概率函数U并的过程，可以通过如下公式表示：
Figure BDA0003582511480000141
其中，确定至少两个并联支路形成的串联单元的健康状态在每一健康等级下的概率函数的过程，可以通过如下公式表示：
Figure BDA0003582511480000151
式中，
Figure BDA0003582511480000152
表示第k个串联单元等效SOH落在了第n个等级的概率。
其中，确定至少两个串联单元形成的储能系统的等效期望健康状态在每一健康等级下的概率函数的过程，可以通过计算两两串联单元形成的模块健康状态在每一健康等级下的概率函数，进而计算储能系统的等效期望健康状态在每一健康等级下的概率函数。
两两串联单元形成的模块健康状态在每一健康等级下的概率函数U串可以通过如下公式表示：
Figure BDA0003582511480000153
储能系统的等效期望健康状态在每一健康等级下的概率函数UBES可以通过如下公式表示：
Figure BDA0003582511480000154
式中，
Figure BDA0003582511480000155
表示整个储能系统等效SOH落在了第n个等级的概率
其中，确定整体储能系统单次循环运行后的等效期望健康状态的过程，可以通过如下公式表示：
Figure BDA0003582511480000161
式中，
Figure BDA0003582511480000162
是第n个等级的平均SOH大小，可根据健康等级的划分方式进行计算。
进一步地，按照单次典型工况循环前第i个电池的初始容量SOHi,0，重复上述过程，即可计算储能系统在单次循环前的等效期望健康状态。
作为本发明的一种可选地实施方式，所述结合电池单体的健康状态以及整体储能系统等效期望健康状态对电池单体进行健康状态评级，得到评级结果，如图4所示，包括如下步骤：
步骤S41，根据每一电池在单次循环后的健康状态变化量和所述储能系统在单次循环前后的等效期望健康状态，计算每一电池的健康状态变化相对储能系统的重要度。
具体地，计算每一电池的健康状态变化相对储能系统的重要度M的过程，可以通过如下公式表示：
Figure BDA0003582511480000163
重要度M能够反应任一电池单体i的SOH变化对整体系统SOH的影响。
步骤S42，按照预设的权重系数，计算所述每一电池在单次循环后的健康状态、所述每一电池在单次循环后的健康状态变化量和所述重要度的加权和，得到每一电池单体的健康状态评级的评级结果。
具体地，得到每一电池单体的健康状态评级的评级结果的过程，可以通过如下公式表示：
Si＝ω1SOHi+ω2ΔSOHi+ω3M
式中，ω1、ω2、ω3为评级的权重系数，可以利用熵权法进行求解，也可以采用现有技术中的其他方式进行确定，本发明对此不作限定。
作为本发明的一种可选地实施方式，所述根据所述评级结果选取预设数量的电池单体重新进行典型工况循环，直至储能系统达到退役标准，将此时的循环次数作为储能系统寿命，如图5所示，包括如下步骤：
步骤S51，根据所述评级结果选取预设数量的电池单体组成新串联单元。
具体地，对第k个电池模组串联单元内部，可以根据每个电池的健康状态评级指标大小进行排序，按照预设数量选取健康状态较好的电池构成新的串联单元Ωmod,k。
步骤S52，基于选取的每一电池单体的健康状态计算新串联单元的健康状态。
具体地，计算新串联单元的健康状态的过程，可以通过如下公式表示：
Figure BDA0003582511480000171
式中，SOHl为新串联单元中任一电池单体l的健康状态，N为预设数量。
步骤S53，根据新串联单元的健康状态选取预设个数的新串联单元进行并联，构成重构储能系统。
具体地，根据新串联单元的健康状态进行排序，按照预设个数选取健康状态较好的新串联单元构成新的储能电池网络。
示例性地，如图6所示，当串联单元和并联单元均需选出2组时，第一组串联单元中评估后①③号为健康状态较好，第二组串联单元中选出健康状态较好的⑤⑥号电池，第三组串联单元中健康状态较好的为⑧⑨号电池。进一步在新组成的串联单元中第一组和第二组的等效SOH较高，因此最终选出的本次重构电池为①③⑤⑥四节电池。
步骤S54，按照所述典型工况循环计算重构储能系统的健康状态，直至满足退役标准，将此时的循环次数作为储能系统寿命。
具体地，可以首先计算所述重构储能系统的健康状态，判断是否达到退役标准；当未达到退役标准，基于当前重构储能系统的设计参数，重新对每一电池单体进行健康状态评级并生成新的重构储能系统，并计算健康状态，直至达到退役标准；当已达到退役标准，则将当前循环次数作为该储能系统的寿命。其中，退役标准可以根据实际情况进行确定，本发明对此不作限定。
本发明公开的储能系统寿命评估方法，通过模拟储能系统荷电状态变化曲线并利用雨流计数法获取电池单体的循环参数，能够获得更加准确的数据，减少计算量，提升工作效率。通过通用生成函数法，将健康状态落在某一区间内的可能性转变为离散型随机变量函数，使得结果更加客观有效，且便于机器计算。通过三个方面对电池单体进行评级，能够客观地表现储能系统内各个电池单体的状况，便于储能系统的重构。
本发明还公开了一种储能系统寿命评估装置，如图7所示，包括：
数据获取模块101，用于获取储能系统中电池单体循环老化数据和储能系统设计参数；具体内容参见本发明方法实施例中步骤S1的相关描述，此处不再赘述。
单体计算模块102，用于在单次典型工况循环下，将储能系统进行充放电模拟，基于循环老化数据中的预设老化因子计算电池单体的健康状态；具体内容参见本发明方法实施例中步骤S2的相关描述，此处不再赘述。
系统计算模块103，用于采用通用生成函数法，结合电池单体的健康状态以及储能系统设计参数计算整体储能系统等效期望健康状态；具体内容参见本发明方法实施例中步骤S3的相关描述，此处不再赘述。
健康评级模块104，用于结合电池单体的健康状态以及整体储能系统等效期望健康状态对电池单体进行健康状态评级，得到评级结果；具体内容参见本发明方法实施例中步骤S4的相关描述，此处不再赘述。
寿命评估模块105，用于根据所述评级结果选取预设数量的电池单体重新进行典型工况循环，直至储能系统达到退役标准，将此时的循环次数作为储能系统寿命；具体内容参见本发明方法实施例中步骤S5的相关描述，此处不再赘述。
本发明公开的储能系统寿命评估装置，通过将储能系统进行充放电模拟，并计算电池单体的健康状态，能够将所有电池单体的健康状态直观地展示，便于找到健康状态薄弱的电池。通过对电池单体进行健康状态评级，并选取预设数量的电池单体重新进行典型工况循环，能够在实际使用时优先选取健康状态较好的电池单体进行工作，能够灵活地对故障单元进行隔离防护。通过多次迭代计算，能够均衡储能系统中所有电池单体的衰退情况，提高冗余单元的利用率，解决了现有技术中评估储能系统寿命时未考虑整体储能系统架构的缺陷。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图8所示，该电子设备可以包括处理器201和存储器202，其中处理器201和存储器202可以通过总线或者其他方式连接，图8中以通过总线连接为例。
处理器201可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器201还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器202作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的储能系统寿命评估方法对应的程序指令/模块。处理器201通过运行存储在存储器202中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的储能系统寿命评估方法。
存储器202可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器201所创建的数据等。此外，存储器202可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器202可选包括相对于处理器201远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器201。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
一个或者多个模块存储在存储器202中，当被处理器201执行时，执行如图1所示实施例中的储能系统寿命评估方法。
虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下对这些实施例进行各种变化、替换和修改，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。
此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。

Claims (10)

1.一种储能系统寿命评估方法，其特征在于，包括：
获取储能系统中电池单体循环老化数据和储能系统设计参数；
在单次典型工况循环下，将储能系统进行充放电模拟，基于循环老化数据中的预设老化因子计算电池单体的健康状态；
采用通用生成函数法，结合电池单体的健康状态以及储能系统设计参数计算整体储能系统等效期望健康状态；
结合电池单体的健康状态以及整体储能系统等效期望健康状态对电池单体进行健康状态评级，得到评级结果；
根据所述评级结果选取预设数量的电池单体重新进行典型工况循环，直至储能系统达到退役标准，将此时的循环次数作为储能系统寿命。
2.根据权利要求1所述的储能系统寿命评估方法，其特征在于，所述在单次典型工况循环下，将储能系统进行充放电模拟，基于循环老化数据中的预设老化因子计算电池单体的健康状态，包括：
根据所述电池循环老化数据，模拟在当前储能系统设计参数下的储能系统荷电状态变化曲线；
根据所述储能系统荷电状态变化曲线，利用雨流计数法获取每一电池单体的循环参数；
根据所述每一电池单体的循环参数，基于预设的老化因子计算每一电池单体在单次循环后的健康状态及每一电池单体在单次循环后的健康状态变化量。
3.根据权利要求2所述的储能系统寿命评估方法，其特征在于，所述采用通用生成函数法，结合电池单体的健康状态以及储能系统设计参数计算整体储能系统等效期望健康状态，包括：
基于每一电池单体在单次循环后的健康状态，构建电池单体健康状态的概率函数；
根据所述概率函数，结合储能系统设计参数，分别计算储能系统在单次循环前后的等效期望健康状态。
4.根据权利要求3所述的储能系统寿命评估方法，其特征在于，所述根据所述概率函数，结合储能系统设计参数，分别计算储能系统在单次循环前后的等效期望健康状态，包括：
基于所述电池单体健康状态的概率函数，确定至少两个电池单体形成的并联支路的健康状态在每一健康等级下的概率函数；
基于并联支路的健康状态在每一健康等级下的概率函数，确定至少两个并联支路形成的串联单元的健康状态在每一健康等级下的概率函数；
基于串联单元的健康状态在每一健康等级下的概率函数，确定至少两个串联单元形成的储能系统的等效期望健康状态在每一健康等级下的概率函数；
基于所述储能系统的等效期望健康状态在每一健康等级下的概率函数，确定整体储能系统单次循环运行后的等效期望健康状态；
按照电池单体的循环参数，重复上述过程，计算储能系统在单次循环前的等效期望健康状态。
5.根据权利要求3所述的储能系统寿命评估方法，其特征在于，所述结合电池单体的健康状态以及整体储能系统等效期望健康状态对电池单体进行健康状态评级，得到评级结果，包括：
根据每一电池在单次循环后的健康状态变化量和所述储能系统在单次循环前后的等效期望健康状态，计算每一电池的健康状态变化相对储能系统的重要度；
按照预设的权重系数，计算所述每一电池在单次循环后的健康状态、所述每一电池在单次循环后的健康状态变化量和所述重要度的加权和，得到每一电池单体的健康状态评级的评级结果。
6.根据权利要求1所述的储能系统寿命评估方法，其特征在于，所述根据所述评级结果选取预设数量的电池单体重新进行典型工况循环，直至储能系统达到退役标准，将此时的循环次数作为储能系统寿命，包括：
根据所述评级结果选取预设数量的电池单体组成新串联单元；
基于选取的每一电池单体的健康状态计算新串联单元的健康状态；
根据新串联单元的健康状态选取预设个数的新串联单元进行并联，构成重构储能系统；
按照所述典型工况循环计算重构储能系统的健康状态，直至满足退役标准，将此时的循环次数作为储能系统寿命。
7.根据权利要求6所述的储能系统寿命评估方法，其特征在于，所述按照所述典型工况循环计算重构储能系统的健康状态，直至满足退役标准，将此时的循环次数作为储能系统寿命，包括：
计算所述重构储能系统的健康状态，判断是否达到退役标准；
当未达到退役标准，基于当前重构储能系统的设计参数，重新对每一电池单体进行健康状态评级并生成新的重构储能系统，并计算健康状态，直至达到退役标准；
当已达到退役标准，则将当前循环次数作为该储能系统的寿命。
8.一种储能系统寿命评估装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取储能系统中电池单体循环老化数据和储能系统设计参数；
单体计算模块，用于在单次典型工况循环下，将储能系统进行充放电模拟，基于循环老化数据中的预设老化因子计算电池单体的健康状态；
系统计算模块，用于采用通用生成函数法，结合电池单体的健康状态以及储能系统设计参数计算整体储能系统等效期望健康状态；
健康评级模块，用于结合电池单体的健康状态以及整体储能系统等效期望健康状态对电池单体进行健康状态评级，得到评级结果；
寿命评估模块，用于根据所述评级结果选取预设数量的电池单体重新进行典型工况循环，直至储能系统达到退役标准，将此时的循环次数作为储能系统寿命。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如权利要求1-7任一所述的储能系统寿命评估方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的储能系统寿命评估方法的步骤。
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