CN116190812B - 一种储能电站的储能安全监控系统及方法 - Google Patents

一种储能电站的储能安全监控系统及方法

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Abstract

本发明提供一种储能电站的储能安全监控系统及方法，涉及储能安全技术领域，包括：持续采集各电池层级的各储能对象的电池温度数据和电池电压数据；分别根据各电池温度数据和各电池电压数据处理得到各储能对象的多个储能安全指标；根据各储能安全指标分别计算得到各储能对象的电池安全分数；针对每个电池层级，分别根据包含的各储能对象的各电池安全分数进行阶梯式储能安全预警。有益效果是从四个维度进行电池的安全状态评级，可以定位安防举措的最小实施单位，减少安防成本；采用标准差的占比配置权重进而计算电池安全分数，可以更好地区分电池状态；根据电池安全分数进行阶梯式储能安全预警，防止通讯造成的状态误判，消耗安防资源。

Description

一种储能电站的储能安全监控系统及方法
技术领域
本发明涉及储能安全技术领域，尤其涉及一种储能电站的储能安全监控系统及方法。
背景技术
蓄电池在充放电过程中若出现外部遇明火、撞击、雷电短路、过充或过放等各种意外因素有发生火灾爆炸的危险性，如：蓄电池因过压或过流导致设备温度过高，形成引燃源；电池电解液温度上升，换热系统故障导致设备高温运行，如通风道堵塞、风扇损坏、安装位置不当、环境温度过高或距离外界热源太近，均可能导致蓄电池系统敝热不良，影响设备安全运行，引发火灾。
传统的储能安全监控通常仅从电芯或电池簇等单一维度对电池进行安全状态评价，在监控到该维度的电池出现异常时，实际储能电站的关联该维度的其他电池层级已经出现了安全问题，使得该方案无法精准定位安防最小单元是在哪个电池层级；另外，传统的电池安全分数的计算通常采用对电池的主要一致性指标赋予人为经验设定的权重，而这一人为经验设定的权重主观因素过大，常常无法区分出不同的安全状态；进一步地，传统的基于电池安全分数进行状态评价时，通常给定相应的分数范围标定一个电池状态，而不会考虑电池状态的变化过程。而电池的电化学特性决定了若电池出现严重异常，其各个指标一定是缓慢增长的，不会突变，因此，若出现严重异常，电池的安全状态一定是逐级变严重。但实际数采可能会出现通讯异常导致数据错传，若采用传统的分数范围进行评定，可能会由于没有考虑到状态的时变特征出现误判的情况。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种储能电站的储能安全监控系统，所述储能电站至上而下依次包括多个电池层级，每个所述电池层级包括多个储能对象；则所述储能安全监控系统包括：
数据采集模块，用于持续采集各所述电池层级的各所述储能对象的电池温度数据和电池电压数据；
数据处理模块，连接所述数据采集模块，用于分别根据各所述电池温度数据和各所述电池电压数据处理得到各所述储能对象的多个储能安全指标；
安全分数计算模块，连接所述数据处理模块，用于根据各所述储能安全指标分别计算得到各所述储能对象的电池安全分数；
监控预警模块，连接所述安全分数计算模块，用于针对每个所述电池层级，分别根据包含的各所述储能对象的各所述电池安全分数进行阶梯式储能安全预警。
优选的，所述安全分数计算模块包括：
标准化处理单元，用于将各所述电池层级对应的各所述储能安全指标进行统一量纲处理对应得到标准化安全指标；
权重配置单元，连接所述标准化处理单元，用于针对每个所述电池层级，分别计算包含的各所述储能对象对应的各所述标准化安全指标的标准差，并将每个所述标准化安全指标的所述标准差在所有所述标准化安全指标的标准差总和中的占比作为所述标准化安全指标的权重；
分数计算单元，分别连接所述标准化处理单元和所述权重配置单元，用于针对每个所述储能对象，根据各所述标准化安全指标及对应的所述权重处理得到所述储能对象的所述电池安全分数。
优选的，所述分数计算单元包括：
标准化子单元，用于针对每个所述储能对象，根据各所述标准化安全指标及对应的所述权重进行加权求和后取负值得到求和分数，并对所述求和分数进行标准正态化处理得到相应的标准安全分数；
映射子单元，连接所述标准化子单元，用于将所述标准安全分数的绝对值映射到预设分数范围内得到所述电池安全分数。
优选的，所述阶梯式储能安全预警包括依次阶梯式分布的一级预警、二级预警和三级预警；则所述监控预警模块包括：
提取单元，用于针对每个所述电池层级，由包含的各所述储能对象对应的各所述电池安全分数中提取得到第一预警阈值和第二预警阈值；
第一预警单元，连接所述提取单元，用于在所述电池安全分数小于所述第一预警阈值且大于所述第二预警阈值时，输出表征所述一级预警的第一预警提示；
第二预警单元，连接所述第一预警单元，用于在输出所述第一预警提示后，判断所述电池安全分数小于所述第一预警阈值且大于所述第二预警阈值的第一持续时间未达到第一预设时段时，保持输出表征所述一级预警的所述第一预警提示，以及在判断所述第一持续时间达到所述第一预设时段时，输出表征所述二级预警的第二预警提示，并切断对应的所述储能对象的电源；
第三预警单元，连接所述第二预警单元，用于在输出所述第二预警提示后，判断所述电池安全分数小于所述第一预警阈值且大于所述第二预警阈值的第一持续时间未达到第二预设时段时，保持输出表征所述二级预警的所述第二预警提示并切断对应的所述储能对象的电源，以及在判断所述第二持续时间达到所述第二预设时段时，输出表征所述三级预警的第三预警提示，并切断对应的所述储能对象的电源的同时控制启动所述储能对象所在区域的消防喷淋装置；
第四预警单元，连接所述提取单元，用于在所述电池安全分数不大于所述第二预警阈值时，输出表征所述二级预警的所述第二预警提示；
第五预警单元，连接所述第四预警单元，用于在输出所述第二预警提示后，判断所述电池安全分数不大于所述第二预警阈值的第三持续时间未达到第三预设时段时，保持输出表征所述二级预警的所述第二预警提示，以及在判断所述第三持续时间达到所述第三预设时段时，输出表征所述三级预警的所述第三预警提示，并切断对应的所述储能对象的电源的同时控制启动所述储能对象所在区域的消防喷淋装置。
优选的，所述提取单元中，提取每个所述电池层级包含的各所述储能对象对应的各所述电池安全分数中的90分位数作为所述第一预警阈值，以及提取各所述电池安全分数中的上四分位数作为所述第二预警阈值。
优选的，各所述电池层级至上而下依次包括：电池堆层级、电池簇层级、电池模组层级和电芯层级；
所述电芯层级将单体电芯作为所述储能对象；所述电池模组层级将包含的多个所述单体电芯作为所述储能对象；所述电池簇层级将包含多个电池模组作为所述储能对象；所述电池堆层级将包含的多个电池簇作为所述储能对象。
优选的，所述电芯层级中，各所述储能安全指标包括所述单体电芯的电芯温度、电芯温度变化率和电芯电压变化率；
所述电池模组层级中，各所述储能安全指标包括包含的各所述单体电芯的电压极差、电压标准差和温度极差，以及所述电池模组的电压变化率、温度和温度变化率；
所述电池簇层级中，各所述储能安全指标包括包含的各所述电池模组的电压极差、电压标准差和温度极差，以及所述电池簇的电压变化率、温度和温度变化率；
所述电池堆层级中，各所述储能安全指标包括包含的各所述电池簇的电压极差、电压标准差和温度极差，以及所述电池堆的电压变化率、温度和温度变化率。
本发明还提供一种储能电站的储能安全监控方法，应用于上述的储能安全监控系统，所述储能安全监控方法包括：
步骤S1，所述储能安全监控系统持续采集各所述电池层级的各所述储能对象的电池温度数据和电池电压数据；
步骤S2，所述储能安全监控系统分别根据各所述电池温度数据和各所述电池电压数据处理得到各所述储能对象的多个储能安全指标；
步骤S3，所述储能安全监控系统根据各所述储能安全指标分别计算得到各所述储能对象的电池安全分数；
步骤S4，所述储能安全监控系统针对每个所述电池层级，分别根据包含的各所述储能对象的各所述电池安全分数进行阶梯式储能安全预警。
优选的，所述步骤S3包括：
步骤S31，所述储能安全监控系统将各所述电池层级对应的各所述储能安全指标进行统一量纲处理对应得到标准化安全指标；
步骤S32，所述储能安全监控系统针对每个所述电池层级，分别计算包含的各所述储能对象对应的各所述标准化安全指标的标准差，并将每个所述标准化安全指标的所述标准差在所有所述标准化安全指标的标准差总和中的占比作为所述标准化安全指标的权重；
步骤S33，所述储能安全监控系统针对每个所述储能对象，根据各所述标准化安全指标及对应的所述权重处理得到所述储能对象的所述电池安全分数。
优选的，所述阶梯式储能安全预警包括依次阶梯式分布的一级预警、二级预警和三级预警；则所述步骤S4包括：
步骤S41，所述储能安全监控系统针对每个所述电池层级，由包含的各所述储能对象对应的各所述电池安全分数中提取得到第一预警阈值和第二预警阈值；
步骤S42，所述储能安全监控系统判断所述电池安全分数是否小于所述第一预警阈值：
若否，则返回所述步骤S42；
若是，则转向步骤S43；
步骤S43，所述储能安全监控系统判断所述电池安全分数是否大于所述第二预警阈值：
若是，则转向步骤S44；
若否，则输出表征所述二级预警的所述第二预警提示，并切断对应的所述储能对象的电源，随后转向步骤S48；
步骤S44，所述储能安全监控系统输出表征所述一级预警的第一预警提示，随后转向步骤S45；
步骤S45，所述储能安全监控系统判断在输出所述第一预警提示后，所述电池安全分数小于所述第一预警阈值且大于所述第二预警阈值的第一持续时间是否达到第一预设时段：
若否，则返回所述步骤S44；
若是，则转向所述步骤S46；
步骤S46，所述储能安全监控系统输出表征所述二级预警的所述第二预警提示，并切断对应的所述储能对象的电源；
步骤S47，所述储能安全监控系统判断在输出所述第二预警提示后，所述电池安全分数小于所述第一预警阈值且大于所述第二预警阈值的第二持续时间是否达到第二预设时段：
若否，则返回所述步骤S46；
若是，则输出表征所述三级预警的第三预警提示，并切断对应的所述储能对象的电源的同时控制启动所述储能对象所在区域的消防喷淋装置，随后退出；
步骤S48，所述储能安全监控系统判断在输出所述第二预警提示后，所述电池安全分数不大于所述第二预警阈值的第三持续时间是否达到第三预设时段：
若否，则保持输出表征所述二级预警的所述第二预警提示，并切断对应的所述储能对象的电源；
若是，则输出表征所述三级预警的所述第三预警提示，并切断对应的所述储能对象的电源的同时控制启动所述储能对象所在区域的消防喷淋装置。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
1)从电芯层级、电池模组层级、电池簇层级和电池堆层级四个维度进行电池的安全状态评级，可以定位安防举措的最小实施单位，减少安防成本，提高安防效率；
2)采用标准差的占比配置权重进而计算电池安全分数，避免人为配置权重的主观影响，可以更好地区分电池状态；
3)根据电池安全分数进行阶梯式储能安全预警，能够持续记录电池的预警等级的逐级变化，保证电池状态逐级变严重，防止通讯造成的状态误判，消耗安防资源。
附图说明
图1为本发明的较佳的实施例中，一种储能电站的储能安全监控系统的结构示意图；
图2为本发明的较佳的实施例中，一种储能电站的储能安全监控方法的流程示意图；
图3为本发明的较佳的实施例中，步骤S3的子流程示意图；
图4为本发明的较佳的实施例中，步骤S4的子流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。
本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种储能电站的储能安全监控系统，储能电站至上而下依次包括多个电池层级，每个电池层级包括多个储能对象；如图1所示，则储能安全监控系统包括：
数据采集模块1，用于持续采集各电池层级的各储能对象的电池温度数据和电池电压数据；
数据处理模块2，连接数据采集模块1，用于分别根据各电池温度数据和各电池电压数据处理得到各储能对象的多个储能安全指标；
安全分数计算模块3，连接数据处理模块2，用于根据各储能安全指标分别计算得到各储能对象的电池安全分数；
监控预警模块4，连接安全分数计算模块3，用于针对每个电池层级，分别根据包含的各储能对象的各电池安全分数进行阶梯式储能安全预警。
具体地，本实施例中，上述各电池层级至上而下依次包括：电池堆层级、电池簇层级、电池模组层级和电芯层级，其中，电池堆层级包括多个电池堆，每个电池堆包括串并联连接的多个电池簇，并将各电池簇作为储能对象；电池簇层级包括多个电池簇，每个所述电池簇包括串并联连接的多个电池模组，并将包含各电池模组作为储能对象；电池模组层级包括多个电池模组，每个电池模组包括串并联连接的多个电芯，并将包含的各单体电芯作为储能对象，而电芯层级则将单体电芯作为储能对象。
优选的，各单体电芯具有预设的电芯唯一编码，单体电芯所属的电池模组具有预设的模组唯一编码，电池模组所属的电池簇具有预设的簇唯一编码，电池簇所属的电池堆具有预设的堆唯一编码。
针对电芯层级中的单体电芯，持续采集其电池温度数据和电池电压数据，其中，电池温度数据和电池电压数据包括该单体电芯在当前采集时刻的电芯温度、电芯电压、预设的该单体电芯的电芯唯一编码，以及该单体电芯所属的电池模组的模组唯一编码。从而根据单体电芯在当前采集时刻的电芯温度和上一采集时刻的电芯温度处理得到电芯温度变化率，以及根据单体电芯在当前采集时刻的电芯电压和上一采集时刻的电芯电压处理得到电芯电压变化率，进而将单体电芯的电芯温度、电芯温度变化率和电芯电压变化率作为电芯层级的储能安全指标，参与计算该单体电芯的电池安全分数。
针对电池模组层级，采集的电池温度数据和电池电压数据包括关联每个电池模组的模组唯一编码以及所属的电池簇的簇唯一编码的模组温度和模组电压，以及该电池模组包含的各个单体电芯的电芯温度和电芯电压，从而根据该电池模组在当前采集时刻的模组温度、模组电压和上一采集时刻的模组温度、模组电压分别处理得到该电池模组的温度变化率和电压变化率，以及根据该电池模组包含的各个单体电芯的电芯温度和电芯电压处理得到电压标准差、电压极差和温度极差，进而将各单体电芯的电压极差、电压标准差和温度极差，以及电池模组的电压变化率、温度和温度变化率作为电池模组层级的储能安全指标，参与计算电池模组的电池安全分数。
针对电池簇模组层级和电池堆层级的储能安全指标的处理方式同电池模组层级，具体过程此处不再赘述。
优选的，上述各电池温度数据和电池电压数据可以由电池BMS和另外设置的数据采集装置采集得到，可以理解的是，无法由BMS直接获取的电池温度数据和电池电压数据可以采用对应设置温度采集装置和电压采集装置实现，在数据采集后还包括对采集得到的原始的电池温度数据和电池电压数据进行异常数据去除或修正处理，从而保证处理得到的各储能安全指标的准确性，进而保证后续电池安全状态评价的准确性。
在处理得到每个电池层级的储能安全指标后，可以进一步通过安全分数计算模块3计算电池安全分数，本发明的较佳的实施例中，安全分数计算模块3包括：
标准化处理单元31，用于将各电池层级对应的各储能安全指标进行统一量纲处理对应得到标准化安全指标；
权重配置单元32，连接标准化处理单元31，用于针对每个电池层级，分别计算包含的各储能对象对应的各标准化安全指标的标准差，并将每个标准化安全指标的标准差在所有标准化安全指标的标准差总和中的占比作为标准化安全指标的权重；
分数计算单元33，分别连接标准化处理单元31和权重配置单元32，用于针对每个储能对象，根据各标准化安全指标及对应的权重处理得到储能对象的电池安全分数。
具体地，由于各储能安全指标的量纲不统一，会造成电池安全分数计算时对某些大量纲的储能安全指标的过度考虑，本实施例中，在计算电池安全分数之前首先对各储能安全指标进行标准化处理，考虑到部分储能安全指标，如温度极差可能存在0值的情况，不能采用传统的归一化处理，优选采用正态标准化处理，正态标准化处理的具体公式如下：
其中，Anew用于表示标准化安全指标，A用于表示储能安全指标，μA用于表示对应的标准化安全指标的均值，δA用于表示对应的标准化安全指标的标准差。
针对某一个标准化安全指标，其权重的计算公式如下：
其中，wA用于表示该标准化安全指标的权重，stdA用于表示该标准化安全指标的标准差，∑std用于表示该电池层级对应的所有标准化安全指标的标准差之和。
以单体电芯为例，标准化安全指标包括标准化后的电芯温度、电芯温度变化率和电芯电压变化率，则首先分别计算得到电芯温度的第一标准差，电芯温度变化率的第二标准差和电芯电压变化率的第三标准差，则电芯温度的权重＝第一标准差/(第二标准差+第三标准差)，其他权重的计算方式以此类推。可以看出基于正态标准化，标准差越大，代表区分度越大，则对应的权重配置越大，采用标准差的占比配置权重进而计算电池安全分数，避免人为配置权重的主观影响，可以更好地区分电池状态。
进一步地，基于各标准化安全指标及对应的权重可以处理得到储能对象的电池安全分数，本发明的较佳的实施例中，分数计算单元33包括：
标准化子单元331，用于针对每个储能对象，根据各标准化安全指标及对应的权重进行加权求和后取负值得到求和分数，并对求和分数进行标准正态化处理得到相应的标准安全分数；
映射子单元332，连接标准化子单元331，用于将标准安全分数的绝对值映射到预设分数范围内得到电池安全分数。
具体地，本实施例中，上述求和分数的计算公式如下：
SOS＝-∑Anew*wA
其中，Anew用于表示标准化安全指标，wA用于表示标准化安全指标的权重，SOS用于表示求和分数。
为统一评价标准，需要将求和分数映射到同一个预设分数范围内进行评价，在映射之前，首先将求和分数进行标准正态化，计算公式如下：
其中，SOSnew用于表示标准安全分数，SOS用于表示求和分数，μSOS用于表示对应的求和分数的均值，δSOS用于表示对应的求和分数的标准差。
上述预设分数范围优选为[0,100]，则将标准安全分数的绝对值映射到预设分数范围内的计算公式如下：
其中，SOS100用于表示电池安全分数。
在计算出各电池层级的各储能对象的电池安全分数后，随后可以基于电池安全分数进行阶梯式安全预警，本发明的较佳的实施例中，阶梯式储能安全预警包括依次阶梯式分布的一级预警、二级预警和三级预警；则监控预警模块4包括：
提取单元41，用于针对每个电池层级，由包含的各储能对象对应的各电池安全分数中提取得到第一预警阈值和第二预警阈值；
第一预警单元42，连接提取单元41，用于在电池安全分数小于第一预警阈值且大于第二预警阈值时，输出表征一级预警的第一预警提示；
第二预警单元43，连接第一预警单元42，用于在输出第一预警提示后，判断电池安全分数小于第一预警阈值且大于第二预警阈值的第一持续时间未达到第一预设时段时，保持输出表征一级预警的第一预警提示，以及在判断第一持续时间达到第一预设时段时，输出表征二级预警的第二预警提示，并切断对应的储能对象的电源；
第三预警单元44，连接第二预警单元43，用于在输出第二预警提示后，判断电池安全分数小于第一预警阈值且大于第二预警阈值的第一持续时间未达到第二预设时段时，保持输出表征二级预警的第二预警提示并切断对应的储能对象的电源，以及在判断第二持续时间达到第二预设时段时，输出表征三级预警的第三预警提示，并切断对应的储能对象的电源的同时控制启动储能对象所在区域的消防喷淋装置；
第四预警单元45，连接提取单元41，用于在电池安全分数不大于第二预警阈值时，输出表征二级预警的第二预警提示；
第五预警单元46，连接第四预警单元45，用于在输出第二预警提示后，判断电池安全分数不大于第二预警阈值的第三持续时间未达到第三预设时段时，保持输出表征二级预警的第二预警提示，以及在判断第三持续时间达到第三预设时段时，输出表征三级预警的第三预警提示，并切断对应的储能对象的电源的同时控制启动储能对象所在区域的消防喷淋装置。
具体地，本实施例中，提取单元41中，提取每个电池层级包含的各储能对象对应的各电池安全分数中的90分位数作为第一预警阈值，以及提取各电池安全分数中的上四分位数作为第二预警阈值。
以电芯层级为例，可以将各单体电芯对应的电池安全分数按照从小到大的顺序排列形成相应的安全分数序列，随后将该安全分数序列中的90分位数作为电芯层级的第一预警阈值，将该安全分数序列中的上四分位数作为电芯层级的第二预警阈值，可以看出，第一预警阈值大于第二预警阈值。
进一步以电池模组层级为例，同样可以将各电池模组对应的电池安全分数按照小到大的顺序排列形成相应的安全分数序列，随后将该安全分数序列中的90分位数作为电池模组层级的第一预警阈值，将该安全分数序列中的上四分位数作为电池模组层级的第二预警阈值。可以看出，第一预警阈值大于第二预警阈值。
电池簇层级和电池堆层级以此类推，此处不再赘述。
针对电芯层级中的每个单体电芯，将其电池安全分数先与第一预警阈值进行比较，若其不小于第一预警阈值，则认为该单体电芯当前处于安全状态，无需进行干预，因此不作任何提示；若其小于第一预警阈值且大于第二预警阈值，则输出第一预警提示，表征该单体电芯处于一级预警，认为电池可能存在一定安全隐患，但尚无需进行干预，仅输出包含该单体电芯的电芯唯一编码且表征电池可能存在一定安全隐患的第一预警提示即可。随后继续监测该单体电芯，若其电池安全分数未持续小于第一预警阈值且大于第二预警阈值第一预设时间段，则说明该单体电芯的电池安全状态尚未变得更严重，此时继续保持一级预警状态，若其电池安全分数持续小于第一预警阈值且大于第二预警阈值第一预设时间段，则认为单体电芯的电池安全状态变得更严重，此时进入二级预警状态，输出包含该单体电芯的电芯唯一编码且表征电池需要运维人员进行工单检修的第二预警提示，同时切断该单体电芯的电源，避免可能出现的危险性事件。随后继续监测该单体电芯，若在二级预警状态下，其电池安全分数持续小于第一预警阈值且大于第二预警阈值第二预设时间段，则认为单体电芯的电池安全状态继续变得更严重，此时进入三级预警状态，输出包含该单体电芯的电芯唯一编码且表征电池需要运维人员进行工单检修的第三预警提示，切断该单体电芯的电源的同时控制启动其所在区域的消防喷淋装置，避免可能出现的危险性事件。
上述各第一预设时间段、第二预设时间段和第三预设时间段可以根据需求自定义，优选为1分钟。
电池模组层级、电池簇层级和电池堆层级的阶梯式预警方式以此类推，此处不再赘述。
综上，通过阶梯式储能安全预警，能够持续记录电池的预警等级的逐级变化，保证电池状态逐级变严重，防止通讯造成的状态误判，消耗安防资源，同时基于预警提示中包含的电芯唯一编码可以准确定位安防举措的最小实施单位，减少安防成本，提高安防效率。
本发明还提供一种储能电站的储能安全监控方法，应用于上述的储能安全监控系统，如图2所示，储能安全监控方法包括：
步骤S1，储能安全监控系统持续采集各电池层级的各储能对象的电池温度数据和电池电压数据；
步骤S2，储能安全监控系统分别根据各电池温度数据和各电池电压数据处理得到各储能对象的多个储能安全指标；
步骤S3，储能安全监控系统根据各储能安全指标分别计算得到各储能对象的电池安全分数；
步骤S4，储能安全监控系统针对每个电池层级，分别根据包含的各储能对象的各电池安全分数进行阶梯式储能安全预警。
本发明的较佳的实施例中，如图3所示，步骤S3包括：
步骤S31，储能安全监控系统将各电池层级对应的各储能安全指标进行统一量纲处理对应得到标准化安全指标；
步骤S32，储能安全监控系统针对每个电池层级，分别计算包含的各储能对象对应的各标准化安全指标的标准差，并将每个标准化安全指标的标准差在所有标准化安全指标的标准差总和中的占比作为标准化安全指标的权重；
步骤S33，储能安全监控系统针对每个储能对象，根据各标准化安全指标及对应的权重处理得到储能对象的电池安全分数。
本发明的较佳的实施例中，阶梯式储能安全预警包括依次阶梯式分布的一级预警、二级预警和三级预警；如图4所示，则步骤S4包括：
步骤S41，储能安全监控系统针对每个电池层级，由包含的各储能对象对应的各电池安全分数中提取得到第一预警阈值和第二预警阈值；
步骤S42，储能安全监控系统判断电池安全分数是否小于第一预警阈值：
若否，则返回步骤S42；
若是，则转向步骤S43；
步骤S43，储能安全监控系统判断电池安全分数是否大于第二预警阈值：
若是，则转向步骤S44；
若否，则输出表征二级预警的第二预警提示，并切断对应的储能对象的电源，随后转向步骤S48；
步骤S44，储能安全监控系统输出表征一级预警的第一预警提示，随后转向步骤S45；
步骤S45，储能安全监控系统判断在输出第一预警提示后，电池安全分数小于第一预警阈值且大于第二预警阈值的第一持续时间是否达到第一预设时段：
若否，则返回步骤S44；
若是，则转向步骤S46；
步骤S46，储能安全监控系统输出表征二级预警的第二预警提示，并切断对应的储能对象的电源；
步骤S47，储能安全监控系统判断在输出第二预警提示后，电池安全分数小于第一预警阈值且大于第二预警阈值的第二持续时间是否达到第二预设时段：
若否，则返回步骤S46；
若是，则输出表征三级预警的第三预警提示，并切断对应的储能对象的电源的同时控制启动储能对象所在区域的消防喷淋装置，随后退出；
步骤S48，储能安全监控系统判断在输出第二预警提示后，电池安全分数不大于第二预警阈值的第三持续时间是否达到第三预设时段：
若否，则保持输出表征二级预警的第二预警提示，并切断对应的储能对象的电源；
若是，则输出表征三级预警的第三预警提示，并切断对应的储能对象的电源的同时控制启动储能对象所在区域的消防喷淋装置。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种储能电站的储能安全监控系统，其特征在于，所述储能电站至上而下依次包括多个电池层级，每个所述电池层级包括多个储能对象；各所述电池层级至上而下依次包括：电池堆层级、电池簇层级、电池模组层级和电芯层级；
所述电芯层级将单体电芯作为所述储能对象；所述电池模组层级将包含的多个所述单体电芯作为所述储能对象；所述电池簇层级将包含多个电池模组作为所述储能对象；所述电池堆层级将包含的多个电池簇作为所述储能对象；
则所述储能安全监控系统包括：
数据采集模块，用于持续采集各所述电池层级的各所述储能对象的电池温度数据和电池电压数据；
数据处理模块，连接所述数据采集模块，用于分别根据各所述电池温度数据和各所述电池电压数据处理得到各所述储能对象的多个储能安全指标；
安全分数计算模块，连接所述数据处理模块，用于根据各所述储能安全指标分别计算得到各所述储能对象的电池安全分数；
监控预警模块，连接所述安全分数计算模块，用于针对每个所述电池层级，分别根据包含的各所述储能对象的各所述电池安全分数进行阶梯式储能安全预警；
所述安全分数计算模块包括：
标准化处理单元，用于将各所述电池层级对应的各所述储能安全指标进行统一量纲处理对应得到标准化安全指标；
权重配置单元，连接所述标准化处理单元，用于针对每个所述电池层级，分别计算包含的各所述储能对象对应的各所述标准化安全指标的标准差，并将每个所述标准化安全指标的所述标准差在所有所述标准化安全指标的标准差总和中的占比作为所述标准化安全指标的权重；
分数计算单元，分别连接所述标准化处理单元和所述权重配置单元，用于针对每个所述储能对象，根据各所述标准化安全指标及对应的所述权重处理得到所述储能对象的所述电池安全分数；
所述分数计算单元包括：
标准化子单元，用于针对每个所述储能对象，根据各所述标准化安全指标及对应的所述权重进行加权求和后取负值得到求和分数，并对所述求和分数进行标准正态化处理得到相应的标准安全分数；
映射子单元，连接所述标准化子单元，用于将所述标准安全分数的绝对值映射到预设分数范围内得到所述电池安全分数。
2.根据权利要求1所述的储能安全监控系统，其特征在于，所述阶梯式储能安全预警包括依次阶梯式分布的一级预警、二级预警和三级预警；则所述监控预警模块包括：
提取单元，用于针对每个所述电池层级，由包含的各所述储能对象对应的各所述电池安全分数中提取得到第一预警阈值和第二预警阈值；
第一预警单元，连接所述提取单元，用于在所述电池安全分数小于所述第一预警阈值且大于所述第二预警阈值时，输出表征所述一级预警的第一预警提示；
第二预警单元，连接所述第一预警单元，用于在输出所述第一预警提示后，判断所述电池安全分数小于所述第一预警阈值且大于所述第二预警阈值的第一持续时间未达到第一预设时段时，保持输出表征所述一级预警的所述第一预警提示，以及在判断所述第一持续时间达到所述第一预设时段时，输出表征所述二级预警的第二预警提示，并切断对应的所述储能对象的电源；
第三预警单元，连接所述第二预警单元，用于在输出所述第二预警提示后，判断所述电池安全分数小于所述第一预警阈值且大于所述第二预警阈值的第一持续时间未达到第二预设时段时，保持输出表征所述二级预警的所述第二预警提示并切断对应的所述储能对象的电源，以及在判断第二持续时间达到所述第二预设时段时，输出表征所述三级预警的第三预警提示，并切断对应的所述储能对象的电源的同时控制启动所述储能对象所在区域的消防喷淋装置；
第四预警单元，连接所述提取单元，用于在所述电池安全分数不大于所述第二预警阈值时，输出表征所述二级预警的所述第二预警提示；
第五预警单元，连接所述第四预警单元，用于在输出所述第二预警提示后，判断所述电池安全分数不大于所述第二预警阈值的第三持续时间未达到第三预设时段时，保持输出表征所述二级预警的所述第二预警提示，以及在判断所述第三持续时间达到所述第三预设时段时，输出表征所述三级预警的所述第三预警提示，并切断对应的所述储能对象的电源的同时控制启动所述储能对象所在区域的消防喷淋装置。
3.根据权利要求2所述的储能安全监控系统，其特征在于，所述提取单元中，提取每个所述电池层级包含的各所述储能对象对应的各所述电池安全分数中的90分位数作为所述第一预警阈值，以及提取各所述电池安全分数中的上四分位数作为所述第二预警阈值。
4.根据权利要求1所述的储能安全监控系统，其特征在于，所述电芯层级中，各所述储能安全指标包括所述单体电芯的电芯温度、电芯温度变化率和电芯电压变化率；
所述电池模组层级中，各所述储能安全指标包括包含的各所述单体电芯的电压极差、电压标准差和温度极差，以及所述电池模组的电压变化率、温度和温度变化率；
所述电池簇层级中，各所述储能安全指标包括包含的各所述电池模组的电压极差、电压标准差和温度极差，以及所述电池簇的电压变化率、温度和温度变化率；
所述电池堆层级中，各所述储能安全指标包括包含的各所述电池簇的电压极差、电压标准差和温度极差，以及所述电池堆的电压变化率、温度和温度变化率。
5.一种储能电站的储能安全监控方法，其特征在于，应用于如权利要求1-4中任意一项所述的储能安全监控系统，所述储能安全监控方法包括：
步骤S1，所述储能安全监控系统持续采集各所述电池层级的各所述储能对象的电池温度数据和电池电压数据；
步骤S2，所述储能安全监控系统分别根据各所述电池温度数据和各所述电池电压数据处理得到各所述储能对象的多个储能安全指标；
步骤S3，所述储能安全监控系统根据各所述储能安全指标分别计算得到各所述储能对象的电池安全分数；
步骤S4，所述储能安全监控系统针对每个所述电池层级，分别根据包含的各所述储能对象的各所述电池安全分数进行阶梯式储能安全预警。
6.根据权利要求5所述的储能安全监控方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
步骤S31，所述储能安全监控系统将各所述电池层级对应的各所述储能安全指标进行统一量纲处理对应得到标准化安全指标；
步骤S32，所述储能安全监控系统针对每个所述电池层级，分别计算包含的各所述储能对象对应的各所述标准化安全指标的标准差，并将每个所述标准化安全指标的所述标准差在所有所述标准化安全指标的标准差总和中的占比作为所述标准化安全指标的权重；
步骤S33，所述储能安全监控系统针对每个所述储能对象，根据各所述标准化安全指标及对应的所述权重处理得到所述储能对象的所述电池安全分数。
7.根据权利要求5所述的储能安全监控方法，其特征在于，所述阶梯式储能安全预警包括依次阶梯式分布的一级预警、二级预警和三级预警；则所述步骤S4包括：
步骤S41，所述储能安全监控系统针对每个所述电池层级，由包含的各所述储能对象对应的各所述电池安全分数中提取得到第一预警阈值和第二预警阈值；
步骤S42，所述储能安全监控系统判断所述电池安全分数是否小于所述第一预警阈值：
若否，则返回所述步骤S42；
若是，则转向步骤S43；
步骤S43，所述储能安全监控系统判断所述电池安全分数是否大于所述第二预警阈值：
若是，则转向步骤S44；
若否，则输出表征所述二级预警的所述第二预警提示，并切断对应的所述储能对象的电源，随后转向步骤S48；
步骤S44，所述储能安全监控系统输出表征所述一级预警的第一预警提示，随后转向步骤S45；
步骤S45，所述储能安全监控系统判断在输出所述第一预警提示后，所述电池安全分数小于所述第一预警阈值且大于所述第二预警阈值的第一持续时间是否达到第一预设时段：
若否，则返回所述步骤S44；
若是，则转向所述步骤S46；
步骤S46，所述储能安全监控系统输出表征所述二级预警的所述第二预警提示，并切断对应的所述储能对象的电源；
步骤S47，所述储能安全监控系统判断在输出所述第二预警提示后，所述电池安全分数小于所述第一预警阈值且大于所述第二预警阈值的第二持续时间是否达到第二预设时段：
若否，则返回所述步骤S46；
若是，则输出表征所述三级预警的第三预警提示，并切断对应的所述储能对象的电源的同时控制启动所述储能对象所在区域的消防喷淋装置，随后退出；
步骤S48，所述储能安全监控系统判断在输出所述第二预警提示后，所述电池安全分数不大于所述第二预警阈值的第三持续时间是否达到第三预设时段：
若否，则保持输出表征所述二级预警的所述第二预警提示，并切断对应的所述储能对象的电源；
若是，则输出表征所述三级预警的所述第三预警提示，并切断对应的所述储能对象的电源的同时控制启动所述储能对象所在区域的消防喷淋装置。
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