锂离子电池储能安全管理中的机器学习方法综述

随着当前电化学储能技术的广泛应用,电池储能电站的安全运维问题日渐突出。传统电池管理系统仅能获得各电池单体的电压、电流及温度,并且受限于硬件处理能力、数据传输带宽及延迟等条件,掌握海量电池单体储能系统的健康与安全运行状态成为关键技术难题。机器学习方法在锂离子电池运行状态预测领域的应用为储能电池系统安全管理创造了条件。针对锂离子电池安全管理需求,首先对锂离子电池滥用及热失控风险机理的相关研究进行了介绍。随后,讨论了锂离子电池管理系统架构及其应用特点,并详细论述了机器学习方法在锂离子电池健康与安全状态分析方面的应用。最后,对储能电站锂离子电池的安全管理进行了展望。     

锂离子电池在储能中的应用及安全问题分析

2050年可再生能源电力占我国电力消费的比例将超过70%,而储能系统应用的深度和广度对新能源的进一步发展起着决定性的作用。虽然抽水蓄能的能量占比最大,受其局限性太强的限制,实际在储能中最具有关键地位的是电化学储能里的锂离子电池储能。现在锂离子电池研究最大的瓶颈就是其安全可靠性。一方面是提高电池能量密度,另一方面是保障安全性,这两项是相互对立的。首先论述了锂离子电池在储能应用中的比例,进一步分析了锂离子电池储能目前存在的主要安全隐患、已发生的安全事故以及目前已发布的相关标准,最后提出几条预防和改进锂离子电池安全性的策略。得出的结论是解决锂电的安全问题之路任重而道远,是一场需要多方共同努力推进的持久战。     

锂离子电池及电池储能系统的安全考量

介绍了锂离子电池的原理及电池安全性相关理论。基于对锂离子电池单体的滥用试验结果,分析比较了软包锂离子电池和壳装锂离子电池的安全性能。为电力系统背景下的研究、设计和运行人员描述了电池储能系统的安全考量并阐述了电池储能系统的安全性改良措施。     

大规模储能用锂离子电池管理系统

锂离子电池因其性能优异在高电压大容量的储能系统得到了广泛的应用,但锂离子电池单体容量过大,充放电过程中易产生高温,诱发不安全因素,必须采用锂离子电池管理系统来维护电池安全运行,并延长电池循环寿命。根据锂离子电池在储能系统中的特性,提出了一种新型的分层管理的储能用锂离子电池管理系统,详细论述了每层的结构和功能,并着重介绍了整个锂离子电池管理系统的主要功能,特别是单体电池数据采集功能、电池状态估计功能和均衡管理功能,并对各自的实验策略进行了实验验证。实验结果验证了该种管理系统能满足现实储能系统的需要,实现了锂离子电池的高精度状态估计和高效均衡功能。     

储能用锂离子电池管理系统研究

锂离子电池因其性能优异在高电压大容量的储能系统得到了广泛的应用。锂离子电池管理系统是延长电池循环寿命,维护电池安全运行的关键。针对储能用锂离子电池的特性,该文讨论了储能用锂离子电池管理系统的结构,重点介绍了电池管理系统的主要功能,特别是单体电池数据采集功能、电池状态估计功能和均衡管理功能,并分析了状态估计和均衡管理方法的优缺点,对其实现策略进行了评价。     

储能系统用三元锂离子电池热失控火灾特性

锂离子电池是储能系统的重要组成部分，但储能系统用三元锂离子电池的热失控火灾特性尚未厘清，严重制约了此类储能设施消防控灭火手段的应用和储能行业的安全发展。通过储能系统用三元锂离子电池的热失控实验、量热实验和热扩展实验，研究了电池单体热失控和电池模组热扩展的发展规律。实验结果表明，储能系统用三元锂离子电池在热失控后会直接起火燃烧，释放出大量可燃气体，燃爆剧烈，会形成持续的喷射火，电池单体热失控容易触发相邻电池单体发生热失控，形成链式反应。     

基于锂离子电池储能系统的消防安全技术研究

随着大型锂离子电池组在电网中应用的增多,基于锂离子电池储能系统的消防安全愈发重要。提出根据锂离子电池热失控实验,观察到少量可燃气体的泄漏现象,通过对泄漏气体成分的分析,可以将CO含量和系统温度作为系统预警的主要依据,并建立锂离子电池的热失控防护机制。在储能系统中加入了锂离子电池热失控预警判断,并且联合多级防护机制以及安全联动技术,设计了基于锂离子电池储能系统的消防安全系统整体框架,并对消防安全系统中的部件、通信、人员安全这3个方面进行了阐述。该系统可以准确监控锂离子电池热失控状态,同时可快速联动消防安全装置,显著提高电池储能系统运行时的安全性和稳定性。     

锂离子液流电池的研究进展

锂离子液流电池是最新发展起来的一种化学储能电池技术,它综合了锂离子电池和液流电池的优点,是一种输出功率和储能容量彼此独立、能量密度大、成本较低的新型绿色可充电池.本文介绍了锂离子液流电池技术的研究背景,阐述了锂离子液流电池的结构组成和工作原理,并详细综述了锂离子液流电池国内外的研究状况,指出目前有待突破的关键技术问题....     

用户侧电化学储能系统新型灭火剂研发与应用

用户侧储能系统直接面向生产、医疗和社区等用户,储能安全运行是重中之重。因缺乏针对锂离子电池的专用灭火剂,储能系统的发展受到约束。在锂离子热失控机理分析基础上,搭建了适用于锂离子火灾灭火测试的平台,对现有灭火剂的优劣势进行了分析,以全氟己酮为核心,搭配降温剂和防腐材料开发出了一种锂离子电池专用灭火剂。实验结果表明,该灭火剂具有10 s扑灭明火能力,并实现电池降到室温时间小于15 s,72 h无复燃。进一步对开发的新型灭火剂进行绝缘实验测试,该灭火剂对金属无腐蚀性,并且浸泡下电子器件能够正常运行。研究结果能够为锂离子电池储能系统的消防安全提供有效的试验支撑和安全保障。     

锂离子电池储能电站消防安全防范

锂离子电池储能在电化学储能领域占据了绝对主导地位，因此，针对锂电池储能电站的火灾问题，提出在锂离子电池热失控初期、热失控阶段和热失控后期的预防措施和对储能电站的消防改进建议。     

锂离子电池储能系统火灾防控技术

综述了锂离子电池储能系统的火灾危险性与储能电站的国内外火灾防控标准,分析了锂离子电池储能系统消防现状,提出其火灾防控的设计思路,为锂离子储能消防工程提供参考。     

水系锂离子电池正极材料的研究现状及进展

水系锂离子电池有价格低廉、无毒无害、安全性能高、离子电导率高等优势,是更具前景的储能器件.正极材料的选择对水系锂离子电池循环性能的提高起到至关重要的作用.不同的制备和修饰方法也对正极材料以及电池性能有很大影响.合成成本低、无污染、稳定性好、放电电压高的正极材料对水系锂离子电池来说是必要的.总结了近年来水系锂离子电池正极材料的研究进展,发现了它存在的问题以及改善的方法,并对其未来发展提出了展望.     

锂离子电池储能热管理技术应用现状分析

我国电化学储能产业发展迅速,锂离子电池储能应用安全性仍然面临巨大挑战。其中,温度是影响锂离子电池安全运行的重要因素,合理的温度范围和温度分布一致性是确保大规模电池储能系统安全性和长寿命的关键参数。总结了温度对锂离子电池充放电效率、循环寿命和安全性的影响规律;归纳了风冷、液冷、相变及热管四类主流电池热管理系统(BTMS)应用中的关键影响参数及发展现状,分析了不同热管理(BTM)关键技术发展方向;从散热效率、散热速度、成本等角度对比分析了不同热管理技术的优缺点,并对未来热管理技术应用趋势进行了探讨。     

一种分离型移动式锂离子电池应急储能系统研究

针对部分台区配电网供电可靠性差的问题,提出了一种车舱可分离的移动式锂离子电池应急储能系统。完成了该应急储能系统的设计,包括应急储能系统的电池成组方式、结构部分和电气部分的设计,并给出了系统的控制方法研究。在搭建锂离子电池应急储能系统的测试平台的基础上,完成了充放电模式下有功功率调节能力测试。测试结果表明,该锂离子电池应急储能系统的有功功率调节能力符合国标要求,其功率控制准确度和响应时间基本满足电网调峰调频要求。     

独立光伏发电系统的能量管理控制策略研究

针对含混合储能的独立光伏发电系统的安全、稳定运行要求,提出一种新的能量管理控制策略。该控制策略在锂离子电池、超级电容分别补偿功率波动低频、高频分量的基础上,增加了锂离子电池的充放电均衡控制。低通滤波单元使得混合储能装置在快速平衡太阳能电池与负载之间的功率差值的同时平滑锂离子电池功率波动。电池均衡策略使锂离子电池单元根据荷电状态自行调节充放电速率,在运行中不断缩小电池电量之间的偏差。仿真验证了所提能量管理控制策略的有效性和可行性。     

一种锂离子电池储能电站运行状态监测平台

随着我国储能电站相关数字化建设工作的大规模展开,对储能电站状态监测平台的建设仍处于摸索阶段。锂离子电化学储能以其高效率、高适应性在储能电站中得到广泛应用。为了提高锂离子电池在工作时的稳定性和安全性,建立了一套锂离子电池储能电站状态全景动态监测平台。阐述了锂离子电池储能电站状态全景动态监测平台的拓扑架构、信息流、数据流、典型设计方案和电站状态分析应用,主要介绍的平台功能是充放电行为分析、设备状态分析和自定义对比分析。     

锂离子液流电池监控系统的初步研究与设计

锂离子液流电池是一种新型储能电池,具有绿色环保、功率密度和能量密度高、输出功率和储能容量彼此独立等优点,在规模储能中具有应用潜力。本文分析了锂离子液流电池的系统结构及特点,对电池监控系统的硬件和软件进行了初步研究与设计,包括电池模块的检测和驱动系统的检测。同时,本文还对锂离子液流电池间歇式驱动模式进行了分析,发现通过合理设置驱动时间可以减小系统机械损耗,从而保证锂离子液流电池的高效稳定运行。     

锂离子电池自放电行为研究概述

随着锂离子电池能量密度进一步提高和成本进一步降低,其在电动汽车和储能领域得到了广泛的应用。锂离子电池自放电一致性对电动汽车和储能系统的寿命和可靠性有着非常重要的影响。从锂离子电池自放电形成机理、影响因素以及检测方法等方面对近年来锂离子电池自放电研究成果进行了综述。     

风光电站储能电池研究综述

介绍了适用于新能源发电的化学电池:铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池、全钒液流电池的组成结构、储能原理,从原理上详细分析其特点及存在的问题,从技术特性、经济特性和安全性方面比较了各类储能电池,并在分析风光电站储能电池特性需求的基础上得出结论,全钒液流电池是风光电站储能系统的最佳选择。     

锂离子电池储能系统的设计与充电管理策略研究

为了实现锂离子电池储能系统的有效能量管控,首先对由大量锂离子电池组成的储能系统的组织结构设计进行了研究,提出了分组、分层次、自治的设计方法;然后针对设计的电池储能系统提出了一种基于电池荷电状态(SOC)的充电管理策略,以提高其充电效率,延长其使用寿命,保证其长期稳定运行。实验结果表明,该管理策略可以有效提高锂离子电池储能系统的充电效率。