1.一种新能源储能电池组充放电安全管理系统,其特征在于:包括位置感知模块(1)、采集模块(2)、预测模块(3)、数据管控模块(4)和调控模块(5);
所述位置感知模块(1),用于采集和统计目标充电桩中电池组的位置坐标,建立目标充电桩电池组坐标数据库,并构建GPS地图;
所述采集模块(2)用于对若干个目标充电桩电池组监测点内的响应时间、电池组状态、电网状态和实时环境数据进行采集,建立区域预测子集;所述区域预测子集至少包括:响应时间间隔X、相对应充电桩的配电箱至供电基站的电线长度D、电池组充电SOC数据、电池组SOH数据、实时负荷 、相应电网区域的负荷峰值 、实时电网电压V、实时电网频率f、电网总负荷 、充电桩露天或非露天的状态、温度值wdz、湿度值sdz、气压值qyz和光照值gzz;
所述采集模块(2)包括响应时间采集单元(21),所述响应时间采集单元(21)用于采集若干个充电桩响应时间间隔X以及相对应充电桩的配电箱至供电基站的电线长度D;
在充电桩发起充电请求时,记录时间戳,并记录系统接收请求和验证后,计算两者之间的时间差,获得响应时间间隔X;使用测距雷达或超声波传感器,安装在充电桩和供电基站之间,用于非接触性地测量电线的长度,获得相对应充电桩的配电箱至供电基站的电线长度D;并采集历史充电桩数据,采集获得平均响应时间间隔 和平均电线长度 ;
实时监控各个充电桩的响应时间间X,并分析与相对应充电桩的配电箱至供电基站的电线长度D的关联,建立响应关系数据模型;将响应时间间隔X与相对应充电桩的配电箱至供电基站的电线长度D作为输入值,输入至响应关系数据模型中,计算获得响应影响系数Xys,所述响应影响系数Xys通过以下公式获取:,
式中, 为权重,且 , ,且 ,其具体值由用户调整设
置,A1为第一常数修正系数;ln2表示以自然数2为底的对数;
所述采集模块(2)还包括电池组状态采集单元(22),所述电池组状态采集单元(22)用于采集若干个充电桩发起的充电请求的电池组充电SOC和电池组SOH数据,并建立电池组数据库,分析计算获得电池组衰退系数Sts,所述电池组衰退系数Sts通过以下公式计算获得:,
式中, 表示电池组的额定容量,即表示电池组在初次使用时的初始容量值, 表示电池组当下实际容量值,N表示电池组完成的总充放电循环次数,DOD表示每次充放电循环中深度放电的百分比;所述采集模块(2)还包括电网负荷监测单元(23),所述电网负荷监测单元(23)用于采集若干个充电桩区域的电网负荷数据,建立相对应区域的电网负荷数据库,并分析获得实时负荷系数Fhs;
所述实时负荷系数Fhs的获取方式为:通过电流传感器和电压互感器采集充电桩区域实时电流和电压,通过电流和电压的乘积获得实时负荷 ;采用实时负荷传感器采集相应电网区域的负荷峰值 ;通过电压传感器采集实时电网电压V;采用频率传感器采集获得实时电网频率f;采用负荷传感器测量获取电网总负荷 ;无量纲处理后,通过以下公式生成实时负荷系数Fhs:,
其中, 、 、 和 表示权重值, , 表示为电网的额定电
压; 表示为电网的额定频率;
所述采集模块(2)还包括环境采集单元(24),所述环境采集单元(24)用于若干个目标充电桩电池组监测点内的环境进行采集,首先,采集充电桩电池组的露天状态,若呈现露天状态,则以L前缀进行标识,如非露天状态,则以LN前缀进行标识;
并采集环境的实时温度值wdz、实时湿度值sdz、实时气压值qyz和实时光照强度值gzz;
无量纲处理后,由以下公式生成环境分析系数HJx:
,
式中,Q1、Q2、Q3和Q4分别表示实时温度值wdz、实时湿度值sdz、实时气压值qyz和实时光照强度值gzz的权重值,且 , , , ,且, 为第二常数修正系数;所述实时温度值wdz通过温度
传感器直接测量获取,所述实时湿度值sdz通过湿度传感器直接测量获取,所述实时气压值qyz通过压力传感器直接测量获取,所述实时光照强度值gzz通过光照传感器直接测量获取;
所述预测模块(3)用于建立模型,基于区域预测子集,获取每个监测点内的区域预测子集,分析和计算获得:响应影响系数Xys、电池组衰退系数Sts、实时负荷系数Fhs和环境分析系数HJx;用于预测响应影响系数Xys、电池组衰退系数Sts、实时负荷系数Fhs和环境分析系数HJx的变化趋势;
所述预测模块(3)用于将响应影响系数Xys与第一标准阈值进行对比,若响应影响系数Xys≥第一标准阈值,则在数据管控模块(4)中生成第一线路电阻和损耗故障,显示一级预警;
将电池组衰退系数Sts与第二标准阈值进行对比,若电池组衰退系数Stss≥第二标准阈值,则在数据管控模块(4)中生成第二电池组衰退故障,显示二级预警;
将实时负荷系数Fhs与第三标准阈值进行对比,若实时负荷系数Fhs≥第三标准阈值,则在数据管控模块(4)中生成第三负荷风险,显示三级预警;
将环境分析系数HJx与第四标准阈值进行对比,若环境分析系数HJx≥第四标准阈值,则在数据管控模块(4)中生成第四环境风险,显示四级预警;
所述调控模块(5)获取一级预警、二级预警、三级预警和四级预警的时间节点和相对应的位置信息,并生成相对应调控策略,并在GPS地图中突出位置显示。
2.根据权利要求1所述的一种新能源储能电池组充放电安全管理系统,其特征在于:所述预测模块(3)包括第一评估单元(31);
所述第一评估单元(31)用于将响应影响系数Xys与第一标准阈值进行对比,若响应影响系数Xys≥第一标准阈值,则在数据管控模块中生成第一线路电阻和损耗故障,显示一级预警;若响应影响系数Xys<第一标准阈值,则表示响应时间合格;
并由调控模块(5)依据一级预警的时间节点和相对应的位置信息,生成第一调控策略,包括:在电线超过平均电线长度 的位置添加温度传感器,实时测量电线的传输温度,如果检测到电线的传输温度超过安全范围,再次生成一级预警,并提示存在电线长度过长导致的温度问题;
并在电线较长的部分添加信号放大器,用于增强信号的传输强度,根据电线长度和信号放大器的部署,实时调整信号传输速率;在应用了信号放大器和调整传输速率之后,再次检测电线的传输温度,如果二次检测到电线的传输温度超过安全范围,将电线替换为光纤。
3.根据权利要求1所述的一种新能源储能电池组充放电安全管理系统,其特征在于:所述预测模块(3)还包括第二评估单元(32);
所述第二评估单元(32)用于将电池组衰退系数Sts与第二标准阈值进行对比,若电池组衰退系数Sts≥第二标准阈值,则在数据管控模块中生成第二电池组衰退故障,显示二级预警;若电池组衰退系数Sts<第二标准阈值,则表示电池组健康状况合格;
并由调控模块(5)依据二级预警的时间节点和相对应的位置信息,生成第二调控策略,包括:控制调整充电速率,限定用户的快充的充电请求,只保留慢充的充电请求,用于减缓充电速率;或者根据实际需要调整充电电压和电流参数以及维护更换电池组。
4.根据权利要求1所述的一种新能源储能电池组充放电安全管理系统,其特征在于:所述预测模块(3)还包括第三评估单元(33);
所述第三评估单元(33)用于将实时负荷系数Fhs与第三标准阈值进行对比,若实时负荷系数Fhs≥第三标准阈值,则在数据管控模块中生成第三负荷风险,显示三级预警;若实时负荷系数Fhs<第三标准阈值,表示负荷正常,无负荷异常风险;
并由调控模块(5)依据三级预警的时间节点和相对应的位置信息,生成第三调控策略,包括:对电网中的负载进行调度,将部分负载转移到备用电源上,在电池组充电时,启动备用发电机提供额外的电力支持,进而平滑电网负荷高峰曲线;提醒用户调整快充转慢充的充电速率,避免短时间内大量电流注入电网,减缓负荷上升速度。
5.根据权利要求1所述的一种新能源储能电池组充放电安全管理系统,其特征在于:所述预测模块(3)还包括第四评估单元(34);
所述第四评估单元(34)用于将环境分析系数HJx和前缀进行匹配,生成露天环境分析系数L_HJx和室内环境分析系数LN_HJx;
所述第四标准阈值包括第四露天阈值L1和第四室内阈值L2;
所述第四环境风险包括第四露天环境风险和第四室内环境风险;
将露天环境分析系数L_HJx与第四露天阈值L1进行对比,若露天环境分析系数L_HJx≥第四露天阈值L1,则在数据管控模块中生成第四露天环境风险,显示四级一类预警;若露天环境分析系数L_HJx<第四露天阈值L1,则表示露天环境合格;
将室内环境分析系数LN_HJx与第四室内阈值L2进行对比,若室内环境分析系数LN_HJx≥第四室内阈值L2,则在数据管控模块中生成第四室内环境风险,显示四级二类预警;若室内环境分析系数LN_HJx<第四室内阈值L2,表示室内环境合格;
并由调控模块(5)依据四级预警的时间节点和相对应的位置信息,生成第四调控策略,包括:识别四级一类预警后,调整充电功率30%‑50%,在高温超过30°C,在充电桩地址提供冷却设备;调整充电桩的位置,避免暴露在光照下,并向用户推送室内环境充电的建议通知;
识别四级二类预警后,开启冷却或通风设备,调整温度值和湿度值在标准范围内。
6.根据权利要求1所述的一种新能源储能电池组充放电安全管理系统,其特征在于:还包括用户交互模块(6),所述用户交互模块(6)用于将匹配用户账户的目标充电桩中电池组信息,并提供GPS地图和数据管控模块中的一级预警、二级预警、三级预警和四级预警的时间节点以及生成的相对应调控策略的处理报告,并统计定期能源效能报告。