储能系统的失效率确定方法、装置、失效监控系统和设备与流程

本技术涉及储能系统，具体涉及一种储能系统的失效率确定方法、装置、失效监控系统和设备。

背景技术：

1、随着电力电子器件、电池储能技术和控制技术的发展，电力系统中储能系统的电压和容量等级得到不断提升。直挂储能系统技术借鉴传统柔直系统，可实现单机大容量设计；而电网的性能和质量可靠性也对直挂储能系统的失效率提出了更高的要求。

2、目前，确定储能系统的失效率有多种方式，比如，根据多个评价指标的得分计算储能系统的失效率；或者，利用深度学习模型确定储能系统的失效率。

3、但是，上述方式对储能系统失效率的分析不够全面，因此，失效率不够准确。

技术实现思路

1、基于上述问题，本技术提供一种储能系统的失效率确定方法、装置、失效监控系统和设备，能够提高储能系统整体失效率的准确性。

2、第一方面，本技术提供了一种储能系统的失效率确定方法，该方法包括：获取储能系统的环境监测数据和系统监测数据；根据环境监测数据、系统监测数据和预先建立的零部件失效模型，确定储能系统中多个零部件的失效率；根据多个零部件的失效率和预先建立的子系统失效模型，确定储能系统中各储能子模块对应的多个子系统的失效率；其中，子系统失效模型包括多个零部件之间的关联关系；根据各储能子模块对应的多个子系统的失效率和预先建立的整体失效模型，确定储能系统的整体失效率；其中，整体失效模型包括多个储能子模块之间的关联关系。

3、本技术实施例的技术方案中，梳理了储能系统的结构，由零部件到储能子模块的子系统，再到储能系统，逐级推导得到储能系统的整体失效率；并且，推导过程中使用的零部件失效模型充分考虑到运行环境的影响，子系统失效模型和整体失效模型涵盖了零部件、子系统之间的关联关系，使得本技术实施例在确定失效率的过程中，充分考虑到各种因素，从而可以大大提升了储能系统整体失效率的准确性。

4、在一些实施例中，根据环境监测数据、系统监测数据和预先建立的零部件失效模型，确定储能系统中多个零部件的失效率，包括：对于各零部件，获取零部件对应的基础失效率；根据环境监测数据和系统监测数据确定多个修正系数；根据基础失效率、多个修正系数和零部件对应的零部件失效模型，计算零部件的失效率；其中，多个修正系数包括海拔修正系数、温度修正系数、湿度修正系数、负载率修正系数、应力修正系数、累积工作时间修正系数、累积循环次数修正系数、振动和冲击强度修正系数、脏污度修正系数和飞虫数修正系数中的至少两个。本技术实施例的技术方案中，考虑环境因素对储能系统失效率的影响至关重要，因为环境条件如温度、湿度、振动、飞虫害等会显著加速材料老化、磨损和失效过程，忽视这些因素可能导致零部件在实际使用中提前失效，增加维护成本和安全风险。此外，考虑到储能系统的应用场景覆盖广泛，尤其在沙漠、戈壁、荒漠等特殊地理和气候环境中应用较多，这对储能系统的耐高温、耐低温、防沙尘、抗振动等特性提出了较高要求。因此，为了准确全面的描述储能系统的工作剖面，提供了多种修正系数对零部件的基础失效率进行修正，可以提供零部件的失效率的准确性，从而提高储能系统的整体失效率的准确性。

5、在一些实施例中，储能子模块的多个子系统包括功率模块、汇流柜和电柜，汇流柜分别与功率模块和电柜连接；根据多个零部件的失效率和预先建立的子系统失效模型，确定储能系统中各储能子模块对应的多个子系统的失效率，包括：根据多个零部件的失效率、功率模块中的零部件和功率模块对应的子系统失效模型，确定功率模块的失效率；根据多个零部件的失效率、汇流柜中的零部件和汇流柜对应的子系统失效模型，确定汇流柜的失效率；根据多个零部件的失效率、电柜中的零部件和电柜对应的子系统失效模型，确定电柜的失效率。本技术实施例的技术方案中，功率模块对应的子系统失效模型充分考虑了功率模块中各零部件之间的关联关系，汇流柜对应的子系统失效模型充分考虑了汇流柜中各零部件之间的关联关系，电柜对应的子系统失效模型充分考虑了电柜中各零部件之间的关联关系，这样，梳理了储能子模块中各子系统的结构，充分考虑到结构对失效率的影响，使得从零部件的失效率推导出子系统的失效率更为准确，从而提高了储能系统的整体失效率的准确性。

6、在一些实施例中，根据多个零部件的失效率、功率模块中的零部件和功率模块对应的子系统失效模型，确定功率模块的失效率，包括：根据多个零部件的失效率，确定功率模块中各零部件的失效率；其中，功率模块中的零部件包括功率器件、功率电源、水路、叠排、连接排、功率驱动器件、旁路驱动器件、子模块控制板卡、支撑电容和旁路开关中的多种；根据功率模块中各零部件的失效率以及功率模块对应的子系统失效模型，确定功率模块的失效率。本技术实施例的技术方案中，功率模块对应的子系统失效模型充分考虑到功率器件、功率电源、水路、叠排、连接排、功率驱动器件、旁路驱动器件、子模块控制板卡、支撑电容和旁路开关之间的关联关系，并由上述零部件的失效率推导出功率模块的失效率，可以提高功率模块的失效率的准确性，从而提高了储能系统的整体失效率的准确性。

7、在一些实施例中，功率电源包括归属于功率模块的主电源和冗余电源；根据多个零部件的失效率，确定功率模块中各零部件的失效率，包括：根据归属于功率模块的主电源的失效率和冗余电源的失效率，确定功率模块中功率电源的失效率。本技术实施例的技术方案中，考虑到了电源之间的冗余关系，可以提高功率电源的失效率的准确性，从而提高储能子模块中功率模块这个子系统的失效率的准确性，进而提高储能系统的整体失效率的准确性。

8、在一些实施例中，根据多个零部件的失效率、汇流柜中的零部件和汇流柜对应的子系统失效模型，确定汇流柜的失效率，包括：根据多个零部件的失效率，确定汇流柜中各零部件的失效率；其中，汇流柜中的零部件包括结构件、隔离开关、绝缘检测模块、钳位电路、电池管理控制器、开关驱动板、继电器和汇流柜电源中的多种；根据汇流柜中各零部件的失效率以及汇流柜对应的子系统失效模型，确定汇流柜的失效率。本技术实施例的技术方案中，汇流柜对应的子系统失效模型充分考虑到结构件、隔离开关、绝缘检测模块、钳位电路、电池管理控制器、开关驱动板、继电器和汇流柜电源之间的关联关系，并由上述零部件的失效率推导出汇流柜的失效率，可以提高汇流柜的失效率的准确性，从而提高了储能系统的整体失效率的准确性。

9、在一些实施例中，汇流柜电源包括归属于汇流柜的主电源、冗余电源和冗余模块；根据多个零部件的失效率，确定汇流柜中各零部件的失效率，包括：根据归属于汇流柜的主电源的失效率、冗余电源的失效率和冗余模块的失效率，确定汇流柜中汇流柜电源的失效率。本技术实施例的技术方案中，考虑到了电源之间的冗余关系，可以提高汇流柜电源的失效率的准确性，从而提高储能子模块中汇流柜这个子系统的失效率的准确性，进而提高储能系统的整体失效率的准确性。

10、在一些实施例中，根据多个零部件的失效率、电柜中的零部件和电柜对应的子系统失效模型，确定电柜的失效率，包括：根据多个零部件的失效率，确定电柜中各零部件的失效率；其中，电柜中的零部件包括电箱、主控箱、热管理弯路和柜体中的多种；电箱包括电芯、下箱体、换流采样组件和熔断丝中的多种；主控箱包括电柜电源、电池从管理单元、继电器和电流传感器中的多种；根据电柜中各零部件的失效率以及电柜对应的子系统失效模型，确定电柜的失效率。本技术实施例的技术方案中，电柜对应的子系统失效模型充分考虑到电箱、主控箱、热管理弯路和柜体，以及电箱和主控箱中零部件之间的关联关系，并由上述零部件的失效率推导出电柜的失效率，可以提高电柜的失效率的准确性，从而提高了储能系统的整体失效率的准确性。

11、在一些实施例中，电柜电源包括归属于电柜的主电源和冗余电源；根据多个零部件的失效率，确定电柜中各零部件的失效率，包括：根据归属于电柜的主电源的失效率和冗余电源的失效率，确定电柜中电柜电源的失效率。本技术实施例的技术方案中，考虑到了电源之间的冗余关系，可以提高电柜电源的失效率的准确性，从而提高储能子模块中电柜这个子系统的失效率的准确性，进而提高储能系统的整体失效率的准确性。

12、在一些实施例中，根据各储能子模块对应的多个子系统的失效率和预先建立的整体失效模型，确定储能系统的整体失效率，包括：确定储能子模块的供电系统的失效率；其中，供电系统包括功率电源、汇流柜电源和电柜电源；根据储能子模块的供电系统的失效率、功率模块的失效率、汇流柜的失效率和电柜的失效率，确定储能子模块的失效率；根据储能子模块的失效率和整体失效模型，确定储能系统的整体失效率。本技术实施例的技术方案中，对交叉冗余的供电系统进行了单独分析，研究了包含主供电路径和备用供电路径的供电系统的失效率，保证失效率的量化结果不会过于保守，能够最大程度利用储能系统的工作能力。并且，基于储能子模块的失效率推导出储能系统的整体失效率，充分考虑到环境因素、结构因素对失效率的影响，提高了储能系统的整体失效率的准确性。

13、在一些实施例中，该方法还包括：在检测到储能系统的整体失效率不符合预设指标要求的情况下，输出报警信号。本技术实施例的技术方案中，可以检测出储能系统失效率不符合工作要求的情况，及时报警，从而保障储能系统可以安全运行，提高了储能系统的安全性和可靠性。

14、第二方面，本技术还提供了一种储能系统的失效率确定装置，该装置包括：

15、数据获取模块，用于获取储能系统的环境监测数据和系统监测数据；

16、零部件失效率确定模块，用于根据环境监测数据、系统监测数据和预先建立的零部件失效模型，确定储能系统中多个零部件的失效率；

17、子系统失效率确定模块，用于根据多个零部件的失效率和预先建立的子系统失效模型，确定储能系统中各储能子模块对应的多个子系统的失效率；其中，子系统失效模型包括多个零部件之间的关联关系；

18、整体失效率确定模块，用于根据各储能子模块对应的多个子系统的失效率和预先建立的整体失效模型，确定储能系统的整体失效率；其中，整体失效模型包括多个储能子模块之间的关联关系。

19、第三方面，本技术还提供了一种失效监控系统，该失效监控系统包括多个采集器件和计算机设备；

20、采集器件，用于采集环境监测数据或系统监测数据；

21、计算机设备，用于执行如第一方面中任一项的方法。

22、第四方面，本技术还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现第一方面中任一项的方法。

23、第五方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现第一方面中任一项的方法。

24、第六方面，本技术还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面中任一项的方法。