基于闭环控制的储能电站电池热失控精准抑制方法、系统、存储介质及设备与流程

本发明涉及电力储能系统安全，具体为基于闭环控制的储能电站电池热失控精准抑制方法、系统、存储介质及设备。

背景技术：

1、本发明随着双碳目标的推进，锂离子电池储能电站规模日益增大。然而，储能电站具有电池簇高密度堆叠、高压直流汇流及空间密闭等特点。现有的安全监测手段通常采用分布式光纤测温（dts）或离散热电偶，dts的空间分辨率通常在米级，难以精准定位到具体的电芯模组，且响应速度慢。

2、在抑制手段上，传统的全淹没式七氟丙烷灭火系统难以渗透进电池包内部，且冷却能力不足，极易导致复燃。液氮作为一种高效冷却介质被引入，但若控制不当，液氮的气化膨胀（体积膨胀比约1:696）会导致密闭集装箱超压爆裂。此外，液氮喷射后的极低温度会对传感器造成“冷冲击”，导致反馈数据失效，无法实现有效的闭环控制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于闭环控制的储能电站电池热失控精准抑制方法、系统、存储介质及设备，以解决上述背景技术提出的现有技术中出现的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于闭环控制的储能电站电池热失控精准抑制方法,其特征在于，包括：

3、s1感知检测：利用光频域反射技术实时采集储能电池簇内部传感器的瑞利散射信号，基于预设的静态拓扑映射解析出模组级的实时温度场分布；

4、s2多维决策：基于s1解析出的实时温度场计算产热率并结合特征气体浓度进行多维特征融合分析，同时采用差分时空分析算法进行簇间横向对比，生成包含目标位置信息的热失控抑制指令；

5、s3协同执行：响应于s2输出的抑制指令，切断故障回路，并基于拓扑数据库匹配结果，对目标电池簇执行大流量液氮喷射，对邻接电池簇执行协同隔离喷射，同时联动泄压装置维持箱内压力平衡；

6、s4闭环反馈：在喷射执行后，启用传感器消隐机制滤除冷冲击干扰，随后进入基于滞环控制逻辑的监测阶段，根据温度回升趋势动态调节脉冲补喷策略，直至热失控状态解除。

7、优选的，s1中预设的静态拓扑映射为集装箱(container)、电池簇(rack)、模组(module)和光纤位置(fiber)构建的四级静态拓扑映射表；

8、实时温度场分布通过ofdr解调设备以毫米级空间分辨率获取沿光纤分布的温度数据，并通过静态映射表将光信号频移精准定位至物理模组坐标。

9、优选的，四级静态拓扑映射表的构建公式为如下：

10、map_key = container_id + rack_id + module_id

11、value = {start_fiber, end_fiber}

12、{map_key1：value1，map_key2：value2，...}。

13、优选的，s2中多维特征融合分析具体包括如下：

14、建立基于绝热温升模型的hgr计算公式，当估算的产热率超过预设阈值时，判定为内部短路早期阶段；

15、实时计算当前电池簇与同一集装箱内其他电池簇的相对温差,偏离群体平均水平超过设定值时，触发预警；

16、当满足以下逻辑时触发抑制指令，公式为如下：

17、]}；

18、式中，、、分别为产热率、特征气体浓度和温升速率的阈值。

19、优选的，hgr计算公式为如下：

20、；

21、式中，hgr为电池内部产热量；cp为热失控电池比热容；m为热失控电芯质量；dt/dt为电池温升速率；h为对流换热系数；a为电池有效散热面积；t为电池实时温度；tamd为环境温度。

22、优选的，计算公式为如下：

23、；

24、式中，为目标簇与相邻簇的相对温差；ti为目标簇的温度；tjn为相邻簇n的温度。

25、优选的，s3具体包括如下：

26、s31：解析抑制指令中的逻辑地址，锁定发生热失控的目标簇及其物理位置相邻的相邻簇；

27、s32：对目标簇开启全开模式进行连续强效降温；对相邻簇采用脉宽调制（pwm）方式控制电磁阀开闭占空比，形成低温隔离带阻断热蔓延；

28、s33：在液氮电磁阀开启的同时，同步控制电动泄压阀或防爆风机开启，通过实时计算液氮气化膨胀体积动态调节泄压口开度。

29、优选的，s31中解析抑制指令中的逻辑地址通过定位传感器异常区段；

30、根据静态映射表判断该区段所属的集装箱编号、簇编号、模组编号。

31、优选的，s32中脉宽调制（pwm）方式控制电磁阀开闭占空比包括：

32、以2min为一喷射间隔，喷射10min，停止2min，再喷射10min，直至目标簇喷射完成。

33、优选的，切断故障回路的通信架构为iec61850通信协议，利用goose报文直接向储能变流器发送停机指令，实现毫秒级故障切断。

34、优选的，s4中在液氮喷射结束后的预设时间窗口内，系统自动屏蔽ofdr温度数据，以避免液氮急冷导致的瑞利散射信号失真造成误判；

35、设定温度上限阈值和下限阈值，当消隐结束后，若监测温度回升至则触发脉冲补喷，直至温度降低至以下，防止复燃震荡。

36、优选的，系统自动屏蔽ofdr温度数据步骤包括：

37、立即记录喷射指令发出前一时刻（t-1）的ofdr温度采样值tlast；

38、在tblanking时间窗口内，在逻辑运算中主动丢弃（discard）该时段内的实时解调结果，并将系统反馈温度tfeedback强制锁定为tlast。滤除因光纤材料在极低温下发生非线性收缩和微弯损耗所导致的异常频移信号。

39、当计时器耗尽后，系统读取当前光信号的信噪比（snr）；若光信号的信噪比高于预设的质量阈值（如 15db），表明光纤已从热冲击中恢复物理稳定性，系统自动解除数据保持，恢复实时温度treal_time的输出，并进入滞环控制逻辑判断是否需要进行脉冲补喷。

40、一种系统，用于上述的基于闭环控制的储能电站电池热失控精准抑制方法，包括：

41、集装箱，所述集装箱内安装有电池簇；

42、传感器，所述传感器沿每组电池表面布设；

43、陶瓷插芯，所述陶瓷插芯用于所述传感器高压绝缘封装；

44、ofdr解调设备，所述ofdr解调设备与传感器连接，用于接收传感器的反馈信号；

45、决策单元，所述决策单元通过iec61850mms协议从scada系统获取环境数据，结合ofdr温度数据进行计算；

46、液氮喷射装置，所述液氮喷射装置接收决策单元的抑制指令并对目标电池簇和/或相邻电池簇降温。

47、优选的，传感器为聚酰亚胺涂覆特种光纤。

48、一种电子设备，所述设备包括：

49、至少一个处理器；以及

50、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

51、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的基于闭环控制的储能电站电池热失控精准抑制方法。

52、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现上述的基于闭环控制的储能电站电池热失控精准抑制方法。

53、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

54、本发明通过采用工业级光频域反射技术结合高压绝缘封装，实时采集电池簇内模组级温度及温升速率，并建立静态拓扑映射；基于多维特征融合诊断与横向簇间比较逻辑，判定热失控风险并生成抑制请求；在执行阶段，通过iec 61850协议联动pcs停机，同时控制液氮管网对故障簇进行大流量喷射、对邻近簇进行脉冲隔离，并联动泄压阀平衡箱内压力；抑制后进入浸没式监测模式，基于温度回升速率动态触发脉冲补喷。解决了传统消防手段在密闭集装箱内冷却能力不足及次生高压风险问题，实现了热失控的主动精准阻断与防复燃。