蓄電池在線監測的目的和意義

蓄電池在線監測的實施具有如下的必要性：

1、可有效地解決蓄電池從采購、保管、投入運行直到報廢中存在的管理困難的問題。

2、“智慧電池"是構建“智能電網"的一個組件，通過電池信息的互通互連，可以有效提高電網的安全性與可靠性。

3、 可以在準確分析電池狀態的基礎上，利用電池劣化的機理，從根本上減輕或消除電池劣化的主要因素，能有效提高電池運行的安全性和可靠性，顯著提高電池的使用壽命。

    目前，電力系統變電站操作電源、通信電源、機房UPS，以及儲能電站、光伏電站、通訊基站、電動汽車，都大量使用蓄電池作為后備電源系統。這些蓄電池從采購、庫房存放、投入使用、運行維護，到報廢收回，都會消耗大量的人力、物力和財力。在電池全生命周期的各個階段，電池的SOH、SOC、剩余壽命影響因素眾多，還沒有一個清晰的數學模型，現有測試技術檢測電池的SOH、SOC、剩余壽命還很困難，這些關鍵數據對設備使用者和管理者來講還是“黑箱"，使用者對電池的當前狀態數據如溫度、電壓、內阻、SOC、SOH、剩余壽命等信息，以及電池的歷史數據如生產日期、充放電次數等信息，難以獲得甚至無法獲得，從而產生安全隱患。

    蓄電池在線監測管理系統針對變電站蓄電池更換配組困難、現有電池監測技術接線多、安裝維護困難、電池運行可靠性低、壽命短等問題，采用物聯網技術與大數據技術，為每節電池裝上“大腦"，將傳統電池升級為“智慧電池"，從而實現對蓄電池的全生命周期管理。

 “智慧電池"具有如下特征：（1）記錄功能：芯片記錄有電池的ID信息、當前狀態信息和歷史信息。（2）通訊接口：通過載波通信技術及標準的通信協議，實現了電池信息的互通互聯。（3）自動檢測、診斷、在線維護功能：采用*的電池測試技術及專家系統，分析電池當前的狀態，并自動對電池進行在線維護，提高電池運行安全可靠性，延長其使用壽命。詳細描述如下：

（1）記錄功能

電池監測模塊作為電池的“大腦"，不但記錄了電池型號、生產廠家、生產日期等ID信息，還記錄了電池當前電壓、內阻、SOC、SOH等的當前狀態信息以及累計放電次數、累計放電量等歷史信息。這樣，在蓄電池采購、保管、投入運行直到報廢的各個環節，都可以極為方便地讀取到這些信息。然后，再利用大數據、云計算技術，實現對蓄電池全壽命周期的監控管理，可顯著地降低電池的管理成本，并可使電池的管理運用水平上一個新的臺階。

（2）通訊接口

利用電池本體及連線，應用電力線載波技術，采用OFDM-PRIME協議，實現了電池信息的互通互聯。

（3）自動檢測、診斷、在線維護功能

采用*的多頻點交流放電蓄電池測試技術，根據Thevenin電池模型來在線辨識蓄電池的狀態參數（如歐姆電阻、極化電阻、極化電容等），應用基于量子遺傳優化的神經網絡算法及卡爾曼濾波為基礎的專家系統，來分析電池的SOH、SOC，從而確定電池當前的工作狀態。在這個基礎上，可以自動對蓄電池進行在線維護：在智能控制器的控制下，當SOC不足時自動對蓄電池進行充電；極化電阻過高時，自動對蓄電池進行放電；SOH不足時，自動對蓄電池進行活化。通過對蓄電池自動維護，可以補償電池自放電的不均衡性，從而避免了部分電池由于*處于過充狀態而產生失水，也可以避免部分電池由于*處于欠充狀態而產生硫酸鹽化的現象。這樣，可以顯著地提高運行的安全性和可靠性，延長蓄電池的使用壽命。

該系統不但可應用于電力變電站操作電源、控制電源蓄電池以及機房UPS蓄電池的全生命周期管理，而且還可應用于儲能電站、光伏電站、通訊基站、電動汽車等各類蓄電池的全生命周期管理。這將為蓄電池的應用管理帶來革命性的變化，產生巨大的經濟效益。項目既適用于新型“智慧電池"，也可通過加裝監測模塊將傳統電池改造成“智慧電池"。項目推廣后，每年將帶來數十億元的直接經濟效益，并有力地促進了多個行業的產業升級，產生無法估量的社會效益。