[发明专利]一种变电站UPS用阀控式密封铅酸蓄电池状态估计与预测方法

摘要

一种变电站UPS用阀控式密封铅酸蓄电池状态估计与预测方法，涉及设备可靠性领域。本发明是为了解决现有的对蓄电池管理的方法导致电力系统运行的可靠性差，并且对蓄电池健康状况的维护性差的问题。本发明从变电站UPS串联电池组中，选取蓄电池单体进行检测，对该蓄电池建立蓄电池的电化学模型，根据里兹近似方法，给定蓄电池负荷电流，获得蓄电池输出电压，向电化学模型输入同样的DST工况及结合遗传算法调整参数集，使得电化学模型输出电压值等于实际测得的蓄电池输出电压Vcell值，获得此时的蓄电池内部的参数集，仿真任意充放电电流Id条件下的蓄电池端电压曲线，从而完成对蓄电池状态的估计与预测。它用于对蓄电池内部状态进行预测。

主权项

1.一种变电站UPS用阀控式密封铅酸蓄电池状态估计与预测方法，它包括以下步骤：步骤一、从变电站UPS串联电池组中，选取蓄电池单体进行检测，对该蓄电池建立蓄电池的电化学模型，步骤二、根据里兹近似方法，对步骤一中的蓄电池的电化学模型进行离散化，给定蓄电池负荷电流，获得蓄电池输出电压，步骤三、选取步骤一中的蓄电池的电化学模型内的参数集初值，向电化学模型输入同样的DST工况及结合遗传算法调整参数集，使得电化学模型输出电压值等于实际测得的蓄电池输出电压V_cell值，获得此时的蓄电池内部的参数集，从而获得实际蓄电池内部状态的反映，步骤四、采用步骤一和步骤二中的电化学模型及数值算法，采用步骤三得到的实际电池参数集，仿真任意充放电电流Id条件下的蓄电池端电压曲线，进而计算得到蓄电池的放电容量Q、瞬时放电功率P和放电时间td，从而完成对蓄电池状态的估计与预测；其特征在于，步骤一中，建立蓄电池的电化学模型为：电解液物质守恒：式中，c为电解液浓度，Deff为有效扩散系数，F为法拉第常数，j为电流密度，ε为电解液体积分数，a为电极的界面面积，对于正极a2＝3‑2t+，对于负极a2＝1‑2t+，其中t+为氢离子的传递数；电解液电荷守恒：式中，κ^eff为有效离子电导率，为有效扩散电解质，φ_e为液相电势，i_dl为双层电容体积平均电流；双层电容体积平均电流idl：式中，adl为双层电容面积，Cdl为双层电容容量，φs为固相电势，t为时间；电流密度的线性化B‑V方程：其中，i₀为交换电流密度，c_ref为参考H⁺浓度，α_a为阳极迁移系数，α_c为阴极迁移系数，R为通用气体常数，γ为B‑V方程中的指数，为液相平均浓度，T为热力学温度；η为过电势，简化起见，对进行线性化，φ_sp为正极固相电势，φ_sn为负极固相电势；正极输入电流方程：式中，A为电池横截面积，L1为正极与隔膜的坐标边界；负极输入电流方程：式中，L2为负极与隔膜的坐标边界，L为电池厚度；边界方程：其中x＝0，x＝L(公式7)，其中x＝L₁，x＝L₂(公式8)，其中x＝L₁，x＝L₂(公式9)，式中，κ^eff为有效离子电导率，为有效扩散电解质系数，D^eff为扩散系数。