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基于物联网技术的海上风电废旧电池储能系统建模仿真我国海上风能拥有巨大能源潜力，但风能的波动性和随机性使得电网短时间内能量不平衡加剧，缺少针对电网稳定运行和调频要求的储能系统。为此，本项目将物联网“万物互联”的管理功能与大电网进行智能结合，在“双碳”节能环保理念下设计基于物联网技术的海上风电废旧电池储能建模仿真系统。

用风力发电与电池储能、废旧电池梯次利用以及设备在线监测等物联网技术和数字建模的方法，设计适用海上风电场景的储能系统配置方案，基于物联网云计算的运营模式，实现内网、专网环境下，安全可控的实时在线监测、定位追溯，实现海上风电＋储能综合能源系统的高效、节能、安全、环保的一体化管控，推动海上风电储能技术的发展。

项目设计

（1）储能管理平台的设计

利用物联网的智能化管控系统，对风机的电源侧、废旧电池的储能侧与大电网的复合侧进行有效互联，达到能源的高效控制与管理，同时基于物联网的云计算运营等模式与物联网技术对设备的在线监测功能，将储能管控平台进行管控，实现内网、专网环境下，安全可控的实时在线监测、定位追溯。

（2）数据传输技术

利用5G结合能源路由器的物联网信息技术，通过温度、湿度、风力等传感器采集各风机组和储能硬件设备的在线运行数据，实现系统风机组和电池组以及电网之间信息的传输调控，进行物联管控平台大数据分析，监测电能线路中的故障位置和详细信息，识别故障类型判断电能线路运行状态，从而获得电能质量监测结果实现物联网智能化管控。

（3）蓄电池储能系统的数学模型建立

基于谢菲尔提出的 Shepherd 模型来描述风力发电系统中的蓄电池元件模型，同时结合该模型合理地反映蓄电池储能系统的电流和电压变化；进一步引入龙格库塔算法，以蓄电池储能系统的风力发电机仿真为基础，用可变步长的方式对模型进行运算和求解。

（4）储能电池的寿命估算研究

计及电池储能寿命损耗的风光储电站储能配置方案，结合电池储能的综合模型，同时考虑电池储能充放电次数及充放电深度对电池储能寿命影响较大的特点，建立以风光储电站年净收益最大为目标函数的优化配置数学模型；进一步引入脉冲负载条件下的基于雨流计数方法，优化储能电池寿命估计算法模型，提高储能电池寿命估计精度。

（5）电池储能的功率计算方法

计及损耗功率分配优化模型和2.1 VRB 损耗模型，基于 VRB 的工作原理，结合电池储能系统的综合方案，建立等效损耗电路模型，并通过该数学模型体现出 VRB的非线性、时变性等特点，实现对储能系统的分析和精确控制。

（6）基于自适应反演滑模的电池储能系统的能量管理控制技术

结合电池管理系统综合方案，上级通过扩展卡尔曼粒子滤波对电池储能系统的荷电状态进行精确监测和控制，下级应用自适应反演滑模控制跟踪参考信号，实现对电池储能系统的能量波动及负载变化的精确控制。

技术方案

本项目利用物联网的智能化管控系统，实现大电网电源侧、储能侧与复合侧的有效互联，达到能源的高效控制与管理。利用风力发电与电池储能技术、废旧电池梯次利用技术以及设备在线监测技术等物联网技术和数字建模的方法，设计适用于海上风电场景的储能系统配置方案，软件方面实现在内网，专网环境下，安全可控的试试在线监测、定位追溯的储能管理系统。硬件模块，将5G结合能源路由器，使温度、湿度、风力传感器与储能在线监测传感器和大电网复合侧结合，进行大数据分析。建模仿真系统由基本的蓄电池储能系统和基于自适应反演滑模的电池储能系统的能量管理系统组成，在蓄电池储能系统中利用基于谢菲尔提出的 Shepherd 模型来描述风力发电系统中的蓄电池元件模型，来合理地反映蓄电池储能系统的电流和电压变化。同时进一步引入龙格库塔算法，以蓄电池储能系统的风力发电机仿真为基础，用可变步长的方式对模型进行运算和求解；电池储能系统中以风电储电站年净收益最大为目标函数的优化配置数学模型，引入脉冲负载条件下的基于雨流计数方法，优化储能电池寿命估计算法模型，可以提高储能电池寿命估计精度，目的是完成不同寿命电池的组合分配；引入计及损耗功率分配优化模型和2.1 VRB 损耗模型，实现对电池储能系统功率的分析和精确控制；并在上级通过扩展卡尔曼粒子滤波对电池储能系统的荷电状态进行精确监测和控制，下级应用自适应反演滑模控制跟踪参考信号，实现对电池储能系统的能量波动及负载变化的精确控制。

（1）储能管理平台

利用物联网的智能化管控系统，对风机的电源侧、废旧电池的储能侧与大电网的复合侧进行有效互联，达到能源的高效控制与管理，同时基于物联网的云计算运营等模式与物联网技术对设备的在线监测功能，将储能管控平台进行管控，实现内网、专网环境下，安全可控的实时在线监测、定位追溯。

基于物联感控技术的通用物联网解决方案，以物联网、大数据、云计算等技术为支持，以“基础设施设备物联化、供水时空信息互联化、运营管理服务协同化”为特点，使用云智感知平台互联网整体解决方案，形成感知服务、基础设施服务、数据服务、平台服务、应用服务及数据监测服务等能力。将储能管控平台分为以下六层：

1、物联感知层：利用物联网等信息技术，通过各类视频监控、传感、射频识别、条形码设别、二维码识别等方式，按通用的标准协议，把相关感知端与云中心相连接，进行信息交换和通信，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，为相关信息化应用提供前端基础数据支撑。

2、基础设施层：包括机房动力与环境、计算资源池、存储资源池、网络资源池、虚拟化服务，为上层服务提供云计算基础支撑服务。

3、基础平台层：捷联基础平台提供通用的配置化服务，为上层应用提供数据支撑服务。

4、平台服务层：以捷联基础平台提供的配置化服务，通过配置化方式实现营业服务的开发。

5、应用服务层：通过配置化的方式，实现数据的在线监测、联动报警、数据分析、电子看板及综合管理等服务。

6、展示服务层：提供可以适配不同终端的展示服务，包括采用响应式布局、可配置化、多模态（拖曳式布局、三维可视化）展示。

（2）数据传输技术

1.能源路由器

能源路由器可以实现能源载体的输入、输出、转换、存储，实现不同能源形式的互联互补、生产与消费环节的有机贯通，实现不同特征能源流的融合。在海上风机组和储能硬件上，能源路由器可以支持能源网络实现互联，具体的转换技术中，除了功率之外，还增加了一个信息流，这样在物联网中能够恰当的发挥自身的作用。对于一个局部能源网络，为了不引起系统范围内的影响，必须维持其接口处的电压和电流水平，例如维持与外界的功率（有功、无功）交换。