數智化技術構建儲能新生態

　　一年之計在于春，年年好景在于“新”。這個春天，“新質生產力”成為中國經濟社會發展中澎湃的新動能。

　　4月24日至25日，一場以“產研協同、共促發展”為主題的儲能行業數字化智能化技術創新成果交流會在南網儲能惠州抽水蓄能電站舉行，來自華為、阿里等近50家國內知名企業的120多名專家學者匯聚于此，加快新一代信息技術創新成果轉化，共謀產業合作良機。

　　據悉，南網儲能現場展示了自主可控大型抽水蓄能機組數智調速系統、抽水蓄能多廠站集控系統關鍵技術、蓄能地下廠房水輪機層智能巡檢機器人、智慧電廠綜合解決方案、藍牙空間智能感知系統等17項科技創新成果。

　　數字賦能設備“智”造

　　助力實現高水平科技自立自強

　　2024年3月，國務院印發《推動大規模設備更新和消費品以舊換新行動方案》，大力推動生產設備更新和技術改造。近日，我國抽水蓄能領域的首套全國產化核心控制系統在改造機組上安全運行超過25000小時，首個人工智能數據分析平臺版本更新上線，機組遠程集中控制模式深化應用，促進抽水蓄能產業向高端化、智能化、綠色化發展。

　　“如果抽水蓄能機組是一臺汽車，數智調速系統就是‘變速箱’，是機組的核心控制設備，直接影響機組發電的可靠性和電網運行的穩定性。”南網儲能修試分公司副總經理鞏宇表示，這套國產數智調速器系統通過運行4500多個小時、啟動1800余次的實用檢驗，性能穩定可靠。新設備較進口設備功耗減少50%、啟動速度提高20%。

　　設備更新的推進得益于科研攻關的成功。抽水蓄能成套核心控制系統由計算機監控、調速、勵磁、繼電保護等四個子系統組成，被譽為抽水蓄能電站的“大腦”，涵蓋206種設備、近12萬個元件。以前，這套系統的關鍵部件依賴進口，核心功能優化存在“盲區”，“卡脖子”問題凸顯。2021年2月，南方電網選取廣州、惠州兩座抽水蓄能電站為平臺，同時啟動四個子系統研制的技術攻關。2023年7月，新研制的國產化抽水蓄能控制子系統先后完成對機組原系統的更新替換。“整套系統關鍵技術達到國際領先水平，實現重大技術創新40項，21項技術填補國內空白。不僅是調速器系統，其他三個子系統的設備更新工作也在同步推進，新設備已通過2500次啟動、25000小時的實地運行檢驗，標志著創新成果進入了產業化應用的新階段。”鞏宇介紹說。

　　據了解，按照“1臺機組1套系統”估算，整套抽水蓄能“國產大腦”的市場容量將達到2500套，市場規模將超過370億，推廣應用空間廣闊。

　　除了自主研制核心控制系統的推廣應用，鞏宇創新工作室團隊近日還取得了其他的“新收獲”。就在不久前，我國首個抽水蓄能人工智能數據分析平臺2.0新版本“上線”運行，人工智能賦能抽水蓄能機組運維工作的力度正不斷加大。新版本的算法體系更加豐富，算力更加高效，能夠對機組進行實時的“性能體檢”。

　　“借助抽水蓄能人工智能大數據分析平臺，我們能夠足不出戶地掌握設備健康狀況，90%的巡檢工作實現‘機器代人’，還能科學減少機組停電檢修時間，每年可創造經濟效益約1760萬元。”作為團隊主要成員的南網儲能修試分公司自動化檢修部總經理楊銘軒說。

　　近年來，南方電網公司積極研究探索深化數字化綠色化協同、推動構建新型電力系統和新型能源體系，高質量推進數字化轉型和數字電網建設。抽水蓄能人工智能數據分析平臺是南網儲能公司歷時8年打造的我國首個抽水蓄能電站群設備狀態大數據智能分析系統，是南方電網公司數字化轉型在儲能領域的縮影。該平臺投運以來，成果經中國水力發電工程學會院士專家組鑒定，獲最高評價“國際領先”，入選國家能源互聯網產技聯盟能源數字化示范工程，獲中國水力發電科技進步獎。

　　依托項目搭建實證平臺

　　推動新型儲能產業集群高質量發展

　　今年的《政府工作報告》首次將發展新型儲能寫進其中。隨著我國風電、光伏等間歇性、波動性清潔能源大規模、高比例接入電網，新型儲能也同步進入加速規模化快速發展的“快車道”。近年來，南網儲能聚焦新型儲能技術發展的前沿領域，搭建技術路線應用的實證平臺，以項目應用為牽引，統籌科技攻關、試驗驗證、工程應用等各個環節，促進產業鏈向高端延伸。

　　2023年12月，我國新型儲能領域國家制造業創新中心在廣州成立。該中心由南方電網公司組織，聯合大唐集團、華電集團、國家能源集團、南網儲能、億緯鋰能等13家新型儲能上下游龍頭企業，圍繞電化學儲能、機械儲能、超導儲能、熱儲能、氫儲能等新型儲能五大領域，聚焦大容量、高安全、長壽命、高效率的規模化儲能裝備和技術攻關，實現儲能關鍵核心技術的開發、示范應用和商業推廣。

　　佛山南海，有著“中國氫能之都”的美譽，這里聚焦有150多家氫能企業和機構，涵蓋氫能上中下游全產業鏈，投資規模超過600億元。2024年1月3日，南網儲能佛山寶塘電網側獨立電池儲能站(以下簡稱“寶塘儲能站”)投入運行，裝機規模為300兆瓦/600兆瓦時。這是粵港澳大灣區規模最大的儲能電站，也是我國一次性建成最大的電網側獨立儲能電站，直接提高廣東在運新型儲能總量約20%。按照每天“兩充兩放”測算，寶塘儲能站每年可向粵港澳大灣區輸送4.3億度清潔電能，滿足20萬戶居民的用電需求，減少二氧化碳排放30萬噸。

　　而不同于一般新型儲能電站的是，這個電站是一座因技術創新而聞名的“明星工程”。電站聚焦鋰電池的電芯性能、熱管理、結構連接3大技術領域，搭配組合不同技術方式，形成了9條技術路線，各路線裝機規模從5兆瓦到75兆瓦不等。這相當于把9座不同技術特點的中型規儲能電站聚合到一起，形成一個技術性能對比的“大擂臺”。

　　“當前，廣東正加快將新型儲能打造為萬億級的戰略性支柱產業，我們投資十幾億元搭建這樣一個實證平臺，能夠針對全省不同的新型儲能應用場景，為產業創新發展遴選出最優技術方案。”南網儲能科技公司董事長汪志強表示。

　　在我國首個兆瓦級鋰離子電池儲能站——深圳寶清電池儲能站，2021年3月，一套容量為2兆瓦/8兆瓦時的磷酸鐵鋰動力電池梯次利用系統在站內正式投用。這套系統由80臺大巴和76臺小轎車報廢拆卸的12.2萬個電池單體連接而成，電池單體剩余容量約80%，剩余使用壽命約5年，把約1200萬度的退役電池潛能聚集到了一起。電池轉換效率在89%至94%之間，達到了新儲能電池的90%以上，完全滿足虛擬電廠對分布式儲能系統的接入要求。

　　除了為電網供電，該系統還與站內光儲充電樁系統相連，與光伏充儲放電進行配合互補，實現了汽車“退役電池”給“在運電池”的充電，也能夠保障充電樁系統更加可靠地接入虛擬電廠。

　　2023年12月，南網儲能公司牽頭承擔的國家重點研發計劃“鋰離子電池儲能系統全壽命周期應用安全技術”項目參加全國第一屆能源電子產業創新大賽暨第二屆先進儲能技術創新挑戰賽，其中《儲能系統電池火災液氮滅火抑爆技術》獲得“集成創新一等獎”，《基于老化機理的電池壽命預測方法》獲得“壽命預測一等獎”。

　　產學研用深度融合

　　科技成果從“書架”走向“貨架”

　　近年來，南網儲能公司聚焦提高企業核心競爭力和增強核心功能這兩個途徑，切實發揮好中央企業在建設現代化產業體系、構建新發展格局中的科技創新、產業控制、安全支撐作用，自主創新能力不斷提升，初步構建全域全鏈創新生態體系，研發投入大幅提升，科技成果轉化收入實現質的飛躍，先后承擔6項國家級重大科研項目，攻克抽蓄機組成套開關設備(GCB)國產化難題，實現40萬千瓦級抽蓄機組國產化，獲評“科創中國”產學研協作類創新基地。

　　近年來，隨著抽蓄工程爆發式增長和數字化轉型的需要，智慧基建成為發展趨勢，面對工程現場需要更加靈活的算力和電力支持，南網儲能公司研發團隊給出了破題答案。

　　高溫、高濕、強風、強降雨，抽水蓄能電站建設現場面臨的自然條件通常非常惡劣，爆破作業產生的劇烈震動及大量灰塵對現場的IT設備造成極大的威脅。為保證各類設備在惡劣環境下能夠可靠工作，南網儲能信通公司研發團隊設計了一種IT收容設備，將算力需要的服務器、網絡集成，封裝在一個機柜里，連接現場電源即能實現配電輸出、網絡供應、溫濕度調節，遠程監測控制、本地管理等功能，使邊緣算力一體化收容平臺給基建現場各數字化系統提供穩定的算力支持。

　　隨著科技進步和智能化的發展，工地用電管理也迎來了智慧化的革新。為加強施工現場臨時用電管理，南網儲能建管公司研發團隊從配電箱保護零線、漏電電流、緊急斷電、遠程監控等技術手段入手，開展了智能配電箱關鍵技術的研發。2022年8月，國內首個具有狀態感知和遠程監控功能的智能配電箱成功面世，研發團隊率先研發了抗干擾、高精度配電箱保護零線電氣連接有效性檢測和漏電電流檢測技術，實現了融合定位和遠程監控功能，是我國智能配電箱設計、生產核心技術上取得的重大突破。

　　“這款智能配電箱采用耐候性強的材料制造，內部設計符合多項安全接線要求;集成了高效自動測量系統，能夠實時測量接地電阻和漏電斷路器狀態;集成定位技術，具備信息傳輸和聯網功能，實現數據實時上傳;同時配備了聲光報警系統，并有一鍵斷電功能。”南網儲能公司創新與數字化部總經理王勇介紹說。“這是真正意義上的‘智能’配電箱，安全可靠性經鑒定達到國際領先水平。”截至目前，這款智能配電箱已累計銷售1500多臺，相關成果已寫入《水電水利工程臨時施工用電安全技術規范》，為國內水電行業施工用電管理提供了示范，該成果可廣泛運用于水電水利、能源電力、房屋建筑、道路橋梁等多個領域的生產和基建現場。

　　“換了南網儲能公司生產的智能配電箱，有針對性地解決了問題隱患，用電更規范、更放心、更安全了!”“南網儲能公司的智能配電箱，可以實時監控用電安全、運行能耗等各項數據，運維檢修工作更加高效便捷，沒有網絡也能用!”在配電箱使用回訪中，智能配電箱憑“聰明”“安全”在廣西南寧抽水蓄能電站自流排水洞、貴港抽水蓄能電站水電十四局等施工現場“出圈”，得到市場一致認可。

　　文丨中國能源報 馮舒敏