數(shù)智化技術(shù)構(gòu)建儲能新生態(tài)

　　一年之計在于春，年年好景在于“新”。這個春天，“新質(zhì)生產(chǎn)力”成為中國經(jīng)濟社會發(fā)展中澎湃的新動能。

　　4月24日至25日，一場以“產(chǎn)研協(xié)同、共促發(fā)展”為主題的儲能行業(yè)數(shù)字化智能化技術(shù)創(chuàng)新成果交流會在南網(wǎng)儲能惠州抽水蓄能電站舉行，來自華為、阿里等近50家國內(nèi)知名企業(yè)的120多名專家學者匯聚于此，加快新一代信息技術(shù)創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化，共謀產(chǎn)業(yè)合作良機。

　　據(jù)悉，南網(wǎng)儲能現(xiàn)場展示了自主可控大型抽水蓄能機組數(shù)智調(diào)速系統(tǒng)、抽水蓄能多廠站集控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)、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(tǒng)等17項科技創(chuàng)新成果。

　　數(shù)字賦能設備“智”造

　　助力實現(xiàn)高水平科技自立自強

　　2024年3月，國務院印發(fā)《推動大規(guī)模設備更新和消費品以舊換新行動方案》，大力推動生產(chǎn)設備更新和技術(shù)改造。近日，我國抽水蓄能領(lǐng)域的首套全國產(chǎn)化核心控制系統(tǒng)在改造機組上安全運行超過25000小時，首個人工智能數(shù)據(jù)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(chǎn)業(yè)向高端化、智能化、綠色化發(fā)展。

　　“如果抽水蓄能機組是一臺汽車，數(shù)智調(diào)速系統(tǒng)就是‘變速箱’，是機組的核心控制設備，直接影響機組發(fā)電的可靠性和電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。”南網(wǎng)儲能修試分公司副總經(jīng)理鞏宇表示，這套國產(chǎn)數(shù)智調(diào)速器系統(tǒng)通過運行4500多個小時、啟動1800余次的實用檢驗，性能穩(wěn)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(guān)的成功。抽水蓄能成套核心控制系統(tǒng)由計算機監(jiān)控、調(diào)速、勵磁、繼電保護等四個子系統(tǒng)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(tǒng)的關(guān)鍵部件依賴進口，核心功能優(yōu)化存在“盲區(qū)”，“卡脖子”問題凸顯。2021年2月，南方電網(wǎng)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(tǒng)研制的技術(shù)攻關(guān)。2023年7月，新研制的國產(chǎn)化抽水蓄能控制子系統(tǒng)先后完成對機組原系統(tǒng)的更新替換。“整套系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平，實現(xiàn)重大技術(shù)創(chuàng)新40項，21項技術(shù)填補國內(nèi)空白。不僅是調(diào)速器系統(tǒng)，其他三個子系統(tǒng)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(chuàng)新成果進入了產(chǎn)業(yè)化應用的新階段。”鞏宇介紹說。

　　據(jù)了解，按照“1臺機組1套系統(tǒng)”估算，整套抽水蓄能“國產(chǎn)大腦”的市場容量將達到2500套，市場規(guī)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(tǒng)的推廣應用，鞏宇創(chuàng)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(shù)據(jù)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?qū)C組進行實時的“性能體檢”。

　　“借助抽水蓄能人工智能大數(shù)據(jù)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(xiàn)‘機器代人’，還能科學減少機組停電檢修時間，每年可創(chuàng)造經(jīng)濟效益約1760萬元。”作為團隊主要成員的南網(wǎng)儲能修試分公司自動化檢修部總經(jīng)理楊銘軒說。

　　近年來，南方電網(wǎng)公司積極研究探索深化數(shù)字化綠色化協(xié)同、推動構(gòu)建新型電力系統(tǒng)和新型能源體系，高質(zhì)量推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型和數(shù)字電網(wǎng)建設。抽水蓄能人工智能數(shù)據(jù)分析平臺是南網(wǎng)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(tài)大數(shù)據(jù)智能分析系統(tǒng)，是南方電網(wǎng)公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型在儲能領(lǐng)域的縮影。該平臺投運以來，成果經(jīng)中國水力發(fā)電工程學會院士專家組鑒定，獲最高評價“國際領(lǐng)先”，入選國家能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)技聯(lián)盟能源數(shù)字化示范工程，獲中國水力發(fā)電科技進步獎。

　　依托項目搭建實證平臺

　　推動新型儲能產(chǎn)業(yè)集群高質(zhì)量發(fā)展

　　今年的《政府工作報告》首次將發(fā)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(guī)模、高比例接入電網(wǎng)，新型儲能也同步進入加速規(guī)模化快速發(fā)展的“快車道”。近年來，南網(wǎng)儲能聚焦新型儲能技術(shù)發(fā)展的前沿領(lǐng)域，搭建技術(shù)路線應用的實證平臺，以項目應用為牽引，統(tǒng)籌科技攻關(guān)、試驗驗證、工程應用等各個環(huán)節(jié)，促進產(chǎn)業(yè)鏈向高端延伸。

　　2023年12月，我國新型儲能領(lǐng)域國家制造業(yè)創(chuàng)新中心在廣州成立。該中心由南方電網(wǎng)公司組織，聯(lián)合大唐集團、華電集團、國家能源集團、南網(wǎng)儲能、億緯鋰能等13家新型儲能上下游龍頭企業(yè)，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(lǐng)域，聚焦大容量、高安全、長壽命、高效率的規(guī)模化儲能裝備和技術(shù)攻關(guān)，實現(xiàn)儲能關(guān)鍵核心技術(shù)的開發(fā)、示范應用和商業(yè)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(yè)和機構(gòu)，涵蓋氫能上中下游全產(chǎn)業(yè)鏈，投資規(guī)模超過600億元。2024年1月3日，南網(wǎng)儲能佛山寶塘電網(wǎng)側(cè)獨立電池儲能站(以下簡稱“寶塘儲能站”)投入運行，裝機規(guī)模為300兆瓦/600兆瓦時。這是粵港澳大灣區(qū)規(guī)模最大的儲能電站，也是我國一次性建成最大的電網(wǎng)側(cè)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(qū)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(shù)創(chuàng)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(jié)構(gòu)連接3大技術(shù)領(lǐng)域，搭配組合不同技術(shù)方式，形成了9條技術(shù)路線，各路線裝機規(guī)模從5兆瓦到75兆瓦不等。這相當于把9座不同技術(shù)特點的中型規(guī)儲能電站聚合到一起，形成一個技術(shù)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(zhàn)略性支柱產(chǎn)業(yè)，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(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展遴選出最優(yōu)技術(shù)方案。”南網(wǎng)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(tǒng)在站內(nèi)正式投用。這套系統(tǒng)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(zhuǎn)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(tǒng)的接入要求。

　　除了為電網(wǎng)供電，該系統(tǒng)還與站內(nèi)光儲充電樁系統(tǒng)相連，與光伏充儲放電進行配合互補，實現(xiàn)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(tǒng)更加可靠地接入虛擬電廠。

　　2023年12月，南網(wǎng)儲能公司牽頭承擔的國家重點研發(fā)計劃“鋰離子電池儲能系統(tǒng)全壽命周期應用安全技術(shù)”項目參加全國第一屆能源電子產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新大賽暨第二屆先進儲能技術(shù)創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽，其中《儲能系統(tǒng)電池火災液氮滅火抑爆技術(shù)》獲得“集成創(chuàng)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(chǎn)學研用深度融合

　　科技成果從“書架”走向“貨架”

　　近年來，南網(wǎng)儲能公司聚焦提高企業(yè)核心競爭力和增強核心功能這兩個途徑，切實發(fā)揮好中央企業(yè)在建設現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系、構(gòu)建新發(fā)展格局中的科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)控制、安全支撐作用，自主創(chuàng)新能力不斷提升，初步構(gòu)建全域全鏈創(chuàng)新生態(tài)體系，研發(fā)投入大幅提升，科技成果轉(zhuǎn)化收入實現(xiàn)質(zhì)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(guān)設備(GCB)國產(chǎn)化難題，實現(xiàn)40萬千瓦級抽蓄機組國產(chǎn)化，獲評“科創(chuàng)中國”產(chǎn)學研協(xié)作類創(chuàng)新基地。

　　近年來，隨著抽蓄工程爆發(fā)式增長和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需要，智慧基建成為發(fā)展趨勢，面對工程現(xiàn)場需要更加靈活的算力和電力支持，南網(wǎng)儲能公司研發(fā)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(xiàn)場面臨的自然條件通常非常惡劣，爆破作業(yè)產(chǎn)生的劇烈震動及大量灰塵對現(xiàn)場的IT設備造成極大的威脅。為保證各類設備在惡劣環(huán)境下能夠可靠工作，南網(wǎng)儲能信通公司研發(fā)團隊設計了一種IT收容設備，將算力需要的服務器、網(wǎng)絡集成，封裝在一個機柜里，連接現(xiàn)場電源即能實現(xiàn)配電輸出、網(wǎng)絡供應、溫濕度調(diào)節(jié)，遠程監(jiān)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(xiàn)場各數(shù)字化系統(tǒng)提供穩(wěn)定的算力支持。

　　隨著科技進步和智能化的發(fā)展，工地用電管理也迎來了智慧化的革新。為加強施工現(xiàn)場臨時用電管理，南網(wǎng)儲能建管公司研發(fā)團隊從配電箱保護零線、漏電電流、緊急斷電、遠程監(jiān)控等技術(shù)手段入手，開展了智能配電箱關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。2022年8月，國內(nèi)首個具有狀態(tài)感知和遠程監(jiān)控功能的智能配電箱成功面世，研發(fā)團隊率先研發(fā)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(shù)，實現(xiàn)了融合定位和遠程監(jiān)控功能，是我國智能配電箱設計、生產(chǎn)核心技術(shù)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(nèi)部設計符合多項安全接線要求;集成了高效自動測量系統(tǒng)，能夠?qū)崟r測量接地電阻和漏電斷路器狀態(tài);集成定位技術(shù)，具備信息傳輸和聯(lián)網(wǎng)功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時上傳;同時配備了聲光報警系統(tǒng)，并有一鍵斷電功能。”南網(wǎng)儲能公司創(chuàng)新與數(shù)字化部總經(jīng)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(jīng)鑒定達到國際領(lǐng)先水平。”截至目前，這款智能配電箱已累計銷售1500多臺，相關(guān)成果已寫入《水電水利工程臨時施工用電安全技術(shù)規(guī)范》，為國內(nèi)水電行業(yè)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(lǐng)域的生產(chǎn)和基建現(xiàn)場。

　　“換了南網(wǎng)儲能公司生產(chǎn)的智能配電箱，有針對性地解決了問題隱患，用電更規(guī)范、更放心、更安全了!”“南網(wǎng)儲能公司的智能配電箱，可以實時監(jiān)控用電安全、運行能耗等各項數(shù)據(jù)，運維檢修工作更加高效便捷，沒有網(wǎng)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(xiàn)場“出圈”，得到市場一致認可。

　　文丨中國能源報 馮舒敏