儲能智慧運維技術為儲能發(fā)展提供新思路

　　數(shù)字化、智能化技術要應用于儲能實際運維還需做好技術與生產應用的適配

　　儲能行業(yè)正在步入規(guī)模化發(fā)展階段

　　(一)碳達峰、碳中和背景下，我國新能源迅速發(fā)展

　　近年來，我國新能源發(fā)展成效顯著，裝機規(guī)模穩(wěn)居全球首位，發(fā)電量占比穩(wěn)步提升。2022年，全國風電、光伏發(fā)電新增裝機突破1.2億千瓦，達到1.25億千瓦，連續(xù)三年突破1億千瓦，全年可再生能源新增裝機1.52億千瓦，占全國新增發(fā)電裝機的76.2%，已成為我國電力新增裝機的主體。

　　(二)儲能作為新能源發(fā)展的重要支撐需求持續(xù)增長

　　2020年以來，隨著新能源裝機的擴大，儲能市場迎來爆發(fā)。截至2023年6月底，我國已建成投運新型儲能項目累計裝機規(guī)模超過1733萬千瓦/3580萬千瓦時。1～6月，新投運裝機規(guī)模約863萬千瓦/1772萬千瓦時，相當于此前歷年累計裝機規(guī)模總和。未來，隨著可再生能源和分布式能源的大規(guī)模發(fā)展，儲能需求還將保持快速增長，其中電化學儲能是新增主體。

　　(三)政策頻出利好電池儲能產業(yè)發(fā)展

　　為貫徹雙碳戰(zhàn)略，近年來我國加碼儲能產業(yè)，國家和地方層面相繼出臺若干支撐儲能發(fā)展的重要政策，如《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》《“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》等。在政策推動和產品技術的不斷完善下，儲能產業(yè)迎來了爆發(fā)式增長。

基于實時運行數(shù)據(jù)的儲能電站電芯級火災預警

儲能電站電芯級劣化趨勢預測與狀態(tài)智能預警

　　電池儲能發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

　　(一)儲能安全性廣受行業(yè)關注

　　根據(jù)不完全統(tǒng)計，截至目前全球已發(fā)生近70起儲能相關安全事故，涉及項目總規(guī)模超4GWh。隨著項目投運數(shù)量的快速增多、單個儲能項目規(guī)模越來越大，儲能安全隱患也隨之增大，儲能全生命周期的安全問題引發(fā)重視。未來，隨著項目運行時間增長、設備老化、電芯性能下降，電池著火風險或進一步提升，安全已經成為備受社會關注的儲能代名詞。

　　(二)電站經濟性影響儲能產業(yè)發(fā)展

　　目前大多數(shù)的儲能電站運維較為簡單粗放，且缺乏有效的運維管理工具，無法滿足電站安全高效運維需求。儲能運維是保證儲能電站長時間連續(xù)安全運行，支持調峰調頻、削峰填谷等多種用途來發(fā)揮價值和贏得收益的關鍵，因此儲能電站投運后的盈利水平很大程度受運維水平高低的影響。

　　(三)新能源配儲利用率低造成儲能資源浪費

　　新能源強制配置儲能利用率較低，“建而不用”問題較為突出。據(jù)中國能源報報道，目前已有28個省(區(qū)、市)將配置儲能作為新能源發(fā)電并網的前置條件，但對儲能技術如何與新能源發(fā)電協(xié)調優(yōu)化運行重視不足，疊加商業(yè)運營模式、功能定位不明確等因素影響，導致新能源配儲利用水平普遍較低。中國電力企業(yè)聯(lián)合會調研顯示，新能源配置電化學儲能等效利用系數(shù)僅為6.1%，遠低于12.2%的各應用場景下電化學儲能平均等效利用系數(shù)。

　　(四)儲能發(fā)展仍需產業(yè)鏈上下游企業(yè)齊心協(xié)力

　　儲能系統(tǒng)結構復雜，通常由多種設備集成，多種設備之間相互影響。然而設備供應商、系統(tǒng)集成商、系統(tǒng)運營商通常不是同一主體，設備運行數(shù)據(jù)也并不互通，難以通過實際工程應用情況反向推動各環(huán)節(jié)技術研發(fā)與突破。中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司于2022年率先構建了電化學儲能智慧運維系統(tǒng)，圍繞儲能智能運維、智能預警等領域技術方向，提供業(yè)內交流渠道，通過算法開源方式推動電化學儲能數(shù)字化技術的創(chuàng)新和發(fā)展。

　　儲能智慧運維技術解決儲能痛點

　　(一)實現(xiàn)儲能電站的“主動安全”

　　由于材料與制作工藝的特點，且技術研發(fā)需要巨額投資，短時間內難以突破。因此，可發(fā)展以智慧運維為核心的儲能的“主動安全”技術，通過邊緣計算與云邊協(xié)同技術實現(xiàn)海量電池數(shù)據(jù)的采集、傳輸和處理， 利用大數(shù)據(jù)分析和機器學習等技術預測儲能系統(tǒng)組件的壽命和性能下降趨勢，通過智能分析迅速診斷異常狀態(tài)，實現(xiàn)智能預警和火災預警，減少因故障而導致的安全風險。

　　(二)提升運維效率，實現(xiàn)降本增效

　　通過儲能智慧運維技術可以監(jiān)測電站運行情況， 優(yōu)化設備性能，確保系統(tǒng)在不同工況下均保持較高能效高安全狀態(tài)。高效的智慧運維可以延長設備壽命，減少維修成本，降低壽命周期成本，提升儲能全生命周期的經濟性。

　　(三)促進儲能與各類能源深度融合

　　儲能智慧運維可以對儲能系統(tǒng)進行全面評估。基于海量儲能運行數(shù)據(jù)，利用人工智能、機器學習等技術，為清潔能源基地建設提供因地制宜的儲能規(guī)劃與配置方案， 使儲能系統(tǒng)更好地適應不同的能源場景和應用需求。通過智能優(yōu)化和控制，儲能系統(tǒng)可以更好地適應電力需求的變化，提高儲能利用率，降低成本。

　　儲能智慧運維技術應用仍需解決的問題

　　(一)儲能數(shù)據(jù)上云需要相關電力集團總部統(tǒng)籌推進

　　源網側儲能電站運維通常僅在場站本地，容易形成數(shù)據(jù)孤島。目前實際儲能智慧運維仍然缺乏海量、有效、優(yōu)質、可靠的數(shù)據(jù)源。若要推動儲能數(shù)據(jù)上云、促進儲能大數(shù)據(jù)積累，需要電力集團統(tǒng)籌相關單位，統(tǒng)一安排推進。

　　(二)需要建立儲能海量數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理的標準

　　由于各個儲能電站關鍵設備(如 BMS、PCS、EMS)來自不同廠家，數(shù)據(jù)格式、傳輸規(guī)則、點表編碼均存在較大差異，不同儲能電站數(shù)據(jù)接入云端大多只能依賴人工梳理。儲能數(shù)據(jù)不僅來源復雜，而且異構程度高，除了采集傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中單一結構化數(shù)據(jù)(如電壓、電流、功率)，還需采集氣體、視頻等海量非結構化數(shù)據(jù)，因此， 需要統(tǒng)一儲能數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理標準，降低數(shù)據(jù)利用難度。

　　(三)需將儲能智慧運維理論研究與工程應用結合起來

　　當前電池智慧運維領域已獲得豐富的理論及實驗研究成果，然而這些成果通常基于理想實驗環(huán)境研發(fā)，并未考慮工程中各種復雜因素對儲能系統(tǒng)運行的影響。因此，數(shù)字化、智能化技術要應用于儲能實際運維還需做好技術與生產應用的適配。

　　儲能智慧運維領域投資機會

　　(一)儲能智慧運維軟硬件一體化解決方案市場空間廣闊

　　儲能系統(tǒng)需要實時監(jiān)測和管理，以確保其高效運行和長壽命，需要開發(fā)能夠遠程監(jiān)測儲能設備性能、進行預測性維護和優(yōu)化運行的軟件。另外，儲能消防系統(tǒng)、傳感器等硬件設備與軟件的高效配合十分關鍵，雖然目前已有眾多企業(yè)提供儲能智慧運維管理的軟件系統(tǒng)，然而這些產品在軟件層面的檢測和控制水平仍然有較大差異。因此可投資儲能智慧運維軟件、提供軟硬件系統(tǒng)集成和優(yōu)化服務的企業(yè)。以大數(shù)據(jù)和AI為抓手實現(xiàn)電池狀態(tài)實時感知與故障預測、達到百兆瓦級儲能電站熱失控真實預警的能力仍然欠缺。

　　(二)源網側儲能的一體化智慧電廠解決方案發(fā)展?jié)摿薮?/p>

　　通常儲能電站所在園區(qū)涉及多種不同系統(tǒng)，如園區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、綜合信息管理系統(tǒng)、生產管理系統(tǒng)等，多個系統(tǒng)操作各異、反復切換，極大增加了園區(qū)人員的學習成本。因此可投資提供電廠運營管理和優(yōu)化的一體化綜合解決方案的企業(yè)，整合并集成園區(qū)內繁雜的各類數(shù)字化系統(tǒng)，確保電廠的各個方面能夠無縫協(xié)同。

　　(三)多能互補與源網荷儲一體化的綜合能源管理解決方案方興未艾

　　隨著可再生能源和儲能系統(tǒng)的不斷發(fā)展，需要更智能的能源管理系統(tǒng)來集成不同能源，提高能源利用效率與資源利用率。強化源網荷儲各環(huán)節(jié)間協(xié)調互動，充分挖掘系統(tǒng)靈活性調節(jié)能力和需求側資源，有利于各類資源的協(xié)調開發(fā)和科學配置，提升系統(tǒng)運行效率和電源開發(fā)綜合效益，構建多元供能智慧保障體系。目前，各類能源的運維管理平臺大多相互獨立，缺乏能夠整合能源資源、實現(xiàn)源網荷儲多向互動的數(shù)字化解決方案。

　　來源：《中國投資》 作者：劉明義 趙珈卉 朱勇 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司

作者：劉明義等