數(shù)字化、智能化技術(shù)要應(yīng)用于儲(chǔ)能實(shí)際運(yùn)維還需做好技術(shù)與生產(chǎn)應(yīng)用的適配
儲(chǔ)能行業(yè)正在步入規(guī)模化發(fā)展階段
(一)碳達(dá)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(jī)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(fēng)電、光伏發(fā)電新增裝機(jī)突破1.2億千瓦，達(dá)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(jī)1.52億千瓦，占全國新增發(fā)電裝機(jī)的76.2%，已成為我國電力新增裝機(jī)的主體。
(二)儲(chǔ)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(jī)的擴(kuò)大，儲(chǔ)能市場迎來爆發(fā)。截至2023年6月底，我國已建成投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模超過1733萬千瓦/3580萬千瓦時(shí)。1～6月，新投運(yùn)裝機(jī)規(guī)模約863萬千瓦/1772萬千瓦時(shí)，相當(dāng)于此前歷年累計(jì)裝機(jī)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(chǔ)能需求還將保持快速增長，其中電化學(xué)儲(chǔ)能是新增主體。
(三)政策頻出利好電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展
為貫徹雙碳戰(zhàn)略，近年來我國加碼儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)，國家和地方層面相繼出臺(tái)若干支撐儲(chǔ)能發(fā)展的重要政策，如《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》等。在政策推動(dòng)和產(chǎn)品技術(shù)的不斷完善下，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)迎來了爆發(fā)式增長。
基于實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的儲(chǔ)能電站電芯級(jí)火災(zāi)預(yù)警
儲(chǔ)能電站電芯級(jí)劣化趨勢預(yù)測與狀態(tài)智能預(yù)警
電池儲(chǔ)能發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)
(一)儲(chǔ)能安全性廣受行業(yè)關(guān)注
根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至目前全球已發(fā)生近70起儲(chǔ)能相關(guān)安全事故，涉及項(xiàng)目總規(guī)模超4GWh。隨著項(xiàng)目投運(yùn)數(shù)量的快速增多、單個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)模越來越大，儲(chǔ)能安全隱患也隨之增大，儲(chǔ)能全生命周期的安全問題引發(fā)重視。未來，隨著項(xiàng)目運(yùn)行時(shí)間增長、設(shè)備老化、電芯性能下降，電池著火風(fēng)險(xiǎn)或進(jìn)一步提升，安全已經(jīng)成為備受社會(huì)關(guān)注的儲(chǔ)能代名詞。
(二)電站經(jīng)濟(jì)性影響儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展
目前大多數(shù)的儲(chǔ)能電站運(yùn)維較為簡單粗放，且缺乏有效的運(yùn)維管理工具，無法滿足電站安全高效運(yùn)維需求。儲(chǔ)能運(yùn)維是保證儲(chǔ)能電站長時(shí)間連續(xù)安全運(yùn)行，支持調(diào)峰調(diào)頻、削峰填谷等多種用途來發(fā)揮價(jià)值和贏得收益的關(guān)鍵，因此儲(chǔ)能電站投運(yùn)后的盈利水平很大程度受運(yùn)維水平高低的影響。
(三)新能源配儲(chǔ)利用率低造成儲(chǔ)能資源浪費(fèi)
新能源強(qiáng)制配置儲(chǔ)能利用率較低，“建而不用”問題較為突出。據(jù)中國能源報(bào)報(bào)道，目前已有28個(gè)省(區(qū)、市)將配置儲(chǔ)能作為新能源發(fā)電并網(wǎng)的前置條件，但對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)如何與新能源發(fā)電協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行重視不足，疊加商業(yè)運(yùn)營模式、功能定位不明確等因素影響，導(dǎo)致新能源配儲(chǔ)利用水平普遍較低。中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)調(diào)研顯示，新能源配置電化學(xué)儲(chǔ)能等效利用系數(shù)僅為6.1%，遠(yuǎn)低于12.2%的各應(yīng)用場景下電化學(xué)儲(chǔ)能平均等效利用系數(shù)。
(四)儲(chǔ)能發(fā)展仍需產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)齊心協(xié)力
儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通常由多種設(shè)備集成，多種設(shè)備之間相互影響。然而設(shè)備供應(yīng)商、系統(tǒng)集成商、系統(tǒng)運(yùn)營商通常不是同一主體，設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)也并不互通，難以通過實(shí)際工程應(yīng)用情況反向推動(dòng)各環(huán)節(jié)技術(shù)研發(fā)與突破。中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司于2022年率先構(gòu)建了電化學(xué)儲(chǔ)能智慧運(yùn)維系統(tǒng)，圍繞儲(chǔ)能智能運(yùn)維、智能預(yù)警等領(lǐng)域技術(shù)方向，提供業(yè)內(nèi)交流渠道，通過算法開源方式推動(dòng)電化學(xué)儲(chǔ)能數(shù)字化技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展。
儲(chǔ)能智慧運(yùn)維技術(shù)解決儲(chǔ)能痛點(diǎn)
(一)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電站的“主動(dòng)安全”
由于材料與制作工藝的特點(diǎn)，且技術(shù)研發(fā)需要巨額投資，短時(shí)間內(nèi)難以突破。因此，可發(fā)展以智慧運(yùn)維為核心的儲(chǔ)能的“主動(dòng)安全”技術(shù)，通過邊緣計(jì)算與云邊協(xié)同技術(shù)實(shí)現(xiàn)海量電池?cái)?shù)據(jù)的采集、傳輸和處理， 利用大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)預(yù)測儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)智能預(yù)警和火災(zāi)預(yù)警，減少因故障而導(dǎo)致的安全風(fēng)險(xiǎn)。
(二)提升運(yùn)維效率，實(shí)現(xiàn)降本增效
通過儲(chǔ)能智慧運(yùn)維技術(shù)可以監(jiān)測電站運(yùn)行情況， 優(yōu)化設(shè)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(yùn)維可以延長設(shè)備壽命，減少維修成本，降低壽命周期成本，提升儲(chǔ)能全生命周期的經(jīng)濟(jì)性。
(三)促進(jìn)儲(chǔ)能與各類能源深度融合
儲(chǔ)能智慧運(yùn)維可以對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行全面評(píng)估。基于海量儲(chǔ)能運(yùn)行數(shù)據(jù)，利用人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，為清潔能源基地建設(shè)提供因地制宜的儲(chǔ)能規(guī)劃與配置方案， 使儲(chǔ)能系統(tǒng)更好地適應(yīng)不同的能源場景和應(yīng)用需求。通過智能優(yōu)化和控制，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以更好地適應(yīng)電力需求的變化，提高儲(chǔ)能利用率，降低成本。
儲(chǔ)能智慧運(yùn)維技術(shù)應(yīng)用仍需解決的問題
(一)儲(chǔ)能數(shù)據(jù)上云需要相關(guān)電力集團(tuán)總部統(tǒng)籌推進(jìn)
源網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站運(yùn)維通常僅在場站本地，容易形成數(shù)據(jù)孤島。目前實(shí)際儲(chǔ)能智慧運(yùn)維仍然缺乏海量、有效、優(yōu)質(zhì)、可靠的數(shù)據(jù)源。若要推動(dòng)儲(chǔ)能數(shù)據(jù)上云、促進(jìn)儲(chǔ)能大數(shù)據(jù)積累，需要電力集團(tuán)統(tǒng)籌相關(guān)單位，統(tǒng)一安排推進(jìn)。
(二)需要建立儲(chǔ)能海量數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理的標(biāo)準(zhǔn)
由于各個(gè)儲(chǔ)能電站關(guān)鍵設(shè)備(如 BMS、PCS、EMS)來自不同廠家，數(shù)據(jù)格式、傳輸規(guī)則、點(diǎn)表編碼均存在較大差異，不同儲(chǔ)能電站數(shù)據(jù)接入云端大多只能依賴人工梳理。儲(chǔ)能數(shù)據(jù)不僅來源復(fù)雜，而且異構(gòu)程度高，除了采集傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中單一結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，因此， 需要統(tǒng)一儲(chǔ)能數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理標(biāo)準(zhǔn)，降低數(shù)據(jù)利用難度。
(三)需將儲(chǔ)能智慧運(yùn)維理論研究與工程應(yīng)用結(jié)合起來
當(dāng)前電池智慧運(yùn)維領(lǐng)域已獲得豐富的理論及實(shí)驗(yàn)研究成果，然而這些成果通常基于理想實(shí)驗(yàn)環(huán)境研發(fā)，并未考慮工程中各種復(fù)雜因素對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行的影響。因此，數(shù)字化、智能化技術(shù)要應(yīng)用于儲(chǔ)能實(shí)際運(yùn)維還需做好技術(shù)與生產(chǎn)應(yīng)用的適配。
儲(chǔ)能智慧運(yùn)維領(lǐng)域投資機(jī)會(huì)
(一)儲(chǔ)能智慧運(yùn)維軟硬件一體化解決方案市場空間廣闊
儲(chǔ)能系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)監(jiān)測和管理，以確保其高效運(yùn)行和長壽命，需要開發(fā)能夠遠(yuǎn)程監(jiān)測儲(chǔ)能設(shè)備性能、進(jìn)行預(yù)測性維護(hù)和優(yōu)化運(yùn)行的軟件。另外，儲(chǔ)能消防系統(tǒng)、傳感器等硬件設(shè)備與軟件的高效配合十分關(guān)鍵，雖然目前已有眾多企業(yè)提供儲(chǔ)能智慧運(yùn)維管理的軟件系統(tǒng)，然而這些產(chǎn)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(chǔ)能智慧運(yùn)維軟件、提供軟硬件系統(tǒng)集成和優(yōu)化服務(wù)的企業(yè)。以大數(shù)據(jù)和AI為抓手實(shí)現(xiàn)電池狀態(tài)實(shí)時(shí)感知與故障預(yù)測、達(dá)到百兆瓦級(jí)儲(chǔ)能電站熱失控真實(shí)預(yù)警的能力仍然欠缺。
(二)源網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的一體化智慧電廠解決方案發(fā)展?jié)摿薮?/p>
通常儲(chǔ)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(chǎn)管理系統(tǒng)等，多個(gè)系統(tǒng)操作各異、反復(fù)切換，極大增加了園區(qū)人員的學(xué)習(xí)成本。因此可投資提供電廠運(yùn)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(nèi)繁雜的各類數(shù)字化系統(tǒng)，確保電廠的各個(gè)方面能夠無縫協(xié)同。
(三)多能互補(bǔ)與源網(wǎng)荷儲(chǔ)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(chǔ)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(qiáng)化源網(wǎng)荷儲(chǔ)各環(huán)節(jié)間協(xié)調(diào)互動(dòng)，充分挖掘系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)能力和需求側(cè)資源，有利于各類資源的協(xié)調(diào)開發(fā)和科學(xué)配置，提升系統(tǒng)運(yùn)行效率和電源開發(fā)綜合效益，構(gòu)建多元供能智慧保障體系。目前，各類能源的運(yùn)維管理平臺(tái)大多相互獨(dú)立，缺乏能夠整合能源資源、實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)多向互動(dòng)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(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司
作者：劉明義等
評(píng)論