儲能智慧運維技術為儲能發展提供新思路

　　數字化、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

　　儲能行業正在步入規模化發展階段

　　(一)碳達峰、碳中和背景下，我國新能源迅速發展

　　近年來，我國新能源發展成效顯著，裝機規模穩居全球首位，發電量占比穩步提升。2022年，全國風電、光伏發電新增裝機突破1.2億千瓦，達到1.25億千瓦，連續三年突破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)儲能作為新能源發展的重要支撐需求持續增長

　　2020年以來，隨著新能源裝機的擴大，儲能市場迎來爆發。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模超過1733萬千瓦/3580萬千瓦時。1～6月，新投運裝機規模約863萬千瓦/1772萬千瓦時，相當于此前歷年累計裝機規模總和。未來，隨著可再生能源和分布式能源的大規模發展，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發展

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

基于實時運行數據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智能預警

　　電池儲能發展面臨的挑戰

　　(一)儲能安全性廣受行業關注

　　根據不完全統計，截至目前全球已發生近70起儲能相關安全事故，涉及項目總規模超4GWh。隨著項目投運數量的快速增多、單個儲能項目規模越來越大，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發展

　　目前大多數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安全運行，支持調峰調頻、削峰填谷等多種用途來發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。據中國能源報報道，目前已有28個省(區、市)將配置儲能作為新能源發電并網的前置條件，但對儲能技術如何與新能源發電協調優化運行重視不足，疊加商業運營模式、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。中國電力企業聯合會調研顯示，新能源配置電化學儲能等效利用系數僅為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。

　　(四)儲能發展仍需產業鏈上下游企業齊心協力

　　儲能系統結構復雜，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、系統集成商、系統運營商通常不是同一主體，設備運行數據也并不互通，難以通過實際工程應用情況反向推動各環節技術研發與突破。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，圍繞儲能智能運維、智能預警等領域技術方向，提供業內交流渠道，通過算法開源方式推動電化學儲能數字化技術的創新和發展。

　　儲能智慧運維技術解決儲能痛點

　　(一)實現儲能電站的“主動安全”

　　由于材料與制作工藝的特點，且技術研發需要巨額投資，短時間內難以突破。因此，可發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同技術實現海量電池數據的采集、傳輸和處理， 利用大數據分析和機器學習等技術預測儲能系統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，實現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，實現降本增效

　　通過儲能智慧運維技術可以監測電站運行情況， 優化設備性能，確保系統在不同工況下均保持較高能效高安全狀態。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進行全面評估。基于海量儲能運行數據，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劃與配置方案， 使儲能系統更好地適應不同的能源場景和應用需求。通過智能優化和控制，儲能系統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)儲能數據上云需要相關電力集團總部統籌推進

　　源網側儲能電站運維通常僅在場站本地，容易形成數據孤島。目前實際儲能智慧運維仍然缺乏海量、有效、優質、可靠的數據源。若要推動儲能數據上云、促進儲能大數據積累，需要電力集團統籌相關單位，統一安排推進。

　　(二)需要建立儲能海量數據采集、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，數據格式、傳輸規則、點表編碼均存在較大差異，不同儲能電站數據接入云端大多只能依賴人工梳理。儲能數據不僅來源復雜，而且異構程度高，除了采集傳統電力系統中單一結構化數據(如電壓、電流、功率)，還需采集氣體、視頻等海量非結構化數據，因此， 需要統一儲能數據的采集、傳輸、處理標準，降低數據利用難度。

　　(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境研發，并未考慮工程中各種復雜因素對儲能系統運行的影響。因此，數字化、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

　　儲能系統需要實時監測和管理，以確保其高效運行和長壽命，需要開發能夠遠程監測儲能設備性能、進行預測性維護和優化運行的軟件。另外，儲能消防系統、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提供儲能智慧運維管理的軟件系統，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、提供軟硬件系統集成和優化服務的企業。以大數據和AI為抓手實現電池狀態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展潛力巨大

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

　　(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的不斷發展，需要更智能的能源管理系統來集成不同能源，提高能源利用效率與資源利用率。強化源網荷儲各環節間協調互動，充分挖掘系統靈活性調節能力和需求側資源，有利于各類資源的協調開發和科學配置，提升系統運行效率和電源開發綜合效益，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、實現源網荷儲多向互動的數字化解決方案。

　　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