中國儲能網(wǎng)訊：當前，我國正積極穩(wěn)妥推進碳達峰碳中和，加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。儲能作為支撐新能源大規(guī)模開發(fā)利用的重要手段，在輔助電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、助力削峰填谷等方面的作用日益彰顯，在整個電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。然而，儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展面臨著成本高、安全風險大、利用率低等問題。大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等數(shù)字技術(shù)為解決儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的難點問題提供了解決方案。
儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨成本高、安全風險大等難題
成本偏高是儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的最大挑戰(zhàn)。儲能電站的成本主要由建設(shè)成本和運營成本兩部分構(gòu)成。建設(shè)成本包括設(shè)備成本、建筑成本、土地成本等，運營成本包括運維成本、人工成本、充電成本等。其中，設(shè)備成本中的電池成本和運營成本中的運維成本是大頭。新能源產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)式增長增加了原材料的供應壓力，推高了電池價格。而電池成本占據(jù)了儲能電站成本的一半以上，導致儲能電站的建設(shè)成本攀升。同時，很多儲能電站采用人工巡檢和運維模式，相關(guān)的運維成本占儲能電站總成本的30%以上。
安全問題是影響儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的又一個關(guān)鍵因素。近年來，全球發(fā)生多起儲能電池爆炸起火事件。隨著儲能裝機規(guī)模的擴大、電池單體數(shù)量的增加以及共享儲能、云儲能等新型儲能形態(tài)的出現(xiàn)，儲能產(chǎn)業(yè)面臨的安全問題和挑戰(zhàn)更多，安全管理水平需進一步提升。
目前，儲能系統(tǒng)的整體利用程度偏低。根據(jù)中電聯(lián)2022年發(fā)布的《新能源配儲能運行情況調(diào)研報告》，我國電化學儲能項目的平均等效利用系數(shù)為12.2%。其中，新能源配儲能利用系數(shù)僅為6.1%，火電廠配儲能利用系數(shù)為15.3%，電網(wǎng)側(cè)儲能利用系數(shù)為14.8%，用戶側(cè)儲能利用系數(shù)為28.3%。
數(shù)字化、智能化是解決儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展難題的重要手段
現(xiàn)有的儲能系統(tǒng)本質(zhì)上屬于模擬系統(tǒng)，通過引入大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等數(shù)字技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)能量流與信息流的融合，為解決儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的難點問題提供解決方案。
利用數(shù)字技術(shù)可降低儲能系統(tǒng)成本。通過建立電池的可重構(gòu)網(wǎng)絡，儲能系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對電池的柔性和精細化控制，提升有效容量，延長循環(huán)壽命，大幅降低電池成本。依托云計算、區(qū)塊鏈等數(shù)字技術(shù)，用戶可隨時、隨地、按需使用集中式或分布式共享儲能資源，按照使用需求支付服務費，共同分擔儲能設(shè)備的投資、安裝、維護等方面成本，從而降低每個用戶的相關(guān)費用支出和社會的整體資源投入。在運維方面，大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)字技術(shù)可助力將傳統(tǒng)的人工運維模式升級為智能運維模式。一旦發(fā)生故障，運維人員可第一時間通過線上操作完成故障電池模組的檢測和單獨隔離，無須人工巡檢或系統(tǒng)全部停機，降低運維成本。
利用數(shù)字技術(shù)可提高儲能系統(tǒng)安全防護水平。數(shù)字化的儲能系統(tǒng)可以通過電池的可控并聯(lián)來降低熱損耗，通過電芯間的動態(tài)重組來防止熱堆積，降低電池故障發(fā)生概率；一旦發(fā)生故障，通過控制可重構(gòu)電池網(wǎng)絡開關(guān)的通斷實現(xiàn)電池的毫秒級拓撲重構(gòu)和微秒級故障精準隔離，避免電池出現(xiàn)熱失控，提升儲能系統(tǒng)的安全水平。建設(shè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，準確采集電池的電壓、電流、電阻等數(shù)據(jù)和電站的運行數(shù)據(jù)，可增強儲能系統(tǒng)的感知能力。建設(shè)電池管理系統(tǒng)，存儲、處理和分析電池數(shù)據(jù)，并結(jié)合人工智能技術(shù)評估電池的健康狀態(tài)、一致性狀態(tài)、荷電狀態(tài)以及剩余壽命等情況，在此基礎(chǔ)上開展電站和設(shè)備的狀態(tài)分析、預警，可有效提升安全防護水平。
利用數(shù)字技術(shù)可提升儲能系統(tǒng)整體利用效率。2014年，清華大學能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院能源戰(zhàn)略與運籌研究中心提出了“云儲能”的概念。2018年，國網(wǎng)青海省電力公司提出了“共享儲能”的概念。目前，相關(guān)模式已在多個地區(qū)推廣應用。區(qū)塊鏈等數(shù)字技術(shù)是支撐“共享儲能”“云儲能”等新模式的底層技術(shù)，可將零散的儲能資源整合在一起，實現(xiàn)儲能資源的跨時空共享、復用，助力盤活閑散的儲能資源，提升儲能設(shè)備的利用率。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)可高效采集數(shù)據(jù)，增強數(shù)據(jù)的存儲、計算、分析能力，實現(xiàn)智能診斷等功能。以物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等為“技術(shù)底座”，借助“云-邊-端”物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)建設(shè)儲能云平臺，可實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的大規(guī)模協(xié)同管理，提升響應速度，確保儲能系統(tǒng)處于最佳運行狀態(tài)。同時，依托數(shù)字技術(shù)可優(yōu)化儲能電站散熱管理、功率分配等功能，降低儲能電站的自身能耗和電能的二次損耗，提升運行效率。
加快推進儲能產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、智能化發(fā)展需多方協(xié)作
我國儲能產(chǎn)業(yè)目前的數(shù)字化、智能化整體水平還比較低。加快推進儲能產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、智能化發(fā)展，需要多方協(xié)作、共同發(fā)力。
在理論層面，學術(shù)界需加強儲能產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、智能化相關(guān)基礎(chǔ)理論研究和機理分析，針對電池基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集精度提升、信息能量同頻處理、數(shù)字化儲能交易機制與運營模式等問題開展攻關(guān)。
在政策層面，政府部門需出臺針對性更強、更加細化的鼓勵政策，以示范項目、優(yōu)惠政策等方式支持儲能產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、智能化發(fā)展。積極推廣數(shù)字化儲能電站、智能運維、“共享儲能”、“云儲能”等新模式。
在市場層面，相關(guān)企業(yè)需積極探索各類數(shù)字技術(shù)在儲能領(lǐng)域的應用場景，解決數(shù)據(jù)不聯(lián)通、標準不統(tǒng)一導致的“信息孤島”等問題，建設(shè)具備多種功能的數(shù)字化儲能管理平臺，打造智能化、全場景、體系化的服務，為各類用戶提供“一站式”定制服務。
（作者單位：國網(wǎng)能源研究院有限公司）
