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数字技术助力储能产业迈向新高度
2023-08-31
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景美光能

目前,我国正在积极稳妥地推进碳达峰和碳中和工作,加快构建新型电力系统。储能作为支持新能源大规模开发利用的重要手段,在辅助电网调峰调频、助力削峰填谷等方面的作用越来越明显,对整个电力系统发挥着重要作用。然而,储能产业的发展面临着成本上升、安全风险增加、利用率不高等问题。幸运的是,大数据、云计算、物联网、人工智能等数字技术为解决储能产业发展面临的难题提供了有效的解决方案。

 

储能产业发展面临成本高、安全风险大等难题

储能产业的发展面临着一些困难,其中最大的挑战是成本偏高。储能电站的成本主要包括建设成本和运营成本。建设成本涵盖了设备、建筑和土地等方面,而运营成本则包括运维和人工成本以及充电成本等。在其中,电池成本和运维成本是影响成本的主要因素。新能源行业的迅猛增长导致原材料供应紧张,电池价格不断上涨。而电池成本占据了储能电站成本的一半以上,这进一步推高了建设成本。同时,很多储能电站采用人工巡检和运维模式,相关的运维成本占据了总成本的30%以上。因此,降低成本是储能产业发展的重要课题。

 

安全问题是影响储能产业发展的一个重要因素。近年来,全球发生了多起储能电池爆炸起火事件。随着储能装机规模的增加,电池单体数量的增加以及共享储能、云储能等新型储能形态的出现,储能产业面临着更多的安全问题和挑战,因此需要进一步提升安全管理水平。

 

数字化、智能化是解决储能产业发展难题的重要手段

现有的能量储存系统本质上是一种模拟系统,融合了大数据、云计算、物联网和人工智能等数字技术,可以实现能量和信息的交互,为解决储能行业发展中的困难提供解决方案。

 

通过利用数字技术,储能系统的成本可以得到降低。通过建立可重构网络,储能系统可以灵活而精确地控制电池,提高有效容量,延长使用寿命,从而大幅降低电池成本。同时,借助云计算、区块链等数字技术,用户可以根据需求随时随地使用集中式或分布式共享储能资源,并根据使用需求支付服务费用,共同承担储能设备的投资、安装和维护等成本,从而降低每个用户的相关费用支出和整体社会资源的投入。在运维方面,大数据和人工智能等数字技术可以升级传统的人工运维模式,变为智能运维模式。一旦发生故障,运维人员可以通过在线操作快速检测和隔离故障电池模组,无需进行人工巡检或停机,从而降低运维成本。

 

利用数字技术可以提高储能系统的安全保护水平。数字化的储能系统可以通过控制电池的并联,以降低热损耗,并通过动态重组电芯之间的关系来防止热堆积,从而降低电池故障发生的概率。一旦发生故障,可以通过控制可重构电池网络开关的通断来实现电池的毫秒级拓扑重构和微秒级故障精准隔离,从而避免电池出现热失控,提高储能系统的安全水平。同时,建设数据采集系统可以准确采集电池的电压、电流、电阻等数据,以及电站的运行数据,从而增强储能系统的感知能力。此外,建设电池管理系统可以存储、处理和分析电池数据,并结合人工智能技术来评估电池的健康状态、一致性状态、荷电状态以及剩余寿命等情况。在此基础上,可以进行电站和设备的状态分析和预警,有效提升安全防护水平。

 

利用数字技术可以增加储能系统整体利用效率。2014年,清华大学能源互联网创新研究院能源战略与运筹研究中心提出了“云储能”的概念。2018年,国网青海省电力公司提出了“共享储能”的概念。目前,相关模式已在多个地区推广应用。区块链等数字技术是支持“共享储能”“云储能”等新模式的底层技术,可以将零散的储能资源整合在一起,实现储能资源的跨时空共享、复用,提高储能设备的利用率。

为了提高数据的存储、计算和分析能力,数据采集系统和电池管理系统可以有效地采集数据,并实现智能诊断等功能。在构建储能云平台时,我们可以借助物联网和区块链等技术,并采用云、边和端的物联网架构,实现储能系统的大规模协同管理,提高响应速度,确保储能系统的最佳运行状态。此外,通过依赖数字技术,还可以优化储能电站的散热管理和功率分配,降低储能电站的自身能耗和电能的二次损耗,提高运行效率。

 

加快推进储能产业数字化、智能化发展需多方协作

我国目前的储能产业在数字化和智能化方面的整体水平相对较低。为了加快推进储能产业的数字化和智能化发展,需要各方共同努力和协作。

 

在理论方面,学术界需要加强对储能产业数字化和智能化相关基础理论的研究,以及对机理的分析。需要解决的问题包括提高电池基础数据采集的准确性、信息能量同频处理的技术,以及数字化储能交易机制和运营模式等。

 

在政策层面,政府部门应制定更具针对性和细化的鼓励政策,以示范项目和优惠政策等方式来支持数字化和智能化发展的储能产业。同时,积极推广数字化储能电站、智能运维、共享储能、云储能等新模式。

 

在市场层面,相关企业应积极探索数字技术在储能领域的各种应用场景,解决数据不联通、标准不统一导致的信息孤岛等问题。建设多功能的数字化储能管理平台,打造智能化、全场景、体系化的服务,为各类用户提供一站式定制服务。

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