数字化技术支撑储能安全高效运行

陈光国 网能源院 能源数字经济研究所

储能发展面临堵点难点

一是储能系统的总体成本仍然偏高。从全生命周期角度看，储能电站成本主要由建设成本和运营成本两部分构成。其中，电池成本和运维成本是大头。新能源产业爆发式增长增加了原材料的供应压力，推高了电池价格，而电池占据了系统成本的一半以上，导致建设成本节节攀升。同时，“新能源配储”政策的强制执行也一定程度上增加了储能的投资成本。此外，很多储能电站仍采用人工方式巡检运维，相关运维成本占据了储能系统总成本的30%以上。

二是储能系统的安全管理有待进一步加强。从数据上看，全球每年都会发生数十起储能电池爆炸起火事件。中国电力企业联合会统计数据显示，仅2022年1~8月，我国电化学储能项目非计划停机就达到329次。随着储能装机规模的扩大、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，储能行业面临的安全问题愈发严峻，一旦发生安全事故，其波及范围和危害程度不可估量。

三是储能系统的整体利用程度偏低。中电联发布的数据显示，截至2021年底，我国电化学储能项目的平均等效利用系数仅12.2%。其中，新能源配储能利用系数仅为6.1%，火电厂配储能为15.3%，电网侧储能为14.8%，用户储能为28.3%。新能源配置的储能一般在弃电时段进行充放运行，至多做到一天内“一充一放”，部分区域配置的电化学储能基本未调用。

数字化智能化解决储能发展难题

一是数字化技术能够降低储能系统的各类成本。数字化的储能系统能够实现对电池的柔性控制和精细化管控，从根本上解决电池系统的短板效应，大幅提升储能系统的有效容量和循环寿命，降低电池成本。以云计算等数字技术作为底层技术的云储能可使用户随时、随地、按需使用由集中式或分布式的储能设施构成的共享储能资源，并按照使用需求支付服务费，分别降低电网企业的投资成本和用户的储能设备安装维护成本。依托大数据、云计算、人工智能等数字技术，储能电站可将人工运维升级为智能运维，并在故障发生后通过远程线上操作实现对故障电池模组的在线检测和单独隔离，降低运维成本。

二是数字化技术能够提升储能系统的安全性。借助于动态可重构的电池网络，数字化储能系统可从根源上消除电池的大部分危险因素并保证储能系统的本质安全。一方面，降低热损耗、防止热堆积，最大程度上降低电池的故障发生概率；另一方面，在故障发生后及时采取动作，避免电池出现热失控。借助物联网技术，数据采集系统可以增强储能电站的感知能力，准确采集电池的电压、电流、电阻等数据和电站的运行数据；依托大数据、云计算、人工智能等数字技术，电池管理系统可以对电池数据进行存储、处理和分析，并结合人工智能对电池的健康状态、一致性状态、荷电状态以及剩余寿命进行评估和测算，进而开展储能电站和储能设备的状态分析、预判、预警，提早发现可能的故障或潜在隐患，有效提升安全防护水平。

三是数字化技术能够提升储能系统的整体利用率，实现储能资源的共享、复用。区块链是支撑共享储能、云储能等新业态、新模式的底层技术。通过引入区块链技术，共享储能、云储能能够将零散的储能资源整合在一起，实现储能设施跨时空共享、复用，有效盘活闲散的储能资源，提升设施利用率，避免资源闲置浪费。

四是数字化技术能够提升储能系统的运行效率，助力储能系统实现精细化管理。借助于物联网技术，数据采集系统可以实现储能电站数据的高效采集；通过将采集后的电池数据上云，电池管理系统能够克服本地数据存储能力和计算能力的不足，增强数据的计算、分析能力，并基于大数据开展系统优化、智能诊断等难以实现的功能；基于物联网、区块链、边缘计算等数字技术和云—边—端物联网架构，储能云平台可以提升储能系统的响应速度，实现大规模电池储能系统的协同管理，确保储能系统处于最佳运行状态；以大数据、云计算、人工智能等数字技术为基础开展的智能运维，则可以大幅提升运维过程的自动化程度，缩短运维时间，提升运维效率；储能电站依托大数据分析、人工智能等数字技术可以优化自身的散热管理、功率分配等功能，降低自身能耗和电能的二次损耗，提升电站运行效率。

加快推进储能数字化、智能化，需要多方协作，共同发力。学术界要加强储能数字化、智能化相关基础理论研究和机理分析，针对电池基础数据采集精度提升、信息能量同频处理、数字化储能的交易机制与运营模式等问题开展重点攻关。政府部门要出台针对性更强、更加细化的鼓励政策，以示范项目、优惠政策等方式支持储能数字化、智能化发展，积极推广数字化储能电站、智能运维、共享储能、云储能等新业态、新模式。企业要积极探索各类数字技术在储能领域的应用场景，解决储能各子系统之间数据不联通、标准不统一而导致的信息孤岛等难题，建设具备多种功能的数字化储能管理平台，打造智能化、全场景、体系化的服务能力，为用户提供一站式的定制服务。