摘要：近年來，我國儲(chǔ)能技術(shù)不斷發(fā)展創(chuàng)新，為儲(chǔ)能電站的持續(xù)擴(kuò)展提供了重要基礎(chǔ)。就目前而言，儲(chǔ)能電站使用范圍大幅增加，從原來的研發(fā)示范演變?yōu)樯虡I(yè)化規(guī)模，這同時(shí)也讓電站的經(jīng)濟(jì)收益發(fā)生了較大的變化。因此，應(yīng)從儲(chǔ)能電站整個(gè)壽命周期的各項(xiàng)成本支出的角度出發(fā)，展開效益評(píng)價(jià)與分析，做好電站的運(yùn)維管理工作，確保電站發(fā)揮應(yīng)有的價(jià)值。基于此，本文重點(diǎn)探討了風(fēng)電與光伏儲(chǔ)能電站的運(yùn)維管理工作，分析了儲(chǔ)能與風(fēng)電、光伏的差異，從風(fēng)光系統(tǒng)和化學(xué)儲(chǔ)能電站聯(lián)運(yùn)、風(fēng)光系統(tǒng)和物理儲(chǔ)能電站聯(lián)運(yùn)、風(fēng)光儲(chǔ)一體化電站的電能監(jiān)測三個(gè)方面提出了有效的運(yùn)維管理策略，同時(shí)探究了智能化運(yùn)維技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，旨在促進(jìn)儲(chǔ)能電站的持續(xù)、穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電；光伏；儲(chǔ)能電站；運(yùn)維管理

DOI：10.12433/zgkjtz.20242613

隨著全球?qū)δ茉词褂眯枨蟮某掷m(xù)增加，能源結(jié)構(gòu)調(diào)整工作的大力開展，可再生能源在市場中的占比持續(xù)提高。風(fēng)電與光伏發(fā)電都是十分重要的可再生能源方式，具備污染物排放量低、清潔性強(qiáng)、可再生等優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已成為眾多國家的核心能源。但是，這兩種發(fā)電方式也存在波動(dòng)性、間歇性的缺陷，無法維持長期穩(wěn)定的供應(yīng)，難以滿足市場的能源需求，也限制了的進(jìn)一步的發(fā)展與推廣。儲(chǔ)能電站是一種關(guān)鍵的能源儲(chǔ)蓄方法，是解決風(fēng)電以及光伏發(fā)電不穩(wěn)定問題的主要手段，為保證電站的穩(wěn)定、安全運(yùn)作，對(duì)其采取有效的運(yùn)維管理措施極為重要。

一、儲(chǔ)能與風(fēng)電、光伏的差異對(duì)比

（一）能源存儲(chǔ)方式

儲(chǔ)能電站作為一種儲(chǔ)蓄能源的系統(tǒng)，可以把電力資源轉(zhuǎn)變成其它類型的能源加以儲(chǔ)備，如電池、超級(jí)電容器等，通過在電網(wǎng)低負(fù)荷階段儲(chǔ)蓄電能，再在電網(wǎng)高負(fù)荷階段釋放電能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力資源的有效儲(chǔ)備與峰值調(diào)節(jié)。

風(fēng)電與光伏發(fā)電站主要利用風(fēng)機(jī)葉片、發(fā)電機(jī)組、光伏電板實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)能、太陽能等可再生能源的轉(zhuǎn)換，不涉及能源的儲(chǔ)備與峰值調(diào)節(jié)。

（二）建設(shè)成本

風(fēng)力發(fā)電站修建時(shí)要投入大量資金用于采購各類設(shè)施設(shè)備，尤其是風(fēng)電機(jī)組價(jià)格高昂，甚至占總成本的一半以上，再加上建安費(fèi)與其它方面的開支，總體來看，建設(shè)成本相較高。儲(chǔ)能與光伏發(fā)電站的建設(shè)成本相較之下則較低，主要涉及電池、光伏電板、逆變器與其它相關(guān)配套設(shè)施的費(fèi)用。所以，若從建設(shè)成本的層面分析，相同裝機(jī)容量的儲(chǔ)能與光伏發(fā)電站性價(jià)比更高，不過風(fēng)力發(fā)電站可使用小時(shí)數(shù)與經(jīng)濟(jì)效益則遠(yuǎn)超過另外兩類電站[1]。

（三）應(yīng)用領(lǐng)域

儲(chǔ)能電站主要使用在電網(wǎng)調(diào)峰、儲(chǔ)蓄電能、備用電能等場景中，目前應(yīng)用較為普遍的有電力網(wǎng)、工業(yè)、交通行業(yè)等領(lǐng)域。風(fēng)力發(fā)電站以及光伏電站由于無法做到調(diào)峰/頻，僅能用作單一性的發(fā)電單元并入電網(wǎng)，依據(jù)電網(wǎng)調(diào)配指示開展發(fā)電工作。若為分散式風(fēng)力發(fā)電站與光伏發(fā)電站，便可直接運(yùn)用在工業(yè)園區(qū)、商業(yè)區(qū)域、城鄉(xiāng)結(jié)合部等區(qū)域。

二、風(fēng)電與光伏儲(chǔ)能電站的運(yùn)維管理

（一）風(fēng)光系統(tǒng)和化學(xué)儲(chǔ)能電站聯(lián)運(yùn)

1.能源管理系統(tǒng)

此系統(tǒng)為風(fēng)光系統(tǒng)與化學(xué)儲(chǔ)能電站聯(lián)運(yùn)的主要控制系統(tǒng)，可促使風(fēng)光電站與儲(chǔ)能電站之間協(xié)調(diào)運(yùn)作，并完成相應(yīng)的能量調(diào)配指令。EMS基于對(duì)風(fēng)力與光伏資源、電網(wǎng)負(fù)荷、儲(chǔ)能電站運(yùn)作情況等方面的實(shí)時(shí)監(jiān)督，可實(shí)現(xiàn)對(duì)這兩類電站的智能化調(diào)節(jié)，改進(jìn)電能的供需結(jié)構(gòu)，提高風(fēng)光系統(tǒng)以及儲(chǔ)能電站之間運(yùn)作的匹配性、和諧度。

2.能源儲(chǔ)存與釋放管理

必須要對(duì)電能的儲(chǔ)蓄及釋放過程加以嚴(yán)格管控。在風(fēng)力及光伏資源足夠的情況下，可把多余的資源儲(chǔ)蓄到電站中。比如，利用充電、液流電池等方式完成資源的儲(chǔ)蓄。在風(fēng)力及光伏資源供應(yīng)不夠的情況下，利用EMS調(diào)控電站，將之前儲(chǔ)蓄的資源釋放，從而滿足電能供應(yīng)需求。

3.運(yùn)維管理

定期進(jìn)行運(yùn)維管理，保證系統(tǒng)及電站始終保持安全、正常的運(yùn)作狀態(tài)。運(yùn)維管理主要包含對(duì)相關(guān)設(shè)施設(shè)備的巡邏檢查、維修保養(yǎng)、故障排查等工作，還需定期對(duì)能源系統(tǒng)進(jìn)行維修與升級(jí)改造[2]。

4.數(shù)據(jù)監(jiān)測與分析

應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)察與解析系統(tǒng)的運(yùn)作信息，隨時(shí)掌握系統(tǒng)的運(yùn)作性能?；趯?duì)風(fēng)力與光伏資源、電網(wǎng)負(fù)荷、儲(chǔ)能電站運(yùn)作情況等信息的收集與整合評(píng)估，工作人員可第一時(shí)間了解系統(tǒng)現(xiàn)存的故障問題，提升系統(tǒng)運(yùn)作的可靠程度。此外，也可基于對(duì)歷史信息的對(duì)比研究，調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)作方案，提升資源利用率。

5.安全管理

全面落實(shí)安全管理工作，保證系統(tǒng)運(yùn)作的穩(wěn)定性。安全管理主要涉及對(duì)發(fā)電機(jī)組、儲(chǔ)能裝置、能源控制系統(tǒng)的安全檢查與預(yù)防處理，對(duì)設(shè)施設(shè)備以及系統(tǒng)進(jìn)行定期安全評(píng)價(jià)，制定可靠的預(yù)防與處理措施，降低安全因素帶來的影響，避免火災(zāi)、燃爆、電力故障等重大生產(chǎn)事故。同時(shí)，要制定科學(xué)的應(yīng)急預(yù)案，保證在突發(fā)意外事故時(shí)立即采取措施，保障現(xiàn)場工作人員與周邊居民的人身安全，降低經(jīng)濟(jì)損失。

6.調(diào)度與市場運(yùn)營

需注重電力市場參與以及能源調(diào)度的改進(jìn)工作。利用EMS對(duì)市場需求及電力市場展開動(dòng)態(tài)監(jiān)督與調(diào)查，科學(xué)設(shè)置風(fēng)光系統(tǒng)與電站的運(yùn)作機(jī)制，讓其在日常運(yùn)作過程中實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。另外，也要積極開展和電力企業(yè)與運(yùn)營商之間的合作交流，參加市場交易與調(diào)度，更加充分、有效地解決電力資源需求，維持系統(tǒng)的持續(xù)安全運(yùn)作。

7.技術(shù)升級(jí)與創(chuàng)新

應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)升級(jí)、創(chuàng)新力度，提升系統(tǒng)的運(yùn)作性能，以獲得更高的經(jīng)濟(jì)收益。伴隨科學(xué)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，風(fēng)光系統(tǒng)及化學(xué)儲(chǔ)能電站所用技術(shù)應(yīng)及時(shí)更新改進(jìn)，如引入先進(jìn)的發(fā)電設(shè)備、儲(chǔ)能技術(shù)的革新、能源控制系統(tǒng)的改進(jìn)等。所以，相關(guān)人員必須要及時(shí)掌握前沿技術(shù)，大力引進(jìn)新型科技、材料與設(shè)施設(shè)備，提升系統(tǒng)與電站的運(yùn)作性能，實(shí)現(xiàn)資源利用率的持續(xù)提升[3]。

（二）風(fēng)光系統(tǒng)和物理儲(chǔ)能電站聯(lián)運(yùn)

當(dāng)風(fēng)光系統(tǒng)處在用電低谷時(shí)，不會(huì)達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，假如供電覆蓋區(qū)域內(nèi)存在鄉(xiāng)村，應(yīng)基于農(nóng)業(yè)用水，編制多維度的應(yīng)對(duì)策略，主動(dòng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)運(yùn)。采取該管理策略的目的為，用電低谷以及平衡時(shí)期，電價(jià)比新能源系統(tǒng)高，但此時(shí)儲(chǔ)能電站的運(yùn)行效能已經(jīng)超出用電系統(tǒng)的耗用電能，應(yīng)暫時(shí)停止儲(chǔ)能工作，啟動(dòng)上網(wǎng)售電。當(dāng)系統(tǒng)處在用電平衡階段，針對(duì)聯(lián)運(yùn)體最合適的運(yùn)維管理方式為：比較購進(jìn)蓄水單價(jià)、風(fēng)光系統(tǒng)上網(wǎng)單價(jià)，找出需要調(diào)整的核心要點(diǎn)，確保維持正常運(yùn)作，判斷依據(jù)為發(fā)電過程中機(jī)組滿發(fā)狀態(tài)與價(jià)格差距。

物理儲(chǔ)能站聯(lián)運(yùn)相較于化學(xué)儲(chǔ)能站的區(qū)別在于：既要注意峰值階段的價(jià)格偏差，也要分析用電端的情況。使用物理儲(chǔ)能方式的主要目的是確?；A(chǔ)用電需求得到滿足，其后再考慮分布式能源供應(yīng)。風(fēng)光物理系統(tǒng)處在高峰階段時(shí)，若沒有達(dá)到滿發(fā)狀態(tài)，聯(lián)運(yùn)管理的關(guān)鍵點(diǎn)為，抽蓄電站利用上網(wǎng)電價(jià)的低值時(shí)期進(jìn)行輸電及購入，解決系統(tǒng)無法發(fā)電的基礎(chǔ)運(yùn)維問題。在此過程中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注水電售電以及購入電能單價(jià)之間的差距，還要關(guān)注風(fēng)光補(bǔ)貼過程中產(chǎn)生的價(jià)格偏差，以此確定物理儲(chǔ)能的發(fā)電時(shí)間與電能來源。通過上述分析探究，明確綜合聯(lián)運(yùn)管理機(jī)制。在電價(jià)偏低的情況下儲(chǔ)能，而在電價(jià)較高與系統(tǒng)無法發(fā)電的時(shí)段投產(chǎn)和抽蓄。儲(chǔ)能和風(fēng)光系統(tǒng)發(fā)電可以同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)系統(tǒng)供電與發(fā)電處于平衡階段時(shí)，物理儲(chǔ)能應(yīng)有限投用。在跨用電時(shí)期，應(yīng)仔細(xì)評(píng)估儲(chǔ)能電站的運(yùn)作成本，選取消耗量最低的方式。當(dāng)小型抽水儲(chǔ)能電站運(yùn)作時(shí)，可使用風(fēng)光供電與低谷階段生成的多余電量提供電能[4]。

（三）風(fēng)光儲(chǔ)一體化電站的電能監(jiān)測

電力能源質(zhì)量智能監(jiān)測系統(tǒng)，主要包括現(xiàn)場及遠(yuǎn)程監(jiān)測兩部分。前者包括檢測設(shè)備、路由設(shè)備；后者則配置了數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、PC與各種用戶終端。風(fēng)光儲(chǔ)一體式電站通常為多元式結(jié)構(gòu)，還存在可提供電力能源質(zhì)量監(jiān)測功能的模塊。監(jiān)測點(diǎn)位不可設(shè)置在風(fēng)光儲(chǔ)能逆變器輸出端口、PCS交流區(qū)域、入線端口及總輸電側(cè)。每一條監(jiān)測線路都需要合理設(shè)置監(jiān)測裝置，以確保電力能源的準(zhǔn)確計(jì)量，及時(shí)獲取與解析異常信號(hào)。遠(yuǎn)程信號(hào)通信主要基于TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)，在系統(tǒng)主機(jī)位置預(yù)設(shè)IP地址。將路由器與網(wǎng)線接通，收集到的信息數(shù)據(jù)需傳輸?shù)椒?wù)器端。系統(tǒng)管理人員和有訪問權(quán)限的用戶可通過局域網(wǎng)與以太網(wǎng)，從瀏覽器中獲取相關(guān)信息。

在進(jìn)行電站主機(jī)監(jiān)測時(shí)，需要采用嵌入式電力能源監(jiān)測軟件，主要包括：底層，具備雙核初始化和可以驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件的專業(yè)程序、調(diào)度信息；中間層，包含多種接口程序和標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議；應(yīng)用層，涉及界面程序、參數(shù)調(diào)整、采樣管控、通信等。上述程序代碼統(tǒng)一使用C語言編寫。系統(tǒng)由三層構(gòu)成，結(jié)構(gòu)較為簡單，且各層負(fù)責(zé)的功能清晰明了，具有較強(qiáng)的執(zhí)行能力。系統(tǒng)內(nèi)的遠(yuǎn)程信息輸入使用以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，并在后方監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)中，設(shè)置B/S模式。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器使用的是SQL Server，系統(tǒng)管理人員和授權(quán)用戶能夠以較高的效率查詢想要的信息，并實(shí)行快速管理控制。得出的監(jiān)控信息可靈活選用報(bào)表、文本或圖形的方式打印輸出，利用B/S模式，便于后期運(yùn)維控制和升級(jí)改造。

風(fēng)光儲(chǔ)一體式電站的主要作用為提供電力資源，保證電能質(zhì)量，防止其受到諧波與電壓影響而出現(xiàn)不穩(wěn)定，進(jìn)而影響電網(wǎng)的正常運(yùn)作。另外，在錯(cuò)峰儲(chǔ)存電能時(shí)期充電時(shí)，應(yīng)注意電力能源的質(zhì)量，并準(zhǔn)確計(jì)量，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降本的目標(biāo)。因此，需要構(gòu)建線上監(jiān)控系統(tǒng)，為提高電站的運(yùn)作性能提供可靠的信息數(shù)據(jù)支持，同時(shí)確保電站在各種運(yùn)作狀態(tài)時(shí)都具有良好的節(jié)能作用。從遠(yuǎn)程分析層面來看，智能監(jiān)測是不可或缺的重要措施，管理人員無需前往現(xiàn)場，就可采集到現(xiàn)場數(shù)據(jù)，保障管理工作的效率與效果，節(jié)約人力投入。

三、風(fēng)電光伏電站智能化運(yùn)維技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

（一）制定良好的運(yùn)行維護(hù)方案

應(yīng)從整體運(yùn)營管理的層面出發(fā)展，在電廠運(yùn)作管理過程中，應(yīng)對(duì)運(yùn)營規(guī)劃方案展開分析，主要包括電能資源的預(yù)先計(jì)算、運(yùn)營管理期間遇到問題時(shí)的緊急預(yù)案。各項(xiàng)規(guī)劃必須要經(jīng)過申請(qǐng)、審核、獲批等流程后，方可投入使用。同時(shí)，必須要嚴(yán)格依照規(guī)劃開展維護(hù)工作，從而有效發(fā)揮出數(shù)據(jù)與資源的價(jià)值。

（二）建立高質(zhì)量的運(yùn)行維護(hù)隊(duì)伍

運(yùn)維隊(duì)伍主要由在線服務(wù)人員、線下執(zhí)行人員構(gòu)成，運(yùn)維服務(wù)包括能源監(jiān)管、設(shè)施運(yùn)行維護(hù)、售后服務(wù)等。風(fēng)電與光伏電站智能化運(yùn)行的運(yùn)維工作，必須交由專業(yè)的隊(duì)伍負(fù)責(zé)，這樣才能確保問題出現(xiàn)后能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)與處理[5]。

（三）緊密結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)處理和云計(jì)算技術(shù)

引入互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以做到對(duì)氣象信息的動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)確監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常因素，將監(jiān)測結(jié)果匯報(bào)給上級(jí)部門，進(jìn)而得到有效處理。利用先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，可做到快捷體檢、自動(dòng)化生成報(bào)告、動(dòng)態(tài)監(jiān)測等，進(jìn)而快速處理電廠運(yùn)營過程中發(fā)生的各種問題，減少管理人員的工作量，提高電廠的經(jīng)濟(jì)較益。

四、結(jié)語

綜上可知，目前國內(nèi)火力發(fā)電廠數(shù)量較多，在生產(chǎn)過程中需要使用大量的傳統(tǒng)能源，所以，大力推廣可再生能源發(fā)電已經(jīng)成為必然趨勢(shì)。近些年，國內(nèi)光伏、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)不斷發(fā)展，在開展運(yùn)維管理工作時(shí)，應(yīng)著重考慮匹配性，要能夠同步支持儲(chǔ)能電站的正常運(yùn)作，合理設(shè)置供應(yīng)模式，全面落實(shí)電力資源的監(jiān)督管控，實(shí)現(xiàn)更加科學(xué)合理的電力資源調(diào)配，并減少電站運(yùn)行維護(hù)方面的資金支出，合理設(shè)置電站運(yùn)維階段的功率等參數(shù)，不斷提高運(yùn)維管理水平與成效。

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