在全球能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵進(jìn)程之中，可再生能源的開發(fā)與利用成為核心，風(fēng)光儲氫一體化項目憑借集成風(fēng)能、太陽能發(fā)電與儲能、制氫技術(shù)實現(xiàn)能源高效轉(zhuǎn)換與存儲，這對緩解能源供需矛盾、推動“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)意義重大[1]。然而該項目涉及多技術(shù)融合與多環(huán)節(jié)協(xié)同，在規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營、退役全生命周期存在技術(shù)、市場、環(huán)境等風(fēng)險，通過構(gòu)建科學(xué)的本質(zhì)安全設(shè)計框架與動態(tài)管控體系，實現(xiàn)風(fēng)險系統(tǒng)性防控，是當(dāng)前產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟待解決的關(guān)鍵問題。

1.風(fēng)光儲氫一體化項目概述

1.1項目構(gòu)成與原理

風(fēng)光儲氫一體化項目是利用空氣動力學(xué)原理將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能再轉(zhuǎn)換為電能的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、基于半導(dǎo)體光伏效應(yīng)實現(xiàn)太陽能到電能轉(zhuǎn)化的光伏發(fā)電系統(tǒng)、通過電池儲能及機(jī)械儲能等方式平抑風(fēng)光發(fā)電間歇性波動的儲能系統(tǒng)、采用電解水技術(shù)將富余電能轉(zhuǎn)化為氫氣存儲以實現(xiàn)能量形式轉(zhuǎn)換與存儲的制氫系統(tǒng)的四個核心系統(tǒng)構(gòu)成，且四個系統(tǒng)經(jīng)能量管理系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行形成“發(fā)電-儲電-制氫-用能”的閉環(huán)體系。

1.2項目優(yōu)勢與發(fā)展現(xiàn)狀

風(fēng)光儲氫一體化項目具有清潔能源屬性，可減少碳排放契合綠色發(fā)展需求以及技術(shù)集成特性，通過儲能與制氫解決風(fēng)、光發(fā)電波動性問題是能源綜合利用率提升的雙重優(yōu)勢。目前國內(nèi)雖已建成甘肅酒泉、新疆哈密等示范項目，但在系統(tǒng)集成度、安全標(biāo)準(zhǔn)體系等方面存在不足，尤其缺乏全生命周期的風(fēng)險管控框架。

2.全生命周期本質(zhì)安全設(shè)計框架

2.1規(guī)劃階段三維設(shè)計模型

構(gòu)建“選址-布局-容量”三位一體設(shè)計體系，選址方面建立多因子評估矩陣并結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)，篩選風(fēng)力資源年平均風(fēng)速滿足一定要求、太陽能輻射量達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)且遠(yuǎn)離地質(zhì)災(zāi)害區(qū)的區(qū)域；布局設(shè)計遵循“功能分區(qū)、安全隔離”原則，保證風(fēng)電場與光伏電站、制氫裝置與明火源之間保持安全距離[2;容量規(guī)劃引入“負(fù)荷預(yù)測-電網(wǎng)消納-氫需求”耦合模型，確保發(fā)電與制氫規(guī)模匹配能源需求。

2.2建設(shè)階段質(zhì)量管控體系

建立“設(shè)備-施工-驗收”三級控制機(jī)制，設(shè)備選型采用技術(shù)參數(shù)對標(biāo)制度，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏組件、儲能電池等設(shè)備的相關(guān)技術(shù)參數(shù)提出要求；施工管理實施BIM技術(shù)全過程可視化管控，針對高空作業(yè)、電氣安裝等關(guān)鍵工序設(shè)置安全控制點(diǎn)；驗收環(huán)節(jié)構(gòu)建包含多項指標(biāo)的量化清單，重點(diǎn)驗證防雷接地電阻、氫氣管道泄漏率等核心參數(shù)。

2.3運(yùn)營階段智能管控平臺

構(gòu)建“監(jiān)測-維護(hù)-應(yīng)急”一體化系統(tǒng)方面，監(jiān)測部署多種傳感器以實時采集設(shè)備振動、溫度、氫氣濃度等數(shù)據(jù)并通過邊緣計算節(jié)點(diǎn)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理；維護(hù)策略采取“狀態(tài)預(yù)測 + 計劃檢修”模式借助AI算法對風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱油液光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析做到提前預(yù)測故障；應(yīng)急體系建立三級響應(yīng)機(jī)制針對氫氣泄漏等重大風(fēng)險設(shè)計出短時間內(nèi)完成“檢測-報警-隔離-惰化”的處置流程[3]。

2.4退役階段循環(huán)處置體系

設(shè)計“拆除-回收-修復(fù)”閉環(huán)流程方面，拆除作業(yè)運(yùn)用機(jī)器人遠(yuǎn)程操作技術(shù)來避免人工接觸退役設(shè)備可能存在的殘余氫氣；建立退役設(shè)備材料數(shù)據(jù)庫以提高對光伏組件玻璃、電池級硅片等可回收材料的回收率；場地修復(fù)采用土壤重金屬淋洗、植被恢復(fù)等生態(tài)工程技術(shù)確保退役場地土壤指標(biāo)達(dá)到GB36600-2018二類用地標(biāo)準(zhǔn)。

3.風(fēng)險動態(tài)管控體系架構(gòu)

3.1四維風(fēng)險識別矩陣

構(gòu)建包含技術(shù)風(fēng)險（其含多項子風(fēng)險如儲能電池?zé)崾Э亍㈦娊獠坌仕p等）、市場風(fēng)險（建立“政策-價格-需求”三級指標(biāo)以跟蹤電價補(bǔ)貼退坡、氫氣市場價格波動等風(fēng)險）、環(huán)境風(fēng)險（識別出生態(tài)破壞、污染物排放等風(fēng)險因子）、人為風(fēng)險（梳理出操作失誤、管理疏漏等風(fēng)險點(diǎn)）這四維的風(fēng)險庫，形成核心風(fēng)險的動態(tài)數(shù)據(jù)庫[4]。

3.2三層風(fēng)險評估模型

建立“概率-影響-脆弱性”評估體系，采用故障樹分析（FTA）計算技術(shù)風(fēng)險發(fā)生概率，運(yùn)用事件樹分析（ETA）量化風(fēng)險影響程度，通過層次分析法（AHP）確定系統(tǒng)脆弱性權(quán)重，最終形成將風(fēng)險劃分為紅、黃、綠三級的風(fēng)險熱力圖。

3.3全流程風(fēng)險控制策略

實施“預(yù)防-應(yīng)對-改進(jìn)”閉環(huán)管控，在技術(shù)風(fēng)險防控方面設(shè)立專項研發(fā)基金重點(diǎn)突破電解槽催化劑壽命提升技術(shù)，將催化劑更換周期延長；在市場風(fēng)險應(yīng)對上，采用金融工具組合，通過電力期貨合約鎖定一定數(shù)額發(fā)電收益且氫氣銷售簽訂長協(xié)價合同覆蓋部分產(chǎn)能；針對環(huán)境風(fēng)險控制部署在線監(jiān)測系統(tǒng)，對制氫廢水COD指標(biāo)實現(xiàn)高頻監(jiān)測，對人為風(fēng)險管控建立“培訓(xùn)-考核-獎懲”機(jī)制，要求操作人員每年完成一定學(xué)時安全培訓(xùn)并通過實操考核。

3.4動態(tài)監(jiān)測與迭代機(jī)制

構(gòu)建“數(shù)據(jù)采集-分析-優(yōu)化”實時管控鏈，通過部署邊緣計算網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、市場價格數(shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集，開發(fā)風(fēng)險預(yù)警模型在某類風(fēng)險指標(biāo)波動超過閾值時系統(tǒng)自動觸發(fā)預(yù)警，每季度召開風(fēng)險評估復(fù)盤會基于PDCA循環(huán)對管控策略進(jìn)行迭代優(yōu)化，降低設(shè)備故障率。

4.管控體系實施效果與應(yīng)用價值

4.1安全性能提升成效顯著

在規(guī)劃階段，示范項目選址經(jīng)多因子評估與地理信息系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險顯著降低且場地布局安全距離達(dá)標(biāo)率全覆蓋；建設(shè)階段以質(zhì)量管控機(jī)制提升設(shè)備可靠性，促使關(guān)鍵設(shè)備事故率較傳統(tǒng)項目大幅下降，且重要系統(tǒng)驗收合格率顯著高于行業(yè)平均水平；運(yùn)營階段以智能管控平臺對設(shè)備狀態(tài)實時監(jiān)測，借助算法提前發(fā)現(xiàn)并處理潛在隱患，實現(xiàn)應(yīng)急處置流程效率的大幅提升；退役階段通過循環(huán)處置體系提高可回收材料回收率，使得場地修復(fù)后各項指標(biāo)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

4.2風(fēng)險動態(tài)管控成效突出

風(fēng)險識別矩陣構(gòu)建的動態(tài)數(shù)據(jù)庫覆蓋多類風(fēng)險，其形成的風(fēng)險熱力圖經(jīng)評估模型識別提升高風(fēng)險事項識別準(zhǔn)確率；技術(shù)風(fēng)險防控中，核心設(shè)備關(guān)鍵性能得到明顯改善且維護(hù)成本大幅降低；市場風(fēng)險應(yīng)對可借助金融工具穩(wěn)定項目收益；環(huán)境風(fēng)險通過在線監(jiān)測系統(tǒng)大幅減少超標(biāo)排放；人為風(fēng)險管控機(jī)制下，操作人員培訓(xùn)覆蓋率達(dá) 100% ；動態(tài)監(jiān)測與迭代機(jī)制經(jīng)高頻數(shù)據(jù)采集預(yù)警風(fēng)險，經(jīng)策略優(yōu)化后實現(xiàn)設(shè)備綜合故障率與整體風(fēng)險發(fā)生率均大幅降低。

4.3經(jīng)濟(jì)效益與社會效益雙豐收

就經(jīng)濟(jì)效益而言，全生命周期本質(zhì)安全設(shè)計帶來項目運(yùn)維成本年均降低、清潔能源利用率顯著提升、發(fā)電量與產(chǎn)能均達(dá)較高水平以及年綜合收益明顯增長的成效，示范項目應(yīng)用該體系后在減排、生態(tài)效益及帶動就業(yè)等方面成效顯著，且推動了區(qū)域清潔能源產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。

4.4技術(shù)創(chuàng)新與行業(yè)引領(lǐng)價值

管控體系融合多項數(shù)字化工具實現(xiàn)全流程智能化管控，且多項技術(shù)獲得專利授權(quán)，彰顯技術(shù)創(chuàng)新與行業(yè)引領(lǐng)價值，項目實施過程中形成的技術(shù)規(guī)范已在多個省級能源基地推廣應(yīng)用，推動行業(yè)向“事前防控”轉(zhuǎn)型。隨著新興技術(shù)深度融合，未來該體系將進(jìn)一步提升風(fēng)險管控的實時性與精準(zhǔn)度，從而為構(gòu)建“零碳能源系統(tǒng)”提供核心技術(shù)保障。

5.結(jié)束語

就風(fēng)光儲氫一體化項目而言，其本質(zhì)安全與風(fēng)險管控需構(gòu)建全生命周期、多維度的體系框架。本研究建立“階段化安全設(shè)計 + 動態(tài)化風(fēng)險管控”的雙輪驅(qū)動模型，形成從規(guī)劃到退役的全鏈條防控機(jī)制。實踐顯示該體系能使項自整體風(fēng)險發(fā)生率降低，為清潔能源項目安全建設(shè)與運(yùn)營提供可復(fù)制的技術(shù)路徑。未來還需進(jìn)一步結(jié)合數(shù)字孿生、5G等技術(shù)以提升風(fēng)險管控的智能化水平，推動風(fēng)光儲氫產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。能

參考文獻(xiàn)：

[1]李怡航、胡紅明、楊文龍等?？紤]壽命損耗的并網(wǎng)風(fēng)光儲氫混合電解槽系統(tǒng)功率協(xié)同控制策略[J/OL].電源學(xué)報，1-11

[2]徐婷婷、吳迪凡、王晨杰等?；谌芷诠芾淼碾x網(wǎng)型風(fēng)光儲交流微電網(wǎng)的雙層優(yōu)化調(diào)度策略[J].電力大數(shù)據(jù)，2024，27（02）：87-96.

[3]秦靖堯、韓子媛、王子衡等。風(fēng)光儲微電網(wǎng)綜合能源管控與電力通信網(wǎng)需求[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2023，41（02）：107-109+115.

[4]賈偉青、陳俊清、趙耀等。儲能電池實現(xiàn)風(fēng)光儲微電網(wǎng)靈活安全運(yùn)行的仿真研究[J].太陽能，2020，（12）：33-38.作者單位：國家電投集團(tuán)山東能源發(fā)展有限公司魯東分公司