風電與光伏的儲能電站運維管理探析

摘要：近年來，我國儲能技術不斷發展創新，為儲能電站的持續擴展提供了重要基礎。就目前而言，儲能電站使用范圍大幅增加，從原來的研發示范演變為商業化規模，這同時也讓電站的經濟收益發生了較大的變化。因此，應從儲能電站整個壽命周期的各項成本支出的角度出發，展開效益評價與分析，做好電站的運維管理工作，確保電站發揮應有的價值。基于此，本文重點探討了風電與光伏儲能電站的運維管理工作，分析了儲能與風電、光伏的差異，從風光系統和化學儲能電站聯運、風光系統和物理儲能電站聯運、風光儲一體化電站的電能監測三個方面提出了有效的運維管理策略，同時探究了智能化運維技術的發展趨勢，旨在促進儲能電站的持續、穩定、安全運行。

關鍵詞：風電；光伏；儲能電站；運維管理

DOI：10.12433/zgkjtz.20242613

隨著全球對能源使用需求的持續增加，能源結構調整工作的大力開展，可再生能源在市場中的占比持續提高。風電與光伏發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、可再生等優勢，現已成為眾多國家的核心能源。但是，這兩種發電方式也存在波動性、間歇性的缺陷，無法維持長期穩定的供應，難以滿足市場的能源需求，也限制了的進一步的發展與推廣。儲能電站是一種關鍵的能源儲蓄方法，是解決風電以及光伏發電不穩定問題的主要手段，為保證電站的穩定、安全運作，對其采取有效的運維管理措施極為重要。

一、儲能與風電、光伏的差異對比

（一）能源存儲方式

儲能電站作為一種儲蓄能源的系統，可以把電力資源轉變成其它類型的能源加以儲備，如電池、超級電容器等，通過在電網低負荷階段儲蓄電能，再在電網高負荷階段釋放電能，實現對電力資源的有效儲備與峰值調節。

風電與光伏發電站主要利用風機葉片、發電機組、光伏電板實現對風能、太陽能等可再生能源的轉換，不涉及能源的儲備與峰值調節。

（二）建設成本

風力發電站修建時要投入大量資金用于采購各類設施設備，尤其是風電機組價格高昂，甚至占總成本的一半以上，再加上建安費與其它方面的開支，總體來看，建設成本相較高。儲能與光伏發電站的建設成本相較之下則較低，主要涉及電池、光伏電板、逆變器與其它相關配套設施的費用。所以，若從建設成本的層面分析，相同裝機容量的儲能與光伏發電站性價比更高，不過風力發電站可使用小時數與經濟效益則遠超過另外兩類電站[1]。

（三）應用領域

儲能電站主要使用在電網調峰、儲蓄電能、備用電能等場景中，目前應用較為普遍的有電力網、工業、交通行業等領域。風力發電站以及光伏電站由于無法做到調峰/頻，僅能用作單一性的發電單元并入電網，依據電網調配指示開展發電工作。若為分散式風力發電站與光伏發電站，便可直接運用在工業園區、商業區域、城鄉結合部等區域。

二、風電與光伏儲能電站的運維管理

（一）風光系統和化學儲能電站聯運

1.能源管理系統

此系統為風光系統與化學儲能電站聯運的主要控制系統，可促使風光電站與儲能電站之間協調運作，并完成相應的能量調配指令。EMS基于對風力與光伏資源、電網負荷、儲能電站運作情況等方面的實時監督，可實現對這兩類電站的智能化調節，改進電能的供需結構，提高風光系統以及儲能電站之間運作的匹配性、和諧度。

2.能源儲存與釋放管理

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

3.運維管理

定期進行運維管理，保證系統及電站始終保持安全、正常的運作狀態。運維管理主要包含對相關設施設備的巡邏檢查、維修保養、故障排查等工作，還需定期對能源系統進行維修與升級改造[2]。

4.數據監測與分析

應實時監察與解析系統的運作信息，隨時掌握系統的運作性能。基于對風力與光伏資源、電網負荷、儲能電站運作情況等信息的收集與整合評估，工作人員可第一時間了解系統現存的故障問題，提升系統運作的可靠程度。此外，也可基于對歷史信息的對比研究，調整系統運作方案，提升資源利用率。

5.安全管理

全面落實安全管理工作，保證系統運作的穩定性。安全管理主要涉及對發電機組、儲能裝置、能源控制系統的安全檢查與預防處理，對設施設備以及系統進行定期安全評價，制定可靠的預防與處理措施，降低安全因素帶來的影響，避免火災、燃爆、電力故障等重大生產事故。同時，要制定科學的應急預案，保證在突發意外事故時立即采取措施，保障現場工作人員與周邊居民的人身安全，降低經濟損失。

6.調度與市場運營

需注重電力市場參與以及能源調度的改進工作。利用EMS對市場需求及電力市場展開動態監督與調查，科學設置風光系統與電站的運作機制，讓其在日常運作過程中實現經濟效益最大化。另外，也要積極開展和電力企業與運營商之間的合作交流，參加市場交易與調度，更加充分、有效地解決電力資源需求，維持系統的持續安全運作。

7.技術升級與創新

應加強技術升級、創新力度，提升系統的運作性能，以獲得更高的經濟收益。伴隨科學技術的持續進步，風光系統及化學儲能電站所用技術應及時更新改進，如引入先進的發電設備、儲能技術的革新、能源控制系統的改進等。所以，相關人員必須要及時掌握前沿技術，大力引進新型科技、材料與設施設備，提升系統與電站的運作性能，實現資源利用率的持續提升[3]。

（二）風光系統和物理儲能電站聯運

當風光系統處在用電低谷時，不會達到滿負荷運行狀態，假如供電覆蓋區域內存在鄉村，應基于農業用水，編制多維度的應對策略，主動實現聯運。采取該管理策略的目的為，用電低谷以及平衡時期，電價比新能源系統高，但此時儲能電站的運行效能已經超出用電系統的耗用電能，應暫時停止儲能工作，啟動上網售電。當系統處在用電平衡階段，針對聯運體最合適的運維管理方式為：比較購進蓄水單價、風光系統上網單價，找出需要調整的核心要點，確保維持正常運作，判斷依據為發電過程中機組滿發狀態與價格差距。

物理儲能站聯運相較于化學儲能站的區別在于：既要注意峰值階段的價格偏差，也要分析用電端的情況。使用物理儲能方式的主要目的是確保基礎用電需求得到滿足，其后再考慮分布式能源供應。風光物理系統處在高峰階段時，若沒有達到滿發狀態，聯運管理的關鍵點為，抽蓄電站利用上網電價的低值時期進行輸電及購入，解決系統無法發電的基礎運維問題。在此過程中，應重點關注水電售電以及購入電能單價之間的差距，還要關注風光補貼過程中產生的價格偏差，以此確定物理儲能的發電時間與電能來源。通過上述分析探究，明確綜合聯運管理機制。在電價偏低的情況下儲能，而在電價較高與系統無法發電的時段投產和抽蓄。儲能和風光系統發電可以同時進行，當系統供電與發電處于平衡階段時，物理儲能應有限投用。在跨用電時期，應仔細評估儲能電站的運作成本，選取消耗量最低的方式。當小型抽水儲能電站運作時，可使用風光供電與低谷階段生成的多余電量提供電能[4]。

（三）風光儲一體化電站的電能監測

電力能源質量智能監測系統，主要包括現場及遠程監測兩部分。前者包括檢測設備、路由設備；后者則配置了數據庫服務器、PC與各種用戶終端。風光儲一體式電站通常為多元式結構，還存在可提供電力能源質量監測功能的模塊。監測點位不可設置在風光儲能逆變器輸出端口、PCS交流區域、入線端口及總輸電側。每一條監測線路都需要合理設置監測裝置，以確保電力能源的準確計量，及時獲取與解析異常信號。遠程信號通信主要基于TCP/IP協議實現，在系統主機位置預設IP地址。將路由器與網線接通，收集到的信息數據需傳輸到服務器端。系統管理人員和有訪問權限的用戶可通過局域網與以太網，從瀏覽器中獲取相關信息。

在進行電站主機監測時，需要采用嵌入式電力能源監測軟件，主要包括：底層，具備雙核初始化和可以驅動系統硬件的專業程序、調度信息；中間層，包含多種接口程序和標準化協議；應用層，涉及界面程序、參數調整、采樣管控、通信等。上述程序代碼統一使用C語言編寫。系統由三層構成，結構較為簡單，且各層負責的功能清晰明了，具有較強的執行能力。系統內的遠程信息輸入使用以太網實現，并在后方監控中心的計算機中，設置B/S模式。數據庫服務器使用的是SQL Server，系統管理人員和授權用戶能夠以較高的效率查詢想要的信息，并實行快速管理控制。得出的監控信息可靈活選用報表、文本或圖形的方式打印輸出，利用B/S模式，便于后期運維控制和升級改造。

風光儲一體式電站的主要作用為提供電力資源，保證電能質量，防止其受到諧波與電壓影響而出現不穩定，進而影響電網的正常運作。另外，在錯峰儲存電能時期充電時，應注意電力能源的質量，并準確計量，以實現節能降本的目標。因此，需要構建線上監控系統，為提高電站的運作性能提供可靠的信息數據支持，同時確保電站在各種運作狀態時都具有良好的節能作用。從遠程分析層面來看，智能監測是不可或缺的重要措施，管理人員無需前往現場，就可采集到現場數據，保障管理工作的效率與效果，節約人力投入。

三、風電光伏電站智能化運維技術的發展趨勢

（一）制定良好的運行維護方案

應從整體運營管理的層面出發展，在電廠運作管理過程中，應對運營規劃方案展開分析，主要包括電能資源的預先計算、運營管理期間遇到問題時的緊急預案。各項規劃必須要經過申請、審核、獲批等流程后，方可投入使用。同時，必須要嚴格依照規劃開展維護工作，從而有效發揮出數據與資源的價值。

（二）建立高質量的運行維護隊伍

運維隊伍主要由在線服務人員、線下執行人員構成，運維服務包括能源監管、設施運行維護、售后服務等。風電與光伏電站智能化運行的運維工作，必須交由專業的隊伍負責，這樣才能確保問題出現后能第一時間發現與處理[5]。

（三）緊密結合互聯網、大數據處理和云計算技術

引入互聯網技術，可以做到對氣象信息的動態、準確監控，及時發現異常因素，將監測結果匯報給上級部門，進而得到有效處理。利用先進的互聯網、大數據、云計算等技術，可做到快捷體檢、自動化生成報告、動態監測等，進而快速處理電廠運營過程中發生的各種問題，減少管理人員的工作量，提高電廠的經濟較益。

四、結語

綜上可知，目前國內火力發電廠數量較多，在生產過程中需要使用大量的傳統能源，所以，大力推廣可再生能源發電已經成為必然趨勢。近些年，國內光伏、風力發電技術不斷發展，在開展運維管理工作時，應著重考慮匹配性，要能夠同步支持儲能電站的正常運作，合理設置供應模式，全面落實電力資源的監督管控，實現更加科學合理的電力資源調配，并減少電站運行維護方面的資金支出，合理設置電站運維階段的功率等參數，不斷提高運維管理水平與成效。

參考文獻：

[1]何海斌.磷酸鐵鋰退役電池儲能電站運維技術研究[J].裝備機械，2023（1）：16-20+26.

[2]田剛領，葉暉，張柳麗，崔美琨，李愛魁.基于數據挖掘的電池儲能電站運維技術綜述[J].太陽能，2022（5）：23-32.

[3]余斌，徐彪，周挺，黃博文，肖豪龍.湖南電網側儲能電站運維檢修現狀分析與解決思路[J].湖南電力，2022，42（2）：89-93.

[4]鄭陽光.探討風電與光伏的儲能電站運維管理[J].冶金管理，2022（7）：109-111.

[5]鄧賓賓，孫本鶴.風電與光伏的儲能電站運維管理[J].電子技術，2021，50（11）：208-209.