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(chǔ)氫一體化項(xiàng)目憑借集成風(fēng)能、太陽能發(fā)電與儲(chǔ)能、制氫技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源高效轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)，這對(duì)緩解能源供需矛盾、推動(dòng)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)意義重大[1]。然而該項(xiàng)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(xiǎn)，通過構(gòu)建科學(xué)的本質(zhì)安全設(shè)計(jì)框架與動(dòng)態(tài)管控體系，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)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(chǔ)氫一體化項(xiàng)目概述

1.1項(xiàng)目構(gòu)成與原理

風(fēng)光儲(chǔ)氫一體化項(xiàng)目是利用空氣動(dòng)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(shí)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(chǔ)能及機(jī)械儲(chǔ)能等方式平抑風(fēng)光發(fā)電間歇性波動(dòng)的儲(chǔ)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(chǔ)以實(shí)現(xiàn)能量形式轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)的制氫系統(tǒng)的四個(gè)核心系統(tǒng)構(gòu)成，且四個(gè)系統(tǒng)經(jīng)能量管理系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行形成“發(fā)電-儲(chǔ)電-制氫-用能”的閉環(huán)體系。

1.2項(xiàng)目優(yōu)勢與發(fā)展現(xiàn)狀

風(fēng)光儲(chǔ)氫一體化項(xiàng)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(chǔ)能與制氫解決風(fēng)、光發(fā)電波動(dòng)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(xiàng)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(xiǎn)管控框架。

2.全生命周期本質(zhì)安全設(shè)計(jì)框架

2.1規(guī)劃階段三維設(shè)計(jì)模型

構(gòu)建“選址-布局-容量”三位一體設(shè)計(jì)體系，選址方面建立多因子評(píng)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(jì)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(yàn)收”三級(jí)控制機(jī)制，設(shè)備選型采用技術(shù)參數(shù)對(duì)標(biāo)制度，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏組件、儲(chǔ)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(shí)施BIM技術(shù)全過程可視化管控，針對(duì)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(yàn)收環(huán)節(jié)構(gòu)建包含多項(xiàng)指標(biāo)的量化清單，重點(diǎn)驗(yàn)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(tái)

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(shí)時(shí)采集設(shè)備振動(dòng)、溫度、氫氣濃度等數(shù)據(jù)并通過邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理；維護(hù)策略采取“狀態(tài)預(yù)測 + 計(jì)劃檢修”模式借助AI算法對(duì)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(jí)響應(yīng)機(jī)制針對(duì)氫氣泄漏等重大風(fēng)險(xiǎn)設(shè)計(jì)出短時(shí)間內(nèi)完成“檢測-報(bào)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(jì)“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(duì)光伏組件玻璃、電池級(jí)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(xiǎn)動(dòng)態(tài)管控體系架構(gòu)

3.1四維風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別矩陣

構(gòu)建包含技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)（其含多項(xiàng)子風(fēng)險(xiǎn)如儲(chǔ)能電池?zé)崾Э?、電解槽效率衰減等）、市場風(fēng)險(xiǎn)（建立“政策-價(jià)格-需求”三級(jí)指標(biāo)以跟蹤電價(jià)補(bǔ)貼退坡、氫氣市場價(jià)格波動(dòng)等風(fēng)險(xiǎn)）、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)（識(shí)別出生態(tài)破壞、污染物排放等風(fēng)險(xiǎn)因子）、人為風(fēng)險(xiǎn)（梳理出操作失誤、管理疏漏等風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)）這四維的風(fēng)險(xiǎn)庫，形成核心風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫[4]。

3.2三層風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型

建立“概率-影響-脆弱性”評(píng)估體系，采用故障樹分析（FTA）計(jì)算技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率，運(yùn)用事件樹分析（ETA）量化風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)劃分為紅、黃、綠三級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)熱力圖。

3.3全流程風(fēng)險(xiǎn)控制策略

實(shí)施“預(yù)防-應(yīng)對(duì)-改進(jìn)”閉環(huán)管控，在技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)防控方面設(shè)立專項(xiàng)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(xiǎn)應(yīng)對(duì)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(jià)合同覆蓋部分產(chǎn)能；針對(duì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)控制部署在線監(jiān)測系統(tǒng)，對(duì)制氫廢水COD指標(biāo)實(shí)現(xiàn)高頻監(jiān)測，對(duì)人為風(fēng)險(xiǎn)管控建立“培訓(xùn)-考核-獎(jiǎng)懲”機(jī)制，要求操作人員每年完成一定學(xué)時(shí)安全培訓(xùn)并通過實(shí)操考核。

3.4動(dòng)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(shí)時(shí)管控鏈，通過部署邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、市場價(jià)格數(shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集，開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型在某類風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)波動(dòng)超過閾值時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)預(yù)警，每季度召開風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估復(fù)盤會(huì)基于PDCA循環(huán)對(duì)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(shí)施效果與應(yīng)用價(jià)值

4.1安全性能提升成效顯著

在規(guī)劃階段，示范項(xiàng)目選址經(jīng)多因子評(píng)估與地理信息系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)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(xiàng)目大幅下降，且重要系統(tǒng)驗(yàn)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(tái)對(duì)設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測，借助算法提前發(fā)現(xiàn)并處理潛在隱患，實(shí)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(xiàng)指標(biāo)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

4.2風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)管控成效突出

風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別矩陣構(gòu)建的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫覆蓋多類風(fēng)險(xiǎn)，其形成的風(fēng)險(xiǎn)熱力圖經(jīng)評(píng)估模型識(shí)別提升高風(fēng)險(xiǎn)事項(xiàng)識(shí)別準(zhǔn)確率；技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)應(yīng)對(duì)可借助金融工具穩(wěn)定項(xiàng)目收益；環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)通過在線監(jiān)測系統(tǒng)大幅減少超標(biāo)排放；人為風(fēng)險(xiǎn)管控機(jī)制下，操作人員培訓(xùn)覆蓋率達(dá) 100% ；動(dòng)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(xiǎn)，經(jīng)策略優(yōu)化后實(shí)現(xiàn)設(shè)備綜合故障率與整體風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生率均大幅降低。

4.3經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)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(jì)帶來項(xiàng)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(xiàng)目應(yīng)用該體系后在減排、生態(tài)效益及帶動(dòng)就業(yè)等方面成效顯著，且推動(dòng)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(jià)值

管控體系融合多項(xiàng)數(shù)字化工具實(shí)現(xiàn)全流程智能化管控，且多項(xiàng)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(jià)值，項(xiàng)目實(shí)施過程中形成的技術(shù)規(guī)范已在多個(gè)省級(jí)能源基地推廣應(yīng)用，推動(dòng)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(xiǎn)管控的實(shí)時(shí)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(chǔ)氫一體化項(xiàng)目而言，其本質(zhì)安全與風(fēng)險(xiǎn)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(jì) + 動(dòng)態(tài)化風(fēng)險(xiǎn)管控”的雙輪驅(qū)動(dòng)模型，形成從規(guī)劃到退役的全鏈條防控機(jī)制。實(shí)踐顯示該體系能使項(xiàng)自整體風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生率降低，為清潔能源項(xiàng)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(xiǎn)管控的智能化水平，推動(dòng)風(fēng)光儲(chǔ)氫產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。能

參考文獻(xiàn)：

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