探讨风电与光伏的储能电站运维管理

探讨风电与光伏的储能电站运维管理

薛贝希

（国家电投集团山东新能源有限公司，山东  济南  250109）

摘要：在风能和太阳能这两种不稳定、受天气因素影响较大的清洁能源发电过程中，储能电站充当着稳定能源输出、保障电网安全的关键角色。优秀的运维管理不仅确保储能设备的高效、安全运行，延长设备使用寿命，还能通过数据分析和精细化运营，大幅度提升电站的运行效率和经济效益。同时，在当前能源结构转型的大背景下，高效的储能电站运维管理能够协助电网适应可再生能源的接入，缓解由于风电、光伏发电的波动性和不确定性带来的电网压力，从而推动清洁能源的深度融合和可持续发展。

关键词：风电；光伏；储能电站；运维管理

引言：储能技术作为电力系统中的重要组成部分，在风电和光伏电站中具备至关重要的地位和作用。它主要可以分为化学储能和物理储能两大类：其中，化学储能包括电池储能和燃料电池等，突出特点是能量转换效率高、响应速度快，而物理储能如抽水蓄能、压缩空气储能等，多用于大规模储能应用，其优势在于成本较低、循环寿命长。在风电和光伏电站中，储能技术主要发挥着调峰填谷、提高电能质量和保障电网安全稳定运行的功能。例如，通过电池储能系统，电站可以在风电和光伏产能较大时储存多余电能，而在产能不足时释放这些电能，减缓电网压力，保证电网的稳定和安全运行，进而实现可再生能源的高效、可靠接入。

1.风电与光伏的储能电站概述

风电与光伏储能电站在应对可再生能源波动性和提高电网稳定性方面扮演着至关重要的角色。风电储能电站以风力驱动涡轮发电机，进而将风能转换为电能，而其储能部分通常由电池或其他存储系统组成，以缓解风能的波动性和不连续性。风电储能系统在保证电网稳定和提升电能利用效率方面具有积极意义，能在风能充足时存储多余电能，并在风能不足时补充电网，减轻电网负担。而光伏储能电站，通过将太阳能转换为电能，并借助储能系统如锂离子电池或流电池，实现光伏电能的有效存储和有序释放，这不仅平滑了光伏电站由于云遮阳变化带来的功率波动，也在光伏产能不足时，通过释放存储的电能，确保电网的稳定供电。

在风电与光伏储能电站的比较分析中，风电通常在大型、远离用户的场地更具优势，例如海上风电，而光伏电站则在分布式应用和近用户场地表现出更大的灵活性，例如分布式光伏和屋顶光伏。在储能技术应用上，两者都采用了包括电池储能、抽水蓄能在内的多种策略，各有优缺点。例如，风电更适合配合大规模的物理储能技术，以实现能源在大范围内的合理分布；光伏由于其分布式特性，更加侧重于小规模、快速响应的化学储能技术。此外，两者在技术成熟度、成本控制、系统集成、运维管理等方面也存在着显著的差异，为适应不同的应用场景和需求，展现了各自的优势和挑战。在全球能源转型的背景下，风电与光伏储能电站共同构成了支撑可再生能源发展的重要架构，通过不断地技术创新和运营优化，不断推进能源的高效、安全与绿色利用。

2.储能电站的运维管理挑战

2.1技术挑战

储能电站的运维管理面临着一系列的技术挑战，其中尤以储能系统的性能退化和寿命管理以及电池管理系统的准确性和可靠性两方面问题为最为显著。针对第一个问题，随着储能电池的使用时间延长，电池性能逐渐退化，容量递减，这不仅降低了储能系统的整体性能，还可能影响到电网的稳定运行和电站的经济效益。特别是在可再生能源电站，如风电和光伏电站中，由于电力产出的波动性较大，对储能系统的可靠性和持续性提出了更高的要求。确保储能系统在整个生命周期内的稳定运行，减缓其性能退化的速度，及时进行更换或维修，成了一个巨大的运维挑战。而对于电池管理系统的准确性和可靠性问题，这涉及电池的充放电管理、温度管理、健康状态的实时监测与预测等多个方面。电池管理系统需能够准确识别和反映电池的工作状态，实施科学的充放电策略，防止电池过充、过放、过热等问题的发生，并能够实时预测电池的剩余寿命和可能的失效模式。这需要电池管理系统拥有强大的数据处理和分析能力，以及精确可靠的传感和控制系统，任何的失误或误差都可能影响到电站的安全运行和经济效益。因此，如何克服这些技术挑战，保障储能电站的稳定可靠运行，成为当前运维工作的一个重要课题。

2.2经济挑战

储能电站在经济层面上的挑战主要体现在储能设备的高昂成本和运维成本以及经济效益的评估和优化这两个方面。首先，不可忽视的是储能设备及其技术在实际应用中带来的高投资成本问题。无论是电池储能设备还是物理储能设备，在购置、安装和启动阶段都需要较大的资金投入，这对很多投资者和电站运营商来说无疑是一个重要考虑因素。而储能设备的运维成本也不容小觑，包括常规的检查、维护、设备更替以及故障修复等，均需要稳定且持续地经济投入。同时，在电价波动、政策调整和市场竞争等多重因素的影响下，如何确保储能项目在整个生命周期内的经济效益也成了一个重要挑战。如何准确评估储能电站的收益，及时调整运营策略，以适应不断变化的市场环境，同时还要保持与技术发展和政策方向的同步，这些都是在实际运营过程中需要克服的经济方面的问题。再者，随着电力市场的不断演变，新的商业模式和交易机制的涌现，储能电站的经济效益评估和优化也需要不断地进行更新和调整，以确保其长期的可持续运营和投资回报。这些经济上的挑战在当前的能源转型大潮中愈发凸显，寻求经济可行的储能解决方案，成为推广和实施储能项目的关键所在。

2.3环境和安全挑战

储能电站在环境和安全管理方面面临着不小的挑战，尤其在使用和废弃阶段的环境影响，以及储能设备的安全风险管理方面。在使用阶段，电池类的储能设备可能涉及化学物质的使用，这无疑为设备的安全运行增添了复杂性，例如可能会遇到电池过热、短路、泄露等安全风险，这些问题不仅威胁到设备的正常运行，还可能危及周围环境和人员的安全。而在废弃阶段，如何妥善处理和回收废弃的储能设备，防止其对环境造成污染和破坏，同样是一个棘手的问题。尤其是一些含有重金属和有害化学物质的储能设备，如果处理不当，其环境影响将是长期且深远的。另一方面，对于储能设备的安全风险管理也是极为重要的环节。例如，在极端气候条件下，如何确保设备的稳定运行；在设备故障或意外情况下，如何及时进行风险控制和事故处置；以及在日常运行中，如何防止设备的过度使用或滥用，避免潜在的安全风险，这些都是储能电站在环境和安全管理方面需要关注和应对的挑战。这些环境和安全挑战要求电站运营商在从设备选型、设计、安装、运行到废弃的整个过程中，都要充分考虑到环境和安全因素，确保电站在为社会提供稳定电力的同时，最大限度地减小对环境的影响，并严格遵守相关的环境和安全法规标准。

3.风电与光伏的储能电站运维管理策略

3.1加强管理体系和信息化建设

运维管理体系建设在保障储能电站稳定、高效运行中起着举足轻重的作用。通过建立完善的运维管理制度和流程，能有效指导和规范电站的日常运营工作，确保各项运维活动按照既定的标准和要求进行，防止运营过程中的误操作和遗漏。此外，运维管理制度和流程的建立还可以通过明确各岗位的职责和要求，增强团队的协同作战能力，提升运维工作的效率和质量。与此同时，强化数据管理和信息化建设也是实现储能电站高效运营的关键一环。通过采集、分析电站运行中的各类数据，运营管理者能够及时掌握电站的运行状态，预测和诊断潜在的设备问题和风险，从而做到问题的前期预防和及时干预。而信息化建设的强化，不仅可以实现电站运行数据的智能化分析和管理，还可以通过先进的信息技术，如物联网、云计算等，实现远程监控和智能优化，进一步提升电站的运维水平和经济效益。简言之，运维管理体系的建设和信息化建设的强化，将共同促进储能电站实现稳定、安全、高效的运营目标。

3.2优化运维策略和方法

优化运维策略和方法在储能电站的管理中担当着至关重要的角色。充分利用数据分析进行精细化运维，能够深入挖掘电站运行数据背后的信息和规律，辅助决策者制定更加科学合理的运维策略和计划。通过实时收集和分析电站的运行数据，能够精准识别电站的运行状态和潜在风险，实现对电站运行的精细化和智能化管理，从而提升电站的运行效率和安全性。同时，实现远程监控和自动化控制也是现代储能电站运维不可或缺的一环。远程监控技术能够让运维人员随时随地掌握电站的运行情况，及时响应各种运行异常和故障，极大提高了运维工作的效率和实时性。而自动化控制技术则可以在一定程度上减轻运维人员的工作负担，降低运维的人力成本，并通过精确地控制和调度，确保电站的安全和稳定运行。

3.3提升运维人员素质和能力

提升运维人员素质和能力成为确保储能电站高效、安全运行的另一关键因素。通过定期的培训和能力提升活动，运维人员可以不断更新其专业知识，掌握新的运维技能和工具，从而更加精准、专业地应对各种运维挑战和问题。而在日常的运维工作中，强化安全文化建设和安全教育也极为关键，因为只有当安全观念深入人心，运维人员在每一个工作环节都能本能地将安全放在首位，电站的运行安全才得以真正得到保障。通过加强安全文化的宣导和实践，不仅可以提升运维人员在安全方面的认识和实践能力，还能在整个组织内部形成一个安全优先的氛围和共识。在此基础上，运维人员能在保障电站安全运行的同时，不断优化其运维策略和方法，提高电站的运行效率和经济效益，为储能电站的长期、可持续发展奠定坚实基础。

4.结束语

展望未来，储能电站的运维管理将面临更加复杂多变的挑战和机遇。技术的不断进步将进一步推动运维管理向着智能化、自动化的方向发展，使得电站的运行更加稳定、高效。而不断优化运维管理体系和策略，提升运维人员的专业能力和安全意识，将为储能电站的可持续发展奠定坚实的基础。在这个进程中，不断地学习、创新与合作将成为驱动发展的关键动力。

参考文献：

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作者简介：薛贝希（1990.06—）男，汉，山西芮城，本科，学士，助理工程师，主要研究方向：光伏、储能。