风电与光伏的储能电站运维管理探析

摘要：近年来，我国储能技术不断发展创新，为储能电站的持续扩展提供了重要基础。就目前而言，储能电站使用范围大幅增加，从原来的研发示范演变为商业化规模，这同时也让电站的经济收益发生了较大的变化。因此，应从储能电站整个寿命周期的各项成本支出的角度出发，展开效益评价与分析，做好电站的运维管理工作，确保电站发挥应有的价值。基于此，本文重点探讨了风电与光伏储能电站的运维管理工作，分析了储能与风电、光伏的差异，从风光系统和化学储能电站联运、风光系统和物理储能电站联运、风光储一体化电站的电能监测三个方面提出了有效的运维管理策略，同时探究了智能化运维技术的发展趋势，旨在促进储能电站的持续、稳定、安全运行。

关键词：风电；光伏；储能电站；运维管理

DOI：10.12433/zgkjtz.20242613

随着全球对能源使用需求的持续增加，能源结构调整工作的大力开展，可再生能源在市场中的占比持续提高。风电与光伏发电都是十分重要的可再生能源方式，具备污染物排放量低、清洁性强、可再生等优势，现已成为众多国家的核心能源。但是，这两种发电方式也存在波动性、间歇性的缺陷，无法维持长期稳定的供应，难以满足市场的能源需求，也限制了的进一步的发展与推广。储能电站是一种关键的能源储蓄方法，是解决风电以及光伏发电不稳定问题的主要手段，为保证电站的稳定、安全运作，对其采取有效的运维管理措施极为重要。

一、储能与风电、光伏的差异对比

（一）能源存储方式

储能电站作为一种储蓄能源的系统，可以把电力资源转变成其它类型的能源加以储备，如电池、超级电容器等，通过在电网低负荷阶段储蓄电能，再在电网高负荷阶段释放电能，实现对电力资源的有效储备与峰值调节。

风电与光伏发电站主要利用风机叶片、发电机组、光伏电板实现对风能、太阳能等可再生能源的转换，不涉及能源的储备与峰值调节。

（二）建设成本

风力发电站修建时要投入大量资金用于采购各类设施设备，尤其是风电机组价格高昂，甚至占总成本的一半以上，再加上建安费与其它方面的开支，总体来看，建设成本相较高。储能与光伏发电站的建设成本相较之下则较低，主要涉及电池、光伏电板、逆变器与其它相关配套设施的费用。所以，若从建设成本的层面分析，相同装机容量的储能与光伏发电站性价比更高，不过风力发电站可使用小时数与经济效益则远超过另外两类电站[1]。

（三）应用领域

储能电站主要使用在电网调峰、储蓄电能、备用电能等场景中，目前应用较为普遍的有电力网、工业、交通行业等领域。风力发电站以及光伏电站由于无法做到调峰/频，仅能用作单一性的发电单元并入电网，依据电网调配指示开展发电工作。若为分散式风力发电站与光伏发电站，便可直接运用在工业园区、商业区域、城乡结合部等区域。

二、风电与光伏储能电站的运维管理

（一）风光系统和化学储能电站联运

1.能源管理系统

此系统为风光系统与化学储能电站联运的主要控制系统，可促使风光电站与储能电站之间协调运作，并完成相应的能量调配指令。EMS基于对风力与光伏资源、电网负荷、储能电站运作情况等方面的实时监督，可实现对这两类电站的智能化调节，改进电能的供需结构，提高风光系统以及储能电站之间运作的匹配性、和谐度。

2.能源储存与释放管理

必须要对电能的储蓄及释放过程加以严格管控。在风力及光伏资源足够的情况下，可把多余的资源储蓄到电站中。比如，利用充电、液流电池等方式完成资源的储蓄。在风力及光伏资源供应不够的情况下，利用EMS调控电站，将之前储蓄的资源释放，从而满足电能供应需求。

3.运维管理

定期进行运维管理，保证系统及电站始终保持安全、正常的运作状态。运维管理主要包含对相关设施设备的巡逻检查、维修保养、故障排查等工作，还需定期对能源系统进行维修与升级改造[2]。

4.数据监测与分析

应实时监察与解析系统的运作信息，随时掌握系统的运作性能。基于对风力与光伏资源、电网负荷、储能电站运作情况等信息的收集与整合评估，工作人员可第一时间了解系统现存的故障问题，提升系统运作的可靠程度。此外，也可基于对历史信息的对比研究，调整系统运作方案，提升资源利用率。

5.安全管理

全面落实安全管理工作，保证系统运作的稳定性。安全管理主要涉及对发电机组、储能装置、能源控制系统的安全检查与预防处理，对设施设备以及系统进行定期安全评价，制定可靠的预防与处理措施，降低安全因素带来的影响，避免火灾、燃爆、电力故障等重大生产事故。同时，要制定科学的应急预案，保证在突发意外事故时立即采取措施，保障现场工作人员与周边居民的人身安全，降低经济损失。

6.调度与市场运营

需注重电力市场参与以及能源调度的改进工作。利用EMS对市场需求及电力市场展开动态监督与调查，科学设置风光系统与电站的运作机制，让其在日常运作过程中实现经济效益最大化。另外，也要积极开展和电力企业与运营商之间的合作交流，参加市场交易与调度，更加充分、有效地解决电力资源需求，维持系统的持续安全运作。

7.技术升级与创新

应加强技术升级、创新力度，提升系统的运作性能，以获得更高的经济收益。伴随科学技术的持续进步，风光系统及化学储能电站所用技术应及时更新改进，如引入先进的发电设备、储能技术的革新、能源控制系统的改进等。所以，相关人员必须要及时掌握前沿技术，大力引进新型科技、材料与设施设备，提升系统与电站的运作性能，实现资源利用率的持续提升[3]。

（二）风光系统和物理储能电站联运

当风光系统处在用电低谷时，不会达到满负荷运行状态，假如供电覆盖区域内存在乡村，应基于农业用水，编制多维度的应对策略，主动实现联运。采取该管理策略的目的为，用电低谷以及平衡时期，电价比新能源系统高，但此时储能电站的运行效能已经超出用电系统的耗用电能，应暂时停止储能工作，启动上网售电。当系统处在用电平衡阶段，针对联运体最合适的运维管理方式为：比较购进蓄水单价、风光系统上网单价，找出需要调整的核心要点，确保维持正常运作，判断依据为发电过程中机组满发状态与价格差距。

物理储能站联运相较于化学储能站的区别在于：既要注意峰值阶段的价格偏差，也要分析用电端的情况。使用物理储能方式的主要目的是确保基础用电需求得到满足，其后再考虑分布式能源供应。风光物理系统处在高峰阶段时，若没有达到满发状态，联运管理的关键点为，抽蓄电站利用上网电价的低值时期进行输电及购入，解决系统无法发电的基础运维问题。在此过程中，应重点关注水电售电以及购入电能单价之间的差距，还要关注风光补贴过程中产生的价格偏差，以此确定物理储能的发电时间与电能来源。通过上述分析探究，明确综合联运管理机制。在电价偏低的情况下储能，而在电价较高与系统无法发电的时段投产和抽蓄。储能和风光系统发电可以同时进行，当系统供电与发电处于平衡阶段时，物理储能应有限投用。在跨用电时期，应仔细评估储能电站的运作成本，选取消耗量最低的方式。当小型抽水储能电站运作时，可使用风光供电与低谷阶段生成的多余电量提供电能[4]。

（三）风光储一体化电站的电能监测

电力能源质量智能监测系统，主要包括现场及远程监测两部分。前者包括检测设备、路由设备；后者则配置了数据库服务器、PC与各种用户终端。风光储一体式电站通常为多元式结构，还存在可提供电力能源质量监测功能的模块。监测点位不可设置在风光储能逆变器输出端口、PCS交流区域、入线端口及总输电侧。每一条监测线路都需要合理设置监测装置，以确保电力能源的准确计量，及时获取与解析异常信号。远程信号通信主要基于TCP/IP协议实现，在系统主机位置预设IP地址。将路由器与网线接通，收集到的信息数据需传输到服务器端。系统管理人员和有访问权限的用户可通过局域网与以太网，从浏览器中获取相关信息。

在进行电站主机监测时，需要采用嵌入式电力能源监测软件，主要包括：底层，具备双核初始化和可以驱动系统硬件的专业程序、调度信息；中间层，包含多种接口程序和标准化协议；应用层，涉及界面程序、参数调整、采样管控、通信等。上述程序代码统一使用C语言编写。系统由三层构成，结构较为简单，且各层负责的功能清晰明了，具有较强的执行能力。系统内的远程信息输入使用以太网实现，并在后方监控中心的计算机中，设置B/S模式。数据库服务器使用的是SQL Server，系统管理人员和授权用户能够以较高的效率查询想要的信息，并实行快速管理控制。得出的监控信息可灵活选用报表、文本或图形的方式打印输出，利用B/S模式，便于后期运维控制和升级改造。

风光储一体式电站的主要作用为提供电力资源，保证电能质量，防止其受到谐波与电压影响而出现不稳定，进而影响电网的正常运作。另外，在错峰储存电能时期充电时，应注意电力能源的质量，并准确计量，以实现节能降本的目标。因此，需要构建线上监控系统，为提高电站的运作性能提供可靠的信息数据支持，同时确保电站在各种运作状态时都具有良好的节能作用。从远程分析层面来看，智能监测是不可或缺的重要措施，管理人员无需前往现场，就可采集到现场数据，保障管理工作的效率与效果，节约人力投入。

三、风电光伏电站智能化运维技术的发展趋势

（一）制定良好的运行维护方案

应从整体运营管理的层面出发展，在电厂运作管理过程中，应对运营规划方案展开分析，主要包括电能资源的预先计算、运营管理期间遇到问题时的紧急预案。各项规划必须要经过申请、审核、获批等流程后，方可投入使用。同时，必须要严格依照规划开展维护工作，从而有效发挥出数据与资源的价值。

（二）建立高质量的运行维护队伍

运维队伍主要由在线服务人员、线下执行人员构成，运维服务包括能源监管、设施运行维护、售后服务等。风电与光伏电站智能化运行的运维工作，必须交由专业的队伍负责，这样才能确保问题出现后能第一时间发现与处理[5]。

（三）紧密结合互联网、大数据处理和云计算技术

引入互联网技术，可以做到对气象信息的动态、准确监控，及时发现异常因素，将监测结果汇报给上级部门，进而得到有效处理。利用先进的互联网、大数据、云计算等技术，可做到快捷体检、自动化生成报告、动态监测等，进而快速处理电厂运营过程中发生的各种问题，减少管理人员的工作量，提高电厂的经济较益。

四、结语

综上可知，目前国内火力发电厂数量较多，在生产过程中需要使用大量的传统能源，所以，大力推广可再生能源发电已经成为必然趋势。近些年，国内光伏、风力发电技术不断发展，在开展运维管理工作时，应着重考虑匹配性，要能够同步支持储能电站的正常运作，合理设置供应模式，全面落实电力资源的监督管控，实现更加科学合理的电力资源调配，并减少电站运行维护方面的资金支出，合理设置电站运维阶段的功率等参数，不断提高运维管理水平与成效。

参考文献：

[1]何海斌.磷酸铁锂退役电池储能电站运维技术研究[J].装备机械，2023（1）：16-20+26.

[2]田刚领，叶晖，张柳丽，崔美琨，李爱魁.基于数据挖掘的电池储能电站运维技术综述[J].太阳能，2022（5）：23-32.

[3]余斌，徐彪，周挺，黄博文，肖豪龙.湖南电网侧储能电站运维检修现状分析与解决思路[J].湖南电力，2022，42（2）：89-93.

[4]郑阳光.探讨风电与光伏的储能电站运维管理[J].冶金管理，2022（7）：109-111.

[5]邓宾宾，孙本鹤.风电与光伏的储能电站运维管理[J].电子技术，2021，50（11）：208-209.