数智化技术构建储能新生态——南网储能公司数字化智能化探索实践

　　一年之计在于春，年年好景在于“新”。这个春天，“新质生产力”成为中国经济社会发展中澎湃的新动能。

　　4月24日至25日，一场以“产研协同、共促发展”为主题的储能行业数字化智能化技术创新成果交流会在南网储能惠州抽水蓄能电站举行，来自华为、阿里等近50家国内知名企业的120多名专家学者汇聚于此，加快新一代信息技术创新成果转化，共谋产业合作良机。

　　交流会现场9家单位签订合作意向书。李冕祺 摄

　　据悉，南网储能现场展示了自主可控大型抽水蓄能机组数智调速系统、抽水蓄能多厂站集控系统关键技术、蓄能地下厂房水轮机层智能巡检机器人、智慧电厂综合解决方案、蓝牙空间智能感知系统等17项科技创新成果。

数字赋能设备“智”造

助力实现高水平科技自立自强

　　2024年3月，国务院印发《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》，大力推动生产设备更新和技术改造。近日，我国抽水蓄能领域的首套全国产化核心控制系统在改造机组上安全运行超过25000小时，首个人工智能数据分析平台版本更新上线，机组远程集中控制模式深化应用，促进抽水蓄能产业向高端化、智能化、绿色化发展。

　　“如果抽水蓄能机组是一台汽车，数智调速系统就是‘变速箱’，是机组的核心控制设备，直接影响机组发电的可靠性和电网运行的稳定性。”南网储能修试分公司副总经理巩宇表示，这套国产数智调速器系统通过运行4500多个小时、启动1800余次的实用检验，性能稳定可靠。新设备较进口设备功耗减少50%、启动速度提高20%。

　　广蓄电站7号机组开展了全国首台“芯片级”自主可控励磁系统研发，2023年初成功投运并通过科技成果鉴定，核心技术达到国际领先水平。

　　设备更新的推进得益于科研攻关的成功。抽水蓄能成套核心控制系统由计算机监控、调速、励磁、继电保护等四个子系统组成，被誉为抽水蓄能电站的“大脑”，涵盖206种设备、近12万个元件。以前，这套系统的关键部件依赖进口，核心功能优化存在“盲区”，“卡脖子”问题凸显。2021年2月，南方电网选取广州、惠州两座抽水蓄能电站为平台，同时启动四个子系统研制的技术攻关。2023年7月，新研制的国产化抽水蓄能控制子系统先后完成对机组原系统的更新替换。“整套系统关键技术达到国际领先水平，实现重大技术创新40项，21项技术填补国内空白。不仅是调速器系统，其他三个子系统的设备更新工作也在同步推进，新设备已通过2500次启动、25000小时的实地运行检验，标志着创新成果进入了产业化应用的新阶段。”巩宇介绍说。

　　据了解，按照“1台机组1套系统”估算，整套抽水蓄能“国产大脑”的市场容量将达到2500套，市场规模将超过370亿，推广应用空间广阔。

　　除了自主研制核心控制系统的推广应用，巩宇创新工作室团队近日还取得了其他的“新收获”。就在不久前，我国首个抽水蓄能人工智能数据分析平台2.0新版本“上线”运行，人工智能赋能抽水蓄能机组运维工作的力度正不断加大。新版本的算法体系更加丰富，算力更加高效，能够对机组进行实时的“性能体检”。

　　2023年4月26日，我国首个大规模抽水蓄能人工智能数据分析平台——南方电网抽水蓄能人工智能数据分析平台XS-1000D投入运行。

　　“借助抽水蓄能人工智能大数据分析平台，我们能够足不出户地掌握设备健康状况，90%的巡检工作实现‘机器代人’，还能科学减少机组停电检修时间，每年可创造经济效益约1760万元。”作为团队主要成员的南网储能修试分公司自动化检修部总经理杨铭轩说。

　　2023年6月29日至7月2日，2023国际数字能源展在深圳会展中心(福田)举行，南网储能公司应邀参展。

　　近年来，南方电网公司积极研究探索深化数字化绿色化协同、推动构建新型电力系统和新型能源体系，高质量推进数字化转型和数字电网建设。抽水蓄能人工智能数据分析平台是南网储能公司历时8年打造的我国首个抽水蓄能电站群设备状态大数据智能分析系统，是南方电网公司数字化转型在储能领域的缩影。该平台投运以来，成果经中国水力发电工程学会院士专家组鉴定，获最高评价“国际领先”，入选国家能源互联网产技联盟能源数字化示范工程，获中国水力发电科技进步奖。

依托项目搭建实证平台

推动新型储能产业集群高质量发展

　　今年的《政府工作报告》，首次将发展“新型储能”写进其中。随着我国风电、光伏等间歇性、波动性清洁能源大规模、高比例接入电网，新型储能也同步进入加速规模化快速发展的“快车道”。近年来，南网储能聚焦新型储能技术发展的前沿领域，搭建技术路线应用的实证平台，以项目应用为牵引，统筹科技攻关、试验验证、工程应用等各个环节，促进产业链向高端延伸。

　　2023年12月，我国新型储能领域国家制造业创新中心在广州成立。该中心由南方电网公司组织，联合大唐集团、华电集团、国家能源集团、南网储能、亿纬锂能等13家新型储能上下游龙头企业，围绕电化学储能、机械储能、超导储能、热储能、氢储能等新型储能五大领域，聚焦大容量、高安全、长寿命、高效率的规模化储能装备和技术攻关，实现储能关键核心技术的开发、示范应用和商业推广。

　　佛山南海，有着“中国氢能之都”的美誉，这里聚焦有150多家氢能企业和机构，涵盖氢能上中下游全产业链，投资规模超过600亿元。2024年1月3日，南网储能佛山宝塘电网侧独立电池储能站(以下简称“宝塘储能站”)投入运行，装机规模为300兆瓦/600兆瓦时。这是粤港澳大湾区规模最大的储能电站，也是我国一次性建成最大的电网侧独立储能电站，直接提高广东在运新型储能总量约20%。按照每天“两充两放”测算，宝塘储能站每年可向粤港澳大湾区输送4.3亿度清洁电能，满足20万户居民的用电需求，减少二氧化碳排放30万吨。

　　粤港澳大湾区规模最大的储能电站——佛山宝塘储能站

　　而不同于一般新型储能电站的是，这个电站是一座因技术创新而闻名的“明星工程”。电站聚焦锂电池的电芯性能、热管理、结构连接3大技术领域，搭配组合不同技术方式，形成了9条技术路线，各路线装机规模从5兆瓦到75兆瓦不等。这相当于把9座不同技术特点的中型规储能电站聚合到一起，形成一个技术性能对比的“大擂台”。

　　“当前，广东正加快将新型储能打造为万亿级的战略性支柱产业，我们投资十几亿元搭建这样一个实证平台，能够针对全省不同的新型储能应用场景，为产业创新发展遴选出最优技术方案。”南网储能科技公司董事长汪志强表示。

　　在我国首个兆瓦级锂离子电池储能站——深圳宝清电池储能站，2021年3月，一套容量为2兆瓦/8兆瓦时的磷酸铁锂动力电池梯次利用系统在站内正式投用。这套系统由80台大巴和76台小轿车报废拆卸的12.2万个电池单体连接而成，电池单体剩余容量约80%，剩余使用寿命约5年，把约1200万度的退役电池潜能聚集到了一起。电池转换效率在89%至94%之间，达到了新储能电池的90%以上，完全满足虚拟电厂对分布式储能系统的接入要求。

　　我国首个兆瓦级锂离子电池储能站——深圳宝清电池储能站

　　除了为电网供电，该系统还与站内光储充电桩系统相连，与光伏充储放电进行配合互补，实现了汽车“退役电池”给“在运电池”的充电，也能够保障充电桩系统更加可靠地接入虚拟电厂。

　　2023年12月，南网储能公司牵头承担的国家重点研发计划“锂离子电池储能系统全寿命周期应用安全技术”项目参加全国第一届能源电子产业创新大赛暨第二届先进储能技术创新挑战赛，其中《储能系统电池火灾液氮灭火抑爆技术》获得“集成创新一等奖”，《基于老化机理的电池寿命预测方法》获得“寿命预测一等奖”。

产学研用深度融合

科技成果从“书架”走向“货架”

　　近年来，南网储能公司聚焦提高企业核心竞争力和增强核心功能这两个途径，切实发挥好中央企业在建设现代化产业体系、构建新发展格局中的科技创新、产业控制、安全支撑作用，自主创新能力不断提升，初步构建全域全链创新生态体系，研发投入大幅提升，科技成果转化收入实现质的飞跃，先后承担6项国家级重大科研项目，攻克抽蓄机组成套开关设备(GCB)国产化难题，实现40万千瓦级抽蓄机组国产化，获评“科创中国”产学研协作类创新基地。

　　近年来，随着抽蓄工程爆发式增长和数字化转型的需要，智慧基建成为发展趋势，面对工程现场需要更加灵活的算力和电力支持，南网储能公司研发团队给出了破题答案。

　　高温、高湿、强风、强降雨，抽水蓄能电站建设现场面临的自然条件通常非常恶劣，爆破作业产生的剧烈震动及大量灰尘对现场的IT设备造成极大的威胁。为保证各类设备在恶劣环境下能够可靠工作，南网储能信通公司研发团队设计了一种IT收容设备，将算力需要的服务器、网络集成，封装在一个机柜里，连接现场电源即能实现配电输出、网络供应、温湿度调节，远程监测控制、本地管理等功能，使边缘算力一体化收容平台给基建现场各数字化系统提供稳定的算力支持。

　　由南网储能设计的可移动式边缘侧机柜，解决了工程建设现场电力算力不足问题。

　　随着科技进步和智能化的发展，工地用电管理也迎来了智慧化的革新。为加强施工现场临时用电管理，南网储能建管公司研发团队从配电箱保护零线、漏电电流、紧急断电、远程监控等技术手段入手，开展了智能配电箱关键技术的研发。2022年8月，国内首个具有状态感知和远程监控功能的智能配电箱成功面世，研发团队率先研发了抗干扰、高精度配电箱保护零线电气连接有效性检测和漏电电流检测技术，实现了融合定位和远程监控功能，是我国智能配电箱设计、生产核心技术上取得的重大突破。

　　“这款智能配电箱采用耐候性强的材料制造，内部设计符合多项安全接线要求;集成了高效自动测量系统，能够实时测量接地电阻和漏电断路器状态;集成定位技术，具备信息传输和联网功能，实现数据实时上传;同时配备了声光报警系统，并有一键断电功能。”南网储能公司创新与数字化部总经理王勇介绍说。“这是真正意义上的‘智能’配电箱，安全可靠性经鉴定达到国际领先水平。”截至目前，这款智能配电箱已累计销售1500多台，相关成果已写入《水电水利工程临时施工用电安全技术规范》，为国内水电行业施工用电管理提供了示范，该成果可广泛运用于水电水利、能源电力、房屋建筑、道路桥梁等多个领域的生产和基建现场。

　　“换了南网储能公司生产的智能配电箱，有针对性地解决了问题隐患，用电更规范、更放心、更安全了!”“南网储能公司的智能配电箱，可以实时监控用电安全、运行能耗等各项数据，运维检修工作更加高效便捷，没有网络也能用!”在配电箱使用回访中，智能配电箱凭“聪明”“安全”在广西南宁抽水蓄能电站自流排水洞、贵港抽水蓄能电站水电十四局等施工现场“出圈”，得到市场一致认可。(冯舒敏)