华为《构网型储能安全白皮书》解读与分享

系统思维破解行业安全痛点构建全维度安全防护体系 构网型储能 定义：构网型储能（Grid-Forming Energy Storage）是以电压源控制为核心，能主动建立并维持并网点电压幅值与相位的储能系统，可在弱网、低惯量场景下独立支撑电网，兼具“立网”与“护网”能力，是适配高比例新能源的新型电力系统关键技术。 l跟网型储能系统依赖电网的电压和频率信号来构建其运行状态。它缺乏独立调整运行方式或为电网提供主动支撑的能力。 l传统电力系统：以同步发电机为主导（比如火电、水电、核电的发电机） l新型电力系统：以电力电子器件为主导（如逆变器、变流器） l构网型储能系统作为主动控制单元运行。其独特的控制逻辑使其能够像同步发电机一样运行。该系统可独立向电网及连接负载输出电压和频率，并自主调整运行状态。这种系统能有效补偿电力电子设备惯量不足的问题，从而提升电网整体稳定性和可靠性。 除了固有的间歇性特征外，可再生能源发电设备提供的惯量比传统发电设备更少，这降低了电力系统的可靠性。这两个问题在近年来已导致电力系统故障频率的上升。 构网型储能 核心技术特征对比 关键应用场景 核心功能价值 发电侧高比例风电、光伏场站等新能源电站，提高并网友好性电网侧区域电网故障全停后，作为黑启动电源，增强灵活性用户侧微电网、工业园区、矿区、数据中心等微网自主运行特殊场景海岛、偏远地区的机场、医院等关键场所应急供电全场景覆盖：强/弱电网、并网/离网模式 1提升电网稳定性提供惯量支撑、一次调频、电压调节，配置15%容量可解决短路比不足 2促进可再生能源消纳配置3倍过载能力控制过电压，使可再生能源渗透率提升15-20% 实现"一机多用"，同时提供调频、备用、黑启动等多重电网服务 目录 行业背景 解决方案 03 01 安全成为储能规模化发展的核心瓶颈 五大核心理念与全维度防护体系 五大核心理念全架构安全设计全链路数字化防护安全攻防测试体系 产业增长与安全事故双凸显传统防护模式的三大局限 核心风险全链路、多维度风险源解析 02 倡议与展望共筑储能安全发展新格局 04 热失控触发的三大核心因素全层级产品风险源分布 四大倡议与产业展望核心总结与价值提炼 行业背景 安全成为储能规模化发展的核心瓶颈 200+ 25-30% 五年复合增长率 全球储能安全事故 产业增长与安全事故双凸显 Global Growth & Safety Incidents 产业高速增长 安全事故频发 200+全球储能安全事故截至2025年11月，全球储能安全事故累计超过200起，涉及中国、美国、澳大利亚、韩国等多个国家 25%-30%年复合增长率未来五年全球储能产业预计保持高速增长态势，成为能源转型的重要支撑 2025年1月·美国 500GWh 2030年新增装机 某储能电站火灾导致2000人紧急疏散、70%设施损毁，造成严重经济损失 预计2030年全球新增装机将突破500GWh，市场规模达到千亿级美元 2025年9月·韩国 某储能火灾造成政府IT系统瘫痪，社会影响极其恶劣 全球储能市场进入高速增长期 在全球能源转型向纵深推进的背景下，储能作为衔接绿电与电网的核心纽带，其规模化、高压化、构网型发展趋势日益凸显。各国政策支持力度加大，技术成本持续下降，推动储能产业快速扩张。 安全瓶颈：这些事故充分暴露了储能安全风险对行业发展的严重制约，安全问题已成为储能产业规模化发展的核心瓶颈 传统防护模式难以应对全周期动态风险 Traditional Protection Mode Limitations 传统模式的三大局限 安全风险特征 全生命周期覆盖 从设计缺陷、建设安装隐患到长周期运维问题，风险贯穿储能系统全生命周期，每个环节都可能引入安全隐患 评估依赖经验 缺乏系统思维 测试覆盖不足 安全评估依赖专家经验和样品测试，无法量化风险 小规模抽样测试难以排查量产产品潜在缺陷 单点环节防护，缺乏全链条系统性防控思维 动态演变特性 风险随工况、环境、运行时长动态变化，静态评估无法捕捉实时风险，需要持续监控与动态调整 全周期动态风险闭环 设计阶段：识别潜在风险，建立安全基线建设阶段：严格质量管控，消除安装隐患运维阶段：持续监控预警，动态优化调整 传统模式的根本缺陷 动态风险演变 传统被动防护模式已无法适配高压化、构网型储能的复杂安全需求，行业亟需系统性、主动性的安全防护理念 储能系统风险贯穿全生命周期且动态演变：设计缺陷、安装隐患、运维问题均可能触发事故 核心风险 全链路、多维度风险源解析 流程隐患全链路管控疏漏 层级扩散从电芯到场站 热失控风险三大核心触发因素 热失控触发的三大核心因素 Three Core Factors of Thermal Runaway 电气滥用 热失控递进过程 短路内部或外部短路 过充放超出正常电气参数 能量失衡 电池内部电化学反应异常导致能量积累，打破原有热平衡状态 异常电化学反应内部反应失衡 过电流电流超出设计范围 核心机制：超出正常电气参数的运行状态，导致内部电化学反应异常，释放大量热量和气体 热蔓延 热量快速扩散至相邻电芯，温度急剧上升引发连锁反应 热滥用 机械滥用 碰撞冲击：运输安装过程中的外力物理变形：电池结构受损内部短路：隔膜破损引发 环境温度超标：外部高温影响散热散热能力不足：内部产热超过散热温度持续升高：引发正反馈循环 链式反应 大规模热失控导致起火爆炸，造成严重人员伤亡和财产损失 核心机制：制造、运输、安装过程中的机械力作用，导致电池物理变形或内部短路 核心机制：环境温度超标或内部产热速率超过散热能力，引发温度持续升高 核心特征：热失控是"能量失衡→热蔓延→链式反应"的递进过程，一旦触发极难控制 全层级产品风险源分布 Multi-Level Risk Distribution 电芯层面风险 储能场站层面风险 能量释放造成严重破坏 能量密度提升 外部因素冲击 核心问题：设计或工艺缺陷引发内短路，能量密度提升进一步放大热失控能量释放强度 电池模块层面风险 无模块设计增加热隔离难度 隔热防护缺失加速热蔓延 冗余设计不足安全裕度不够 设计建设缺陷 防火设计缺陷安全间距不足地基沉降排水设计不当 核心问题：冗余设计不足、隔热防护缺失，加速热失控链式蔓延，无模块设计更增加热隔离难度 储能舱层面风险 运输安装应力物理损伤隐患 高密度布局线缆部件密集 系统性热失控风险 储能场站层面的内外因素可能触发系统性热失控，造成整个电站的事故，损失极其惨重 散热不足易引发燃爆 绝缘失效引发电弧短路 核心问题：高密度布局导致线缆部件密集，运输安装应力、绝缘失效、散热不足等问题易引发燃爆 全链路流程风险隐患 Full-Chain Process Risk Analysis 前端环节风险 后端环节风险 物料来料环节 场站建设环节 标准不完善：物料质量标准缺失，技术规格不明确检验不严格：来料检验流程不规范，不合格品流入产线溯源不完整：物料批次追溯体系不健全，问题难以定位 标准不明确：施工标准规范缺失，施工质量参差不齐施工缺陷：安装过程操作不当，引入机械应力、电气连接隐患验收不严格：竣工验收流程形式化，隐患未被及时发现 生产制造环节 运维运营环节 工艺波动：生产工艺参数控制不稳定，产品一致性差质量缺陷：电芯制造过程混入杂质、产生毛刺测试不足：成品测试覆盖不全面，隐性缺陷未检出 巡检不及时：传统人工巡检难以捕捉隐性隐患预警不及时：缺乏实时监控和智能预警系统维护不到位：预防性维护执行不到位，小问题累积为大事故 运输存储环节 风险累积效应 碰撞损伤：运输过程中的冲击、振动、跌落环境不当：温湿度控制不当，长时间暴露于恶劣环境包装不当：防护包装不足，导致物理损伤 各环节管控疏漏形成风险累积效应，前端隐患未被及时发现，后端运维难以捕捉，最终可能演变为恶性事故 解决方案 五大核心理念与全维度防护体系 全维度 5 安全防护体系 五大核心理念 五大核心理念：从被动合规到主动防控 Five Core Concepts: From Passive Compliance to Active Prevention 01全架构安全设计 核心安全目标 以"电芯-模块-储能舱-系统-电网"五级架构为核心，搭建纵深防御体系强化层级协同与冗余设计 不爆炸防止能量瞬时释放 02全链路数字化防护 数字化贯穿全生命周期，构建"采集-分析-预警-优化"管控链推动安全管理从事后补救转向事前预判 不伤人保障人身安全 全场景主动攻防 03 引入TTF/WST攻防逻辑，模拟极端工况测试以攻促防优化设计，验证系统极限能力 白皮书提出"不起火、不爆炸、不扩散、不伤人"的核心目标，构建了"五大核心理念+全维度实施体系"的系统性解决方案，将安全从被动合规提升为主动防控 04全周期安全管理体系 构建端到端体系，贯通需求到价值与战略到执行双闭环覆盖全业务环节，实现闭环管控 理念转变：从事后补救转向事前预判，从单点防护转向全维度系统防控 05全维度安全量化 将安全指标转化为"严重等级+发生概率"数据形成风险矩阵，实现量化管控 全架构安全设计：五级纵深防御 Five-Level Defense-in-Depth Architecture 储能舱安全 电池模块安全 电芯安全 热防护耐火冗余设计、隔热材料 提升鲁棒性 三重被动防护 01电芯隔离：防止热蔓延02热蔓延阻断：控制影响范围03能量泄放：安全释放压力 场景化风险识别SOA边界研究多维度安全测试 电防护水电隔离布局、绝缘监测 提升一致性 主动预警与切断 全流程白盒化管理生产大数据追溯严格工艺管控 多维传感器监测智能预警算法快速切断保护 机械防护 专用泄爆结构、强度设计 核心策略：热电机械三维防护 核心策略：被动+主动，多重防护 核心策略：从源头发力，提升鲁棒性与一致性 储能场站安全 电网协同安全 选址布局规避地质气象风险、合理间距 电气防护多层级保护、快速响应 抗电网冲击韧性 双重隔离保护外部异常不反灌内部异常不扩散 电压频率异常保护谐波抑制能力孤岛检测保护 环境适配通风散热、温湿度控制核心策略：规避先天风险，多重保护 核心策略：提升韧性，双重隔离 全链路数字化防护：全生命周期数据驱动 Full-Chain Digital Protection: Data-Driven Lifecycle Management AI技术应用 来料阶段 AI视觉识别自动检测物料缺陷、工艺异常 搭建大数据记录与质量闭环平台，AI自动识别物料风险，建立物料全生命周期档案 预测性维护基于历史数据预测故障风险 生产阶段 智能预警 全流程大数据监控，耦合工序测试数据开展预警，提前拦截产品潜在问题，确保一致性 多参数融合分析，精准预警 数据闭环体系 运输/建设阶段 采集多维度数据采集 建立全量履历，确保过程数据可追溯、风险可管控，实时监测环境参数与物理冲击 分析大数据建模分析 运维阶段 预警风险提前预警 分层分级数据采集与分析，实现诊断、预警、故障定位一体化，打造无死角防护网 优化持续优化改进 安全攻防测试体系：从标准测试到极限验证 Security Attack-Defense Testing System 01TTF测试（Test to Fail失效测试） 突破传统局限 增加测试应力直至产品失效，精准定位设计薄弱点 失效分析分析失效模式机理 渐进式加压逐步增加测试应力 传统标准安全测试SST(Standard Safety Test)局限 仅验证产品符合基础标准无法识别设计薄弱点缺乏极端场景验证 02WST测