华为工商业储能安全方案和实验验证
1工商业储能安全设计理念：设备、资产、人身，主动安全
华为基于对储能安全的深刻理解，提出设备、资产、人身三维度的工商业储能主动安全方案，覆盖储能失效的全链路。
2设备安全设计，守护系统运行
2.1电芯安全，严苛引入&量产标准
储能系统的原始安全性与储能系统的电芯直接相关，电池本体因素仍然是储能系统安全的核心。质量低下的电芯易产生内部缺陷故障，如碎屑和毛刺超标以及极柱与壳体搭接等问题。一款电芯的选择主要包括电芯引入和电芯量产两个阶段。华为通过严苛的电芯引入测试和量产管理标准，从源头管控储能安全。在电芯引入环节，华为通过对候选电芯进行超过 100 项的测试，实现全球认证标准全覆盖。其中，电芯循环测试时间超 10个月，对电芯性能进行充分评估；并通过挤压测试和针 刺测试等，来测试电芯在恶劣工况和突发故障情况下的安全能力。在量产管理阶段，华为为供应商制定现场管控标准 CTQ* 或 CTS* 共超过 200 条，保证电芯制程安全。
2.2电芯级参数实时监测
电芯状态监测是电池管理的核心，当前国内外多个标准都对此能力提出了诉求，其需要储能系统有能力实时获取每个电芯的电压、电流、温度等关键参数，并通过监测装置实时传输数据至管理系统，进行分析和处理。通过在电池模组内布局多类传感器，华为工商业储能能够实时监测包括电芯电压、电流、温度等关键参数，并基于上述数据提供精确的电芯 SOC&SOH估计，持续监控储能安全状态，避免潜在风险。结合管理平台，华为将这些关键数据从黑盒中取出并转变为可视化状态，有效提升用户对储能系统运行状态和安全状态的感知能力。
2.3云BMS安全预警
云BMS 安全预警主要用于识别渐变型电池故障。在整个失效链路中，云 BMS 主要用于对储能设备整个生命周期的看护，排查系统中如电芯一致性劣化等隐性故障，从而使储能系统能够在电芯大面积内短路出现前就及时将风险切断。华为云 BMS 根据储能设备上报的 10S 实时数据，结合机理条件模型和大量现网电池模组数据能够及时检测并判断电芯异物、外部搭接等引起的系统内外短路故障和螺栓松动导致的电池阻抗不一致，提前 24 小时预警热失控故障，保障储能系统安全；并能够通过采样异常检测算法排除 BMS 单板、NTC 传感器、通信链路失效引起的电压和温度采样异常，保证安全预警的准确性，减少误报带来的运维损失。
2.4多级功率端子温度检测
储能系统设备复杂。当其运行时，电能通过电缆、接线盒等分配器件流向其他器件，电缆与各零部件的连接点是整个流程中最薄弱的环节。储能系统内功率端子多采用铜端子加螺栓紧固方式连接，这种连接方式对装配精度要求较高，一旦出现不可靠连接，将导致线束局部发热，严重过热则会有起火的危险。因此，华为在电池模组、簇控制器和 PCS 的各级功率端子上增加温度检测电路，实现实时检测端子过温状态。通过 NTC 温度检测电路，端子的温度可以被转化为电信号，温度变化的数据传递至信号处理器，设备各级设备即可根据电信号的变化对端子的过温情况进行判断，并及为用户及时告警功率连接螺栓松接等电气风险，避免热滥用的发生。
2.5多级过流保护，主动关断、快速隔离
从系统层面防控热失控蔓延的重要方式之一是设立多重的隔离和关断机制，当部分回路电流、电压、温度等出现异常时，可以快速、准确的切断回路电流。传统方案通常使用熔丝进行保护，随着运行年限增加，失效率增大，可靠性较差，并且阈值较高，无法检测并关断微小的过流。华为在电池模组、电池簇和系统三个层面，一共设立四级主动关断和两级被动隔离，用以切断电池系统内部的电路，避免过热量蔓延。下图演示了华为工商业储能多级主动隔离、关断的逻辑图.
在电池模组层面，华为通过板端 BMS 和能量优化器实现电池模组的软硬件隔离；在电池簇层面，通过 BCU 和簇控制器电子开关实现簇级主动关断隔离；在系统层面，通过断路器和熔丝实现被动隔离的兜底保护。实现对不同层级过流故障的分级保护，做到快速响应，避免故障扩散。
3资产安全设计，减少故障损失
3.1主动消防抑制系统，多重联动提前介入险情
有别于传统起明火后的被动消防，储能消防系统应在电芯开阀或热失控时就主动介入，以降低系统损失。华为工商业储能通过多重传感 + 及时排气 + 提前消防的三维主动消防抑制系统，在事故早期介入，减少故障损失。
4人身安全设计，保护人员安全
4.1顶部泄爆
传统工商业储能柜通常不配备泄压或泄爆装置，欠缺对周围人员人身安全的考虑和设计，极端情况下燃爆导致的冲击会对运维人员和消防人员的人身安全构成重大威胁。华为工商业储能在柜体顶部配备了满足 NFPA68 安全设计理念的泄爆面板，并在机柜正门使用了5点式门锁和创新挂钩设计。在系统发生不受控制的火灾蔓延，导致电池释放巨量可燃气体的情况下，储能系统的泄爆系统可以将柜内的压力向上引导并远离周围人员，避免储能机柜本体解体、泄爆冲击波和热辐射导致的人身伤害，将火灾爆炸的影响限制在柜体周围较小范围内。
人身安全是工商业场景的红线。为准确评估华为顶置泄爆的性能水平，华为委托 TUV 莱茵成立验证小组，于 2023 年 4 月进行了测试，对顶置泄爆相关性能开展了全面验证评估。
基于 TÜV 莱茵的技术评估和实证测试结果，华为顶置泄爆技术先进，在实际测试中表现可靠稳定，能在极端情况下保障相关人员安全，针对运营维护人员人身安全具有指导意义.
5总结和展望
工商业储能的持续部署是实现能源绿色低碳化转型的重要手段。在这过程中，安全性无疑是重要前提和基本条件。当下，工商业储能正处于高度发展的阶段，相关的安全设计也需要同步得到完善和提高。在当下和未来的探索中，华为致力于从设备、资产和人身三个维度对工商业储能进行系统化的安全设计。通过行业领先的安全防护技术，应对场景下复杂的储能安全挑战，为业主提供更可靠的解决方案。在工商业储能安全设计的道路上，行业的持续探索必不可少。在上下求索之途中，华为将与行业共同进步，为打造更安全可靠的储能产品而努力，让绿色电力惠及千行百业。
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