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1、Huawei Confidential1华为数字能源公司中国区高级储能解决方案经理 杨 志 智能组串式储能系统安全设计关键技术Huawei Confidential2目录第一部分锂电池介绍第二部分全球储能安全事故回顾与思考第三部分华为智能组串式储能安全设计Huawei Confidential3储能锂电池介绍类型钴酸锂磷酸铁锂锰酸锂三元锂缩写LCOLFPLMONCM111NCM523NCM622NCM811NCA结构层状结构橄榄石结构尖晶石结构层状结构能量密度(Wh/kg)00平台电压（V)3.853.23.83.63.653.653.653.65特

2、点较平均怕低温怕高温较为平均循环性能00300020001500安全差高较高较高中较差差差成本Co价高最低低Co含量降低，BOM成本降低制备环境需求高，制造成本增加应用场景3C应用领域电动汽车储能领域电动汽车电动汽车储能领域23年1-8月全国储能锂电池产量110个GWh，超过22年全年产量100GWh51家电池企业产能规模超过10GWh，百亿级项目32个23年H1新增投运储能项目8GW/16.7GWh，超过22年全年7.3GW/15.9GWhHuawei Confidential4锂电池结构及工作原理类型外观结构优点缺点圆柱能量密度高尺寸小成本低散热好能量密度上升空间小监

3、控管理难度大软包能量密度高重量轻内阻小机械强度差封口工艺难散热难度高一致性差方形可靠性好更安全装配性好工艺要求高散热难度高型号太多锂电池按壳体及外形分类锂电池的工作原理锂电池充放电实质：Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌充电时，Li+从正极脱出，嵌入负极；放电时，Li+从负极脱出，嵌入正极正极反应：LiFePO4 Li1-xFePO4+xLi+xe-；负极反应：xLi+xe-+6C LixC6；总反应式：LiFePO4+6xC Li1-xFePO4+LixC6。充电放电充电放电充电放电Huawei Confidential5锂电池热失控及演变路径DCDC短路起火连接点发热/拉弧外部高温/明火外

4、部高温主回路线缆破损短路模组端子绝缘失效系统浸水/凝露短路系统负载短路电池箱体搭接反接短路外短路采样故障BMS软/硬件故障并联模组/簇偏流环流过压/过流/过放U制造极片毛刺极柱与壳体搭接过渡金属溶出析锂内短路内部缺陷制造异物循环变形异物刺入异物刺入循环膨胀运输振动/冲击安装跌落外力形变失效诱因温度升高失效中间态开阀大面积内短路快速升温隔膜融化正负极短接内短路安全失效热失控热扩散爆燃锂电池在无外部激源时也可能出现热失控锂离子电池发生热失控主要是由于内部产热远高于散热速率，在锂离子电池的内部积攒了大量的热量，从而引起连锁反应，导致电池起火和爆炸。锂电池热失控演变路径：Huawei Confiden

5、tial6目录第一部分锂电池介绍第二部分全球储能安全事故回顾与思考第三部分华为智能组串式储能安全设计Huawei Confidential7电化学储能安全事故回顾与思考电芯选择、系统运行状态、电站投运时间、存量电站数量、项目类型近7年全球电化学储能安全事故统计(70起+)注：数据取自储能与电力市场上海品茶相关的文章Huawei Confidential8电化学储能安全事故回顾与思考方案设计设备选型制造测试调试运维储能电池本体缺陷电气设备选型不当设备老化储能系统防护不足系统监控管理人员操作不当施工质量方案设计不合理安全设计问题Huawei Confidential9电化学储能安全标准与规定规定了电化学储能

6、电站设备设施、运行维护、检修试验、应急处置的安全要求。储能系统最小保护单元为电池模块等要求。储能系统具备簇级隔离控制和故障告警上报、就地故障隔离等功能；储能系统电池选择要求等；2023年修订100项以上新型储能重点标准，初步形成标准体系，支撑新型储能商业化发展；储能安全相关标准21项，储能安全不断受到行业重视，保障储能行业安全稳步发展。Huawei Confidential10目录第一部分锂电池介绍第二部分全球储能安全事故回顾与思考第三部分华为智能组串式储能安全设计Huawei Confidential11华为智能组串式储能八大安全设计严格电芯选型及认证提升电芯安全性能电芯智能内短路检测故障识

7、别，快速告警电池包跌落测试全场景安全可靠更高防护极端环境稳定运行4级主动关断，2级被动隔离全方位系统防护状态适时监控故障提前处置一簇一管理避免并联适配及环流一包一优化避免串联风险全生命周期、全场景、关键设备、储能系统、严苛测试Huawei Confidential12安全设计一：严格的电芯选型及认证，高强度陶瓷隔膜，提升电池安全性能提升隔膜热稳定性，防止隔膜收缩而导致的正负极大面积接触，降低安全风险提高耐刺穿能力，防止电池长期循环锂枝晶刺穿隔膜引发的短路，降低内短路产生热失控的风险中和电解液中少量的氢氟酸，防止电池气胀，避免影响锂电池的充放电、循环效率等性能陶瓷涂层的孔隙率大于隔膜的孔隙率，有

8、利于增强隔膜的保液性和浸润性，从而延长锂电池循环寿命隔膜PE16PE12+4m陶瓷隔膜隔膜厚度/m1616熔点（）138147破膜温度147154穿刺强度320548图1 50%SOC针刺内短路隔膜破孔大小对比P12涂覆4m陶瓷隔膜，熔点较未涂高9，且穿刺强度高同样隔膜厚度，添加陶瓷的隔膜指标更优锂电池陶瓷隔膜 通常是以PP(聚丙烯),PE(聚乙烯)或多层复合隔膜为基体，表面涂覆一层Al2O3、SiO2、Mg(OH)2或其他耐热性优良的无机物陶瓷颗粒，经特殊工艺处理后与基体紧密粘结在一起，可提高隔膜的耐高温、耐热收缩性能和穿刺强度，进而提高电池的安全性能。*数据参考文献The Effect o

9、f Battery Separator Properties on Thermal Ramp,Overcharge and Short Circuiting of Rechargeable Li-Ion BatteriesHuawei Confidential13安全设计二：电芯级智能内短路检测LFP电芯针刺试验电芯内短路告警精准识别，10s内快速告警应对异物穿刺，析锂等突发型内短路Huawei Confidential14安全设计三：电池包跌落测试，降低安全事故风险电池包跌落测试测试标准GB/T 36276-2018 电力储能用锂离子电池 5.3.3.5 跌落将电池模块的正极或负极端子朝下从

10、1.2m 高度处自由跌落到水泥地面上1次，不应起火、爆炸。华为测试：2.5m，50%SOC，测试所用电池包跌落均未发生起火现象。电池包全场景安全可靠12电池包总装电池包转运3系统总装4电池包维护装配下线进行容量和ATE测试高度2m，SOC50%；总装厂作业极限高度2.5m高度2.5m，SOC 50%；若电池不可放电到50%以下通过维护工装锁链加固，防止跌落高度3m，SOC100%；防撞泡沫，叉车转运高度1.5m，SOC50%；均处于安全环境下跌落高度SOC测试结果1.2m100%满足标准2.5m50%满足标准Huawei Confidential15安全设计四：一簇一管理，各簇电压灵活调节，规

11、避并联失配及环流风险电池簇间SOC存在出厂及运行差异终止放电时，簇间SOC差异4.4%电池簇差异影响总放电量5%单簇管理避免环流和偏流 每簇均可满充满放一簇一管理智能电池簇控制器智能组串式储能解决方案集中式方案5%11%16%800V 1C800V 0.95C800V 0.9C电池簇SOC 电池簇直接并联 簇间偏流大，充不满放不光1180V 1C1150V 1C1210V 1C1200V1200V1200V电池簇SOC青海共和 并网前调试阶段Huawei Confidential16安全设计五：一包一优化，实现电池包独立充放，避免串联风险优化器电池PACK 高可用容量：消除串联失配，提升电池系

12、统可用容量 高可用度：故障电池包单个切离，不影响簇内其他电池包正常工作 高安全性：不工作时，电池包输出默认关断，外部短路无风险 易维护：电池包更换即插即用，免现场人工调节SOC一包一优化 集成电池包优化器优化器电池PACK优化器电池PACK智能组串式储能解决方案安徽亳州 并网前调试阶段电芯间SOC差异平均8%，最高12%随系统运行，SOC差异会逐步增大，放电量进一步下降 电池包直接串联 不一致导致仅部分能完全放电集中式管理 无均衡设计集中式方案5%11%15%电池包1电池包2电池包3电池包1电池包2电池包NHuawei Confidential17安全设计六：多级管理，结合一簇一管理，一包一优

13、化，故障提前处置电池模组1DC/DC1储能电池簇nDC/DCnBMU1BCUBUS1CMU电池模组1电池模组21电池模组21BMU21电池簇1电池簇2电池簇nS1S2S1S2S1S2S1S2CAN+FAST IOBUSnn 通过三级BMS系统，包级BMU+簇级BCU+箱级CMU，实时监测电芯运行状态（温度、电压、电流等）；n 根据告警严重等级，结合一簇一管理和一包一优化特性，实现电池包级、电池簇级、电池箱级三级分层分级保护；Huawei Confidential18安全设计七：4级主动关断，2级被动隔离，储能系统全面防护智能电池簇控制器电池簇DC/DC被动隔离保护主动关断保护主动关断保护断路器

14、保护熔丝熔断保护电池包DCDC过流保护短路保护断路器熔丝接触器DCDC电路主动1级主动3级主动2级主动4级被动2级被动1级接触器主动3级主动2级主动1级主动4级被动1级被动2级BMU过流保护DCDC过流保护 优化器过流保护 短路保护熔丝熔断保护断路器保护保护动作保护层级保 护逻 辑软件控制硬件分断电子开关电子开关xBMU过流保护优化器过流保护电池包1S2S1电池包2S2S1电芯电芯BMUBMUHuawei Confidential19安全设计八：更高安全防护，极端环境稳定运行簇控制器仓综合控制仓储能电池仓分仓设计：储能仓，簇控制器仓及综合控制仓分仓设计，保障监控、火灾抑制系统持续正常运行1h隔

15、仓防火设计箱体防腐等级满足C5，中性盐雾测试时间达720h储能系统防护等级达IP55超过业内平均水平（IPX4）整机通过中国泰尔实验室YD5083标准9烈度和GR63标准Zone4等级地震仿真3级公路测试，满足载板运输结构安全，高防护，高可靠分区设计保障系统高安全Copyright2018 Huawei Technologies Co.,Ltd.All Rights Reserved.The information in this document may contain predictive statements including,without limitation,statements

16、 regarding the future financial and operating results,future product portfolio,new technology,etc.There are a number of factors that could cause actual results and developments to differ materially from those expressed or implied in the predictive statements.Therefore,such information is provided for reference purpose only and constitutes neither an offer nor an acceptance.Huawei may change the information at any time without notice.把数字世界带入每个人、每个家庭、每个组织，构建万物互联的智能世界。Bring digital to every person,home and organization for a fully connected,intelligent world.Thank you.