近年來,全球鋰離子電池電化學儲能電站火災爆炸事故頻發,波及多國多地,部分造成嚴重人員傷亡和財產損失。數據顯示,80%的事故發生在運行期間,人為因素占比達43.3%;19%的大型儲能項目存在質量性能異常,單個電芯熱失控放熱量達3.6兆焦,100吉瓦時系統級規模更是高達100吉焦,相當于24噸TNT炸藥當量。三元鋰電池事故量是磷酸鐵鋰電池的2.5倍,而2023年中國電化學儲能裝機中鋰離子電池占比達98.1%。“雙碳”目標推動下裝機量激,然而安全標準缺失、評估體系碎片化已成為行業高質量發展的核心瓶頸。
在此背景下,華為數字能源聯合構建的電化學儲能系統全生命周期安全量化評估體系通過權威技術鑒定有著重要的意義。在中電聯11月18日組織的技術鑒定會上,鑒定委員會一致認定:該項目整體處于國際領先水平,填補了國內外儲能安全領域技術空白,以科學量化方法論破解行業安全管控難題,推動儲能安全從“經驗驅動”邁向“科學驅動”,兼具技術引領價值與行業規范意義。
重構儲能行業安全評估新范式
長期以來,儲能行業安全評估面臨三大挑戰:缺乏統一量化標準、評估局限于單一環節、風險預警滯后。疊加電芯單體容量增大加劇熱失控危害、儲能高壓化提升電濫用風險、系統老化導致安全邊界變異,再加上量化評估方法缺失的技術瓶頸,行業安全管控難度持續升級,既威脅項目收益,更影響能源戰略落地。
華為數字能源依托跨領域技術積累,借鑒風險矩陣方法論,打造覆蓋全生命周期的安全量化評估體系,將抽象安全目標轉化為可度量、可管理、可優化的工程任務。其核心創新是引入核電、醫療器械等高安全行業的風險矩陣,通過“發生可能性—影響嚴重程度”二維模型實現風險等級劃分與可視化,達成三大突破:一是設計階段“關口前移”,識別“高概率—高嚴重度”致命風險;二是優化全生命周期成本,聚焦關鍵安全環節實現安全與成本平衡;三是建立產業鏈協同基準,提供統一評估標準與溝通語言。
該體系將風險由高至低分為A、B、C級,明確各等級失效概率要求:A級風險完全不可控,重大事故概率極高;B級需通過設計優化與技術創新降低風險;C級風險可控,可避免整站火災等嚴重后果。
分級體系依托三項核心創新技術:一是復雜工況故障仿真技術,構建貝葉斯失效傳播網絡實現核心事件失效概率量化;二是Diffusion可控數據生成技術,構建算法工況全景圖提升預警算法精度;三是以運行不確定性建模的安全評估技術,量化評估被動防護有效性提升評估準確性。配合高精度智能預警、正壓阻氧排煙、組串式雙級變換、高溫耐久絕緣監測四項安全增強技術,大幅提升系統安全等級。
通過建立通用化的安全風險演化概率評估模型,華為實現了對系統安全風險的精準量化與科學分級,填補了國內外該領域的技術空白,為新型電力系統建設及儲能行業高質量發展提供堅實保障。
量化體系以“從芯到網,主動安全”理念為支撐,構建電芯至電網全鏈路防護,融合多學科技術形成端到端安全體系。以電池包為例,三重防護屏障實現極致絕緣:云母復合層耐受1500攝氏度以上熱沖擊,聚丙烯層抵御擠壓,陶瓷復合層耐電解液腐蝕超1000小時,結合全范圍實時檢測,消除絕緣失效起火風險。
極限測試與項目落地彰顯量化價值
2024年12月,華為智能組串式構網型儲能平臺獲TüV萊茵全球首個L3 Prime級最高安全認證,標志安全能力達國際領先水平。
今年2月,在DNV見證下,華為完成極限燃燒試驗:較國際標準增加熱失控電芯數量,12顆電芯同時熱失控場景下,通過正壓阻氧+定向排煙機制實現箱內無可燃氣體聚集,主動點火無燃爆。相較于傳統系統1顆電芯熱失控即燃爆,華為儲能箱7小時才觸發燃燒,為應急預留充足時間,且相鄰箱體最高電芯溫度僅47攝氏度,無熱蔓延。
項目落地方面,該體系已應用于西藏阿里改則、烏茲別克斯坦奧茲、沙特紅海等多個構網型項目。如在西藏阿里改則構網型儲能電站通過電芯級故障預警功能提前識別內短路、溫度異常等故障,以“一簇一管理,一包一優化”的精細化管理,驗證了量化評估體系的可靠性與先進性;沙特紅海新城1.3吉瓦時儲能系統安全穩定運行超兩年,進一步彰顯了體系的規模化應用價值。
引領行業邁向高質量發展新生態
華為量化評估體系的核心價值,是將定性經驗、局部整改的安全管理模式,轉變為可度量、可管理、可追溯的精準治理模式。如同儲能系統的“全景數字導航”,既精準定位當前風險點,又科學預測安全技術演進路徑,推動安全從被動防御的“成本項”轉變為驅動產業發展的“核心引擎”。
對廠商而言,可借助分級體系判斷產品安全等級,靶向提升安全水平;對行業而言,將推動三大變革:一是安全競爭從“模糊宣傳”轉向“量化比拼”,精準定位短板;二是技術研發從“單點突破”轉向“系統優化”,引導廠商從電芯、結構、電控、運維等多維度提升安全水平;三是行業生態從“各自為戰”轉向“協同升級”,華為開放構網仿真與應用測試“雙中心”,已為全球60多個國家提供1500+模型支持,助力合作伙伴聯合測試、共同提升。
鑒定委員會一致認為,本項目所構建的安全評估體系及相關技術創新突出,對提升電化學儲能行業整體安全水平具有重大支撐作用,具有顯著的經濟、社會效益和推廣應用前景,整體處于國際領先水平。建議與行業機構合作,加快推廣與應用,推動建立統一、可量化的安全評估標準,以標準引領儲能安全技術持續演進,為新型電力系統建設與產業高質量發展提供堅實保障。
上一篇:無