应链波动及安全风险（如热失控）等挑战。安全标准、循环经济与跨领域协同创新将是产业可持续发展的关键。 工商业储能 全方位安全防护解决方案白皮书 前言 01 传统解决方案及 其局限性 2.1 传统柜式储能方案 2.2 传统电芯设计 2.3 传统电池包设计 2.4 传统系统设计 2.5 传统云平台 总结 18 安全考量 1.1 工商业储能燃爆事件频发 1.2 电池热失控 1.3 电气危险 1.4 设计与运维难度 1.4 传统解决方案及其局限性 随着全球能源转型加速，工商业储能作为用户侧能 源管理的核心环节，其安全性成为行业发展的关键瓶颈。 热失控与火灾隐患、复杂场景下的消防难题，以及设计 与运维缺陷，都阻碍着工商业储能的进一步发展。 2 05 供电系统 光伏发电 储能系统 负载 抽水储能 电池储能 风电 电厂 工商业储能 全方位安全防护解决方案白皮书 传统柜式储能系统以 S（电池管理系统）、消防组件、温 控系统等集成于单一柜体内。 传统柜式储能方案 2.1 传统电芯安全依赖电芯厂规格书和质保，电芯规格宽松，以交付为主。 传统电芯设计 2.2 电池包的传统设计有以下缺点： 传统柜式储能的灭火装置外置，无法快速灭火。 传统电池包设计 2.3 传统柜式储能消防 外置灭火装置 传统柜式储能电池Pack温度传感器和电芯的比例较 低，整个储能柜布置8-12个温度传感器，需检测

------------ 17 第三章 全球全模块储能市场发展现状及趋势 3.1 全模块化储能市场的定义和分类 -------------------------------- 20 3.2 传统非模块化储能解决方案的痛点 -------------------------------- 24 3.3 全模块化储能系统主流解决方案 -------------------------------- 希望提高能源独立性和对能源价格波动的适应能力，这反过来又刺 激了对当地可再生能源基础设施的投资。 高 高 技术改进：技术进步是克服可再生能源生产传统挑战的关键。更高 效的太阳能电池板、更大的风力涡轮机和更完善的储能系统等技术 进步显著提高了可再生能源的效率，使其比传统化石燃料更具竞争 力。 高 高 电力需求上升：受人口增长和经济扩张的推动，能源需求急剧增加。 同时，电动汽车（EV）在发达经济体的普及也进一步推动了电力 程监控，智能维护和电力需 求预测，从而提高储能系统 的性能 • 随着新能源汽车的发展，增 加充电模块可以提高能源利 用效率 • 传统电力系 统依赖化石 燃料 • 阻碍全球生 态系统的可 持续发展 • 提高太阳能光 伏发电能力 • 太阳能光伏发 电具有间歇性 、多变性和随 机性 传统的太阳能光伏发 电和储能系统解决方 案: •缺乏灵活性 •安装困难 •运行和维护成本高 •应用场景有限 行业挑战 •

加大线路损耗，发热严重引发电气火灾； 设备线路老化 三相不平衡 传统用电管理模式的弊端 好模式 好设备 故障定位 “难” 隐蔽性 分布性 复杂性 突发性 危害性 传统人工巡检无 法从根本上预防 和排查电气隐患。 响应速度 慢 排查周期 长 被动维修 局限性 一旦发生故障， 极大地影响了 企业的生产效率。 传统用电管理模式的弊端 100% 需定期对线路和用电设备进行安全检查， 所需运维人员多，耗时长且容易出现漏检现象； 缺少智能化管理，人工操控”东奔西走“很不便利； 经验丰富的运维人员薪资逐年上涨，人力成本高； 运维费用 “ 高” 1 2 3 依靠 人工 传统用电管理模式的弊端 不可逆后果 火灾导致的人身伤亡、 财产损失、环境污染 等都是不可逆的； 可燃物多 可燃物多，发生火灾 后燃烧迅速，易产生 大量有毒气体，极易 造成人员伤亡； 易爆炸 预测是否会发生故障。 移动互联 移动互联 “ 运行一张图，安全一张网，管理一盘棋，数据一朵云”的安 全智慧用电蓝图 传统与创新 传统的用电保护系统 低压柜 配电柜 电表 剩余电流 互感器 电气火灾 报警器 线温度 传感器 智能用电 云平台 传统空 气开关 用电 设备 自复式过欠 压保护器 电流电压 传感器 电流互 感器 • 通过添加多种外置智能设备（如线路

Department of Electrical Engineering Digital Twin Technology for a New Type of Power Systems 沈 沉 1 02 传统电力系统仿真与数字孪生 03 构建电力系统数字孪生的关键技术 01 目录 CONTENTS 04 电力系统数字孪生技术实践 电机工程与应用电子技术系 Department of Electrical Engineering 电机工程与应用电子技术系 16 02 传统电力系统仿真与数字孪生 两者之间有何异同？数字孪生的关键特征是什么？ 17 数字孪生和传统的电力系统仿真有何区别？ 人们不是一直通过仿真认识电力系统、校核控制策略 的吗？ 数字孪生到底给我们带来了什么新的东西？ 传统电力系统仿真与数字孪生 Department of Electrical Engineering 电力系统的物理结构； 实时状态（量测）； 影响电力系统安全的环境信 息； 经济机构、市场信息； 管理信息； 各种类型的运行指标，如效率、 环保； 其他。 传统电力系统仿真与数字孪生 2000 年 卢强院 士 首次提出数字电 力 系统的概念 Department of Electrical Engineering 电机工程与应用电子技术系 19

水泥、石化、化工等重点高碳工业行业减排路 径差异显著，短流程工艺、氢冶金、电气化、二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）等技术路线亟需系统性 突破与统筹推进。推动庞大工业体系实现深度脱碳，必须在颠覆传统发展模式的同时，平衡技术演进与经 济可行性，以 “技术 - 路径 - 政策” 为分析框架，建立关键技术的发展路线图，形成可落地的碳中和技术 解决方案，助力中国以碳中和技术创新打造工业竞争新优势，加快培育新质生产力。 定等提供决策依据。 本报告提出中国工业领域碳中和技术发展 “三阶段” 路径：（1）低碳流程技术大规模应用期（2025— 2035 年）：需求侧结构调整和短流程技术（如废钢 - 电炉、再生铝）替代传统高碳路径，推动工业领域碳排 放率先整体达峰，为电力、交通等部门的低碳转型和终端需求增长释放排放空间。能效提升和短流程技术 发展是该阶段的核心减排手段，将贡献约 55% 的工业碳中和技术减排量。（2）工艺颠覆性技术爆发应用期 域的脱碳进程高度依赖 于能源结构的绿色转型。煤炭作为工业生产能源主体导致了大量的 CO2 排放。这需要未来加速非化石能源的 研发与创新，如太阳能、风能、绿氢等清洁能源的高效利用，以逐步替代煤炭等传统化石能源。随着工业电 气化步伐的加速推进，电力系统正面临前所未有的挑战，亟需实现技术创新与清洁化转型，以匹配工业行业 不断攀升的电力需求、确保高品质的供电服务，并助力减碳目标的达成。此外，需通过市场机制促进资源优

水泥、石化、化工等重点高碳工业行业减排路 径差异显著，短流程工艺、氢冶金、电气化、二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）等技术路线亟需系统性 突破与统筹推进。推动庞大工业体系实现深度脱碳，必须在颠覆传统发展模式的同时，平衡技术演进与经 “ 济可行性，以 技术 - 路径 - ” 政策 为分析框架，建立关键技术的发展路线图，形成可落地的碳 中和技术 解 决方案，助力中国以碳中和技 据。 “ ” 本报告提出中国工业领域碳中和技术发展 三阶段 路径：（1）低碳流程技术大规模应用期（2025— 2035 年）：需求侧结构调整和短流程技术（ 如废钢 - 电炉、再生铝）替代传统高碳路径，推动工业领域碳排 放率先整体达峰，为电力、交通等部门的低碳转型和终端需求增长释放排放空间。能效提升和短流程技术 发展是该阶段的核心减排手段，将贡献约 55% 的工业碳中和技术减排量。（2）工艺颠覆性技术爆发应用期 高度依赖 于能源结构的绿色转型。 煤炭作为工业生产能源主体导致了大量的 CO2 排放。这需要未来加速非化石能源 的 研发与创新，如太阳能、风能、绿氢等清洁能源的高效利用，以逐步替代煤炭等传统化石能源。随着工 业电 气化步伐的加速推进，电力系统正面临前所未有的挑战，亟需实现技术创新与清洁化转型，以匹配工 业行业 不断攀升的电力需求、确保高品质的供电服务，并助力减碳目标的达成。此外，需通过市场机制促

韩、瑞典等国也纷纷推出制造业振兴计划。各国新型制造战略的核 心都是通过构建新型生产方式与发展模式，推动传统制造业转型升 级，重塑制造强国新优势。与此同时，数字经济浪潮席卷全球，驱 动传统产业加速变革。特别是以互联网为代表的信息通信技术的发 展极大地改变了人们的生活方式，构筑了新的产业体系，并通过技 术和模式创新不断渗透影响实体经济领域， 为传统产业变革带来 巨大机遇。伴随制造业变革与数字经济浪潮交汇融合，云计算、物 段，其核心是基于海量工业数据的全面感知，通过端到端的数据 深度集成与建模分析，实现智能化的决策与控制指令，形成智能 2 化生产、网络化协同、个性化定制、服务化延伸等新型制造模式。 这 一背景下，传统数字化工具已经无法满足需求。一是工业数据 的爆 发式增长需要新的数据管理工具。随着工业系统由物理空间 向信息空 间、从可见世界向不可见世界延伸，工业数据采集范围 不断扩大， 数据的类型和规模都呈指数级增长，需要一个全新数 据管理工具， 实现海量数据低成本、高可靠的存储和管理。二是 企业智能化决策 需要新的应用创新载体。数据的丰富为制造企业 开展更加精细化和精 准化管理创造了前提，但工业场景高度复杂， 行业知识千差万别， 传统由少数大型企业驱动的应用创新模式难 以满足不同企业的差异 化需求，迫切需要一个开放的应用创新载 体，通过工业数据、工业 知识与平台功能的开放调用，降低应用 创新门槛，实现智能化应用 的爆发式增长。三是新型制造模式需

徐 敏 新冠肺炎疫情造成了全球范围的冲击，经济动力恢复尚不明朗，全球供应链变动复杂性加 剧。诸多不确定因素，给企业经营和管理带来了前所未有的挑战。与此同时，数字技术和实体经 济进一步融合，赋能传统产业转型升级，催生新产业新业态新模式。 当前，数字技术已普遍进入生活、生产各个领域，5G、AI等技术正在融入各行各业。前不 久，中国信息通信研究院发布的《全球数字经济白皮书（2022年）》指出，中国数字经济同比 实现一套系统 覆盖大大小小的煤矿设备，一套协议统一设备间的通信协议，解决了煤矿设备间互联互通难的问 题。此外，光纤传感、惯导等新材料新技术也在煤矿进行创新试验。 四是生态融合，把数字技术生态和传统行业生态进行融合。以军团的模式，打破技术边 界，开放式创新，推动数字技术与矿企生产经验、装备技术、矿山场景深度融合；管控商业边 界，共赢式发展，加速智能矿山规模化发展。 华为将坚定在基础理论和 2022 年第4 期 趋势洞察 Industry Trends 眼 下，新一代信息技术正不断取得突 破，新一轮科技和产业变革不断纵 深。数字技术成为传统产业转型升 级的核心力量，推动传统产业从劳动力等要 素投入转向创新驱动，为煤炭工业由传统的 定性经验向智能精准的转变带来了创新发展 的机遇，为实现智能少人（无人）的煤炭科 学开采提供了可能。 我国能源结构的基本特征是“贫油、少 气、相对富煤”，作为能源供应的压舱石，

关键问题一：传统规划基于典型方式、典型 日开展。新能源随机性大，电力市场扭曲潮 流分布等原因，典型日、典型方式不再典型， 需要对系统详细信息进行挖掘扫描。 安全运行边界容易确定 冬谷方式 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 PW PV 冬高方式 夏高方式 夏谷方式 传统电力系统 边界复杂、不确定性强 关键问题四：电力市场、碳排放市场、输配 电价等多种电力机制引入，影响系统运行方 式，传统电力系统规划方法难以考量，需要 进行精准量化模拟分析。 电力市场以价格成本为引 导指定机组工作位置 碳排放价格影响机组启停及 出力，从而影响风光消纳 输配电价影响跨省跨区电力 流规划必要性 关键问题三：大规模储能、抽蓄与新能源、 传统机组深度耦合，工作位置相互影响，优 先次序排序方法难以精确模拟跨季、跨月、 跨周调度特性，需要研发新的规划算法内核。 跨周调度特性，需要研发新的规划算法内核。 电网侧、用户侧储能、友好型电站 储能根据需求提供不同调度策略 储能与新能源、传统电源的工作位 置相互影响，深度耦合 长时储能等需要实现跨季、跨月、 跨周优化调度 6 （二）时序模拟需要面临的新场景 关键问题六：多方案比较方法难以找到多类 型设备的最优配比，无法开展复杂最优解的 求解。通过运筹计算内核可以直接得出多维 空间的最优解。 关键问题五：新型电力系统规划需要考虑源

空调系统能耗 照明系统能耗 动力系统能耗 特殊区域能耗 特殊设备能耗 其他设施能耗 水 传统水资源 非传统水资源 天然气 厨房 发电机 市政 热水 生活热水 采暖系统 D栋楼 电 空调系统能耗 照明系统能耗 动力系统能耗 特殊区域能耗 特殊设备能耗 其他设施能耗 水 传统水资源 非传统水资源 天然气 厨房 发电机 市政 热水 生活热水 采暖系统 中石油大厦整体用能划分 空调系统能耗 照明系统能耗 动力系统能耗 特殊区域能耗 特殊设备能耗 其他设施能耗 水 传统水资源 非传统水资源 天然气 厨房 发电机 市政 热水 生活热水 采暖系统 C栋楼 电 空调系统能耗 照明系统能耗 动力系统能耗 特殊区域能耗 特殊设备能耗 其他设施能耗 水 传统水资源 非传统水资源 天然气 厨房 发电机 市政 热水 生活热水 采暖系统 能源监测管理平台——案例应用