选型软件：应对新挑战的解决方案 06 第二部分 - 潮流计算：优化电能质量与预防低效能 07 1 - 理解潮流计算 08 10 2 - 案例研究：提升工业电网性能 第三部分 - 短路电流：确保电网安全 12 13 1 - 短路电流定义及其影响 2 - 通过专业软件实现精确计算 16 19 3 - 将计算结果集成到保护设计中 第四部分 - 规范性控制：确保合规与性能 22 1 - 智能电网的国际标准 优势： |多源电网中选型软件的关键作用 1 优化电力能量流 通过潮流计算，软件分析负载、电流和电压的分布，做到能量损耗最小化并预测过载。 2 电网安全 能够在系统的任意点模拟短路电流计算，识别潜在风险并实现保护装置的选型和调整。 3 标准合规性 软件符合标准要求（如IEC、NF、VDE等），确保系统合规并简化第三方审核。 4 节省时间与提高精度 复杂计算 根据既定场景进行 潮流计算 过载 吸收负荷峰值 （如多个电动车充电 桩同时工作） 保护装置跳闸， 业务连续性中断 极端运行方式仿真 确保选型安全 安全 生产条件的 快速变化直接影响 短路电流 如果短路无法在允许 时间内检测并消除， 可能危及 人员和财产安全 采用对称分量法计算 以选择合适的 保护装置 06 选型软件： 应对新挑战的解决方案 3. 多源电网的复杂性日益增加，需要先

某储能电站起火，燃烧 11 天多次复燃，造成周边电力供应中断和交通拥堵。 美国 2024 年 5 月 某项目在调试期间发生火灾，至少 2 个储能舱烧毁。 澳大利亚 2021 年 7 月 两处储能电站因强降雨漏水短路起火，持续燃烧 3 天，推动纽约强化储能安全审查。 美国 2023 年 6 月 某储能电站发生火灾，电芯热扩散并失控，约 2000 人紧急疏散，公路关闭，70% 设施损 毁；多日后电芯复燃，消防耗时 范围下运行，导致内部电化学反应异常并可能引发安全风 险的状态。如过充放、短路、过电流使用、强制放电、外部高压等。 热滥用：热滥用是指电池暴露在超出正常工作温度范围的环境中，或内部产热速率超过散热能力，导致温度持续 升高并引发安全风险的状态。 机械滥用：机械滥用是指电池受到外部机械力作用导致物理变形、结构损坏或内部短路的状态，是引发电池热失 控的重要诱因之一。如在制造、运输、安装过程中因外部机械力导致结构破坏或内部缺陷。 储能系统热失控触发因素 电芯风险源 电芯作为储能系统的核心部件之一，受当前生产制造能力与质量管控水平所限，仍无法完全杜绝热失控风险。其 核心诱因多为设计或工艺缺陷导致的本体异常（如杂质、毛刺、析锂）引发内短路，触发热失控链式反应。随着 电芯能量密度与单体容量的持续攀升，热失控发生后的能量释放强度、可燃气体生成量及跨电芯、跨电池模块的 连锁蔓延风险会进一步增加。 电池模块风险源 电池模块作为电芯集

全球最大储能电站起火，火势蔓延，疏散2000名居 民，释放有害气体 03 工商业储能 全方位安全防护解决方案白皮书 04 电池热失控是储能系统的核心安全隐患。锂离子电 池在过充、高温、内部短路或机械损伤时，可能引发链式 放热反应，导致温度急剧上升（在数分钟内增加到超过 500℃）并释放可燃气体（如氢气、一氧化碳等，在高 SOC的情况下，超过5%的浓度即被认为达到气体爆炸 极限）。 击、电弧和短路风险。电气绝缘失效、接线错误或设备老 化可能导致高压电弧放电，瞬间释放巨大能量并引燃周 边设备。此外，电池簇并联运行时的环流问题可能加剧 局部过热。防范需依赖绝缘监测系统、电弧检测装置、 物理隔离设计以及定期维护，同时需严格遵循国际电 气标准。 电气危险 1.3 穿刺 电池老化 冒烟 起火 热失控 热滥用 电气滥用 机械滥用 无热失控 内部短路 爆炸 极端温度下 极端温度下 隔热塌陷 锂枝晶 刺穿隔膜 变形/隔膜撕裂 过充/ 过放 内部 短路 过热 挤压 工商业场景的储能系统需适配复杂环境（如高温、 粉尘、振动），设计难度高。电池一致性管理、通风散热设 计、消防系统集成等环节稍有不慎即埋下隐患。运维阶 段需持续监测电池健康状态（SOH）、均衡电芯电压并 更换老化组件，但专业技术人员短缺可能导致误操 作。此外，多系统协同（如光伏+储能）增加了故障诊断

多个维度分析设备的运行情况，帮助用户运维检修， 保障设备健康运行。 3.4 短路稳定性验证和上下级选择性保护 在智算中心供电安全及可靠性方面，新型一体化 电源系统重视短路稳定性安全验证分析和上下级选 择性保护 ［5］。中国联通自主研发的一体化电源设备在 出厂前均使用 ETAP 仿真计算软件进行短路计算，并 完成了上下游断路器的继电保护配合，使得设备无论 是在 UPS 主回路、静态旁路还是维修旁路运行状态 主回路、静态旁路还是维修旁路运行状态 下，均能够实现上下游保护，完成选择性匹配。 为了确保新型一体化电源在不同运行状态下的 系统安全性，通常在设计时进行短路阻抗和短路情况 计算。根据《电力工程电气设计手册》中的短路动稳 定校验计算方法，对导体短路时产生的机械应力进行 计算。通过合理的设计和预制化实现手段，可以确保 供电系统的连续性和可靠性，从而提高整体的安全性 和效率。这对于智算中心等关键场景尤为重要，因为

将电池单体充电至电压达到充电终止电压的 1.5 倍或时间达到 1h 2 过放测试 不爆炸、不起火 将电池单体放电至时间达到 90min 或电压达到 0V 3 短路测试 不爆炸、不起火 按照 GB/T36276-2018 中 A.2.14 的短路试验步骤， 将电池单体正、负极经外部短路 10min 4 跌落测试 不爆炸、不起火 将电池单体的正极或负极端子朝下从1.5m高度处 自由跌落到水泥地面上 1 次 5 加热测试 压、过流、高温、 低温、漏电、通信异常、电池管理系统异常等状态时，能显示并上报告警信息， 通知 PCS 及后台监控系统，以及时改变系统运行策略。 4、电池系统保护功能：包括：过充、过放、超温、短路、反接、过载等保 护，且保护定值可整定。在电池系统运行时，如果电池的电压、电流、温度等模 拟量出现超过安全保护门限的情况时，电池管理系统能够实现就地故障隔离，将 问题电池簇退出运行，同时上报保护信息。 储能变流器 PCS 功能特点：  支持三相 100%不平衡带载运行；支持离网、多机直接并联、VSG、并离网切 换等多种功能；  选配 STS 装置，支持并、离网运行模式在线无缝切换；  具有短路支撑和自恢复功能（离网运行时）；  具有有功、无功实时可调度和低电压穿越功能（并网运行时）；  具备削峰填谷自动运行策略功能；  支持多类型负载单独或混合接入（阻性负载、感性负载、容性负载）；

 具有高分断能力，保证线路短路保护的可靠性  过压保护，欠压保护，缺相保护  线路剩余电流、三相电源电压、负荷电流实时显示  保护功能及参数可在线设置修改  跳闸类型（剩余电流、闭锁、过载、欠压、过压、缺相）识别、显示， 并可存储、查询、删除  具有通信功能，可实现遥信、遥测、遥控、遥调 第 23 页 智慧微型断路器  短路保护：线路短路时，断路器断电保护  过流（过载）保护

的尘埃粒子浓度超过 3.52×10 �粒 /m³（ISO 14644-1 Class 8 标准）时，CPU 风扇堵塞频率增加 40%，散热 效率下降导致服务器过热告警频发。 • 粉尘积聚会引发 PCB 板短路，某北方数据中心因沙尘暴导致全年 设备故障中有 68% 与粉尘相关。 1.1.3 温湿度波动： • 铜腐蚀对于湿度较敏感，在相对湿度 >60% 时，腐蚀速率呈指数 增长；昼夜温差 >10℃会导致冷凝水积聚，某中部数据中心因此 腐蚀可能削弱冷板、连接管件或密封件的结构 完整性，增加冷却液泄漏的风险。冷却液泄漏不仅直接损坏设备， 其成分（通常是水 - 乙二醇混合物或介电流体）也可能与腐蚀性 气体或产物发生反应，形成二次腐蚀或导电通路，导致短路。 III. 冷凝风险依然存在（虽然降低，但未消除）： 冷板表面温度低于露点： 冷板表面温度通常设计得较低（可能低 于机房露点温度），以实现高效散热。如果机房湿度控制不佳或 存在温度波动，冷板表面及其附近区域仍有可能结露。露水溶解 腐蚀对高密度设备的破坏性后果更严重： 失效代价高昂： 单台 20kW+ 的服务器通常承载着极高的计算负 载或关键业务，其失效造成的损失远大于低密度设备。 故障模式多样： 腐蚀不仅会导致传统的电气故障（如导线开路、 焊点失效、短路），还会直接威胁液冷系统的核心——冷板的散 热效能（堵塞、泄漏）和密封性，引发连锁反应，可能导致灾难 性的过热故障或液体泄漏损坏。 维护难度增加： 高密度液冷服务器通常设计紧凑，维护空间有限。 因

体系如 下图所示。 10 稳定形态 稳定形态 稳定形态 高比例电力电子 电力系统强度 调节强度 支撑强度 稳定形态 动态过程 调节强度 支撑强度 广义惯量 惯量冲击比 短路比 阻抗比 频率强度 电压强度 图 3 电力系统强度分类体系 从稳定形态上讲，“系统强度”包含频率强度与电压强度两个维 度。从动态过程上讲，根据系统中电压/频率控制措施是否处于有效 工 电网对电力电子设备的支撑能力。传统交直流系统的电压支撑强度可 通过系统短路比进行量化，但对于高比例新能源电力系统而言，由于 新能源经低压网络接入电网，当新能源场站覆盖范围较大时，各场站 节点系统侧的戴维南等值阻抗比(记为 X/R)可能根据接入点的电压等 级、无功分布等不同存在较大差异，对系统的最大传输功率与短路比 造成影响。对于多新能源场站接入系统来说，通常将短路比作为主要 指标，将 X/R 作为辅助指标，帮助评估交流系统的电压支撑强度。 [5]Australian Energy Market Operator ． System strength in the NEM explained[R]．2020． [6]周瑀涵，辛焕海，鞠平．基于广义短路比的多馈入系统强度量化原理与方法： 回顾、探讨与展望[J]．中国电机工程学报，2023，43(10)：3794-3811． [7]徐政．新型电力系统背景下电网强度的合理定义及其计算方法[J]．高电压技

电力电量平衡生产模拟 3. 源网荷储协同容量配比规划 4. 负荷特征曲线长场景生成 5. 新能源功率曲线场景生成 6. 潮流文件双向交互 7. 特征方式条件筛选 8. 交流-直流潮流计算 9. N-1、短路、稳定批量扫描 新型电力系统融合推演引擎TEAP介绍 系统目标函数 可变发电成本 规划投资成本 弃风、弃光惩罚 碳排放 分析因素 功率平衡 旋转备用 事故备用 发电机组上/下爬坡能力 发电机组最小启停时间 目标（可自定义），考虑电力电 量平衡、备用约束、潮流约束、 N-1约束以及灵活性约束，求解 小时级机组组合，分析全网逐小 时潮流分布情况 全潮流精细化时序生产模拟 16 潮流文件双向交互、方式筛选、N-1短路稳定批量扫描。支持与BPA、PSASP、 PSS/E、电磁仿真等软件接口（数据相互转换），在全时序平衡分析的基础上开展交流潮流、短 路、机电暂态和电磁暂态仿真，支持批量扫描。支持基于自定义条件的潜在关键时刻潮流筛选。