从设备到电网 全方位解锁光伏电站安全密码

国家能源局数据显示，截至2024年9月，我国光伏累计装机容量已超770GW，占据全部电源结构的24%。锚定能源转型宏观大计，风、光新能源建设仍将按下“加速键”。据第三方机构彭博新能源财经最新预测，2025~2030年光伏年平均装机容量将超过700GW，到2030年全球累计光伏装机容量将达到6.7TW。

无论是规模倒逼，亦或主力能源之责，光伏电站安全均已成为行业必答题。

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安全，有章可循

近两年，大功率设备广泛应用于光伏项目中，功率提升、电压抬升后，带来的安全问题逐渐显现。尤其是随着光储融合成为趋势，储能系统自身安全性同样给电站安全带来考验。不仅如此，光伏电站应用场景日益多样化，设备经常要承受风沙、高温、高湿、高腐蚀等多种恶劣条件的考验，安全隐患骤增。更为重要的是，随着光伏大规模并网，高比例电力电子设备的接入、控制，严重影响电力系统稳定与安全。

事实上，为切断安全事故“导火索”，以华为为代表的头部企业运用数字化、智能化手段提升设备主动安全能力，引领光伏电站智能安全防护技术升级。然而目前行业对光伏电站安全没有统一的衡量标准，各企业对安全的定义不同，所推出的解决方案以及技术检测能力、防护等级相差甚远。

为此，华为联合鉴衡发布《光伏发电站场内及并网安全技术白皮书》（以下简称白皮书），将安全相关特性的具体指标分层分级，使选择标准和解题思路更加明晰，对行业意义重大。

设备侧：重构电气安全

光伏电站安全问题主要分为设备侧和电网侧。设备侧典型故障包括接地故障、直流线缆反接故障、端子接触故障、交流侧喷弧故障、交流侧绝缘故障等。

绝缘失效是十分常见的电气故障。行业标准要求光伏逆变器在系统启动前进行对地绝缘检测，但实际绝缘故障定位精准度千差万别，无法及时准确判断故障位置。白皮书将绝缘定位分级按检测定位范围分为4级，L1级仅能定位到子阵，L2级定位到逆变器，而L4级可定位到组件级，能自动定位到故障MPPT和故障点，定位精度达到±2片组件。

绝缘检测与定位技术分级标准

为解决行业痛点，作为业内智能技术排头兵，华为再次将创新拔至高点，创新推出MPPT级直流绝缘故障诊断技术，在逆变器检测到对地绝缘阻抗低时，自动启动绝缘定位功能，通过智能感知电压的变化，自动定位识别到故障点所在的MPPT和故障点在组串中的位置，大大缩短了故障定位时间。经认证，2024年华为获得了鉴衡认证中心颁发的业内首张绝缘阻抗检测及定位性能最高L4等级认证证书。

端子接触不良易导致端子过温，严重时将引发火灾。破解端子接触故障，行业盛行的智能端子温度检测技术。白皮书根据保护范围和精度，将其分为4级。等级越高，对采样点数、测量温度误差、保护温度精度、保护温度一致性、保护时间精度、保护时间一致性等指标要求更为严格。

端子检测综合等级评定标准

与业内传统方案不同，华为创新采用接线端子上板设计，通过自动化生产提升端子的可靠性，同时采用智能化的手段实时检测端子温度异常，在达到一定阈值时实现自动告警与停机，避免故障进一步恶化和扩散，从而保护电站设备和财产安全。华为智能端子检测技术获得了鉴衡颁发的L4最高等级认证证书。

根据行业统计，超过70%的光伏电站故障是由直流侧故障引起。为精准识别直流侧故障，华为通过数字化和智能化手段，首创了智能组串分断技术（SSLD-TECH），并推动该技术标准分类分级。白皮书显示，依据CGC/GF 192—2021《智能组串分断技术评价规范》的等级划分标准，分断精度分为两级，其中I级要求电流和时间设定值达到±2%。华为智能组串分断技术能自动识别电流反灌、端子反接、内部短路等常见故障，实现毫秒级分断。该技术被认定符合IEC 62548 标准要求，性能等级达到CGC/GF 192—2021中的“I”等级。

除光伏设备安全外，储能安全更加不容忽视。而储能的安全不仅仅是电芯安全，还需要考虑机电、热、环境、系统和电网等环节，尤其是全生命周期的物理变化，才能确保全架构的安全。对此，华为基于“从芯到网层层防控、疏堵结合”的安全设计理念，通过电芯级 “一芯一隔离”，电池包级“一包三保护”，电池簇级“一簇六防护”等手段，在电芯级保障热失控不起火，电池包级做到热失控不扩散，系统级保障热失控不伤人，电网级保障全电网环境下的安全稳定运行。并结合BMS全链路多维度智能诊断，打造极致安全的储能系统，全面提升系统主动安全能力。

电网侧：从支撑电网到主动构网

白皮书指出，发生电气故障的原因不仅存在于设备本体，还需考虑设备并网运行后，来自电网的故障扩散。电网侧典型故障则涵盖电网高低电压穿越故障以及低SCR下谐波控制差、宽频振荡而导致的设备安全问题等。

随着新能源渗透率的提升，接入过程中遇到了多种发展挑战，逆变器的并网安全技术要求也在逐步提高，要求逆变器测得准、控的稳。今年，新国标《光伏发电站接入电力系统技术规范》（2024 年 GB/T 19964）正式发布实行，提高了高电压穿越，连续高低电压穿越，提高运行适应性等新技术要求，考验着逆变器支撑电网的能力。

在此，华为基于多年技术积累和储备，快速执行新标准切换工作，并迅速完成电科院相关测试，其主力SUN2000-300KTL逆变器是首个完成新国标切换的大功率组串式逆变器。在连续高低电压穿越、主动谐波抑制、宽频震荡抑制等关键并网支撑技术方面，华为逆变器均明显优于业内水平，在更好满足电能质量要求、更好适应复杂并网环境的同时，可有效支撑高比例新能源并网消纳。

在电网支撑技术之外，近年来华为在构网技术领域也取得了令人瞩目的成果：华为智能组串式构网型储能解决方案，通过多场站级自同步幅频调制技术、宽频自稳和致稳控制技术，首创的新型智能组串式储能双级变换架构下电压与有功功率解耦控制技术等，并在青海、新疆等多个省份与自治区得到规模应用。今年7月，来自国家电网、中国南方电网、中国电力科学研究院，以及电力企业与高校的多位院士与行业专家对华为的智能组串式构网型储能进行了技术鉴定与评估。鉴定意见认为该技术可以有效提升新型电力系统稳定水平以及新能源并网消纳的能力，处于国际领先水平。

显而易见，通过具体指标的分层分级，光伏电站安全将建立起更加清晰的评价标准，从而让安全等级有章可循。并且，以华为为引领，光伏电站安全被提升至全新高度。不仅着眼于设备本体的静态安全，而是站在系统视角，针对电网侧故障构建全方位的安全防护，关注电网安全，保障电站在全生命周期内实现安全、稳定并网。

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应用，有例可鉴

光伏电站安全，既离不开权威认证的背书，更要经得起电站运行的实践检验。在流域高原、沙戈荒、海上等复杂场景下，光伏设备要承受高海拔、高温、高湿、高盐雾等多种恶劣环境挑战，更加考验设备的防护等级和主动安全能力。此外，光伏发电渗透率持续攀升，对电网的安全和稳定性带来冲击，因此将光伏发电更加平滑稳定输入电网，确保电网系统的安全稳定同样重要。

在海光、水光、南方高温高湿场景下，绝缘问题尤为突出。以山东某漂浮电站为例，该电站共安装了1600台逆变器，项目运行初期，因为腐蚀和线缆破损等问题多次触发逆变器绝缘阻抗低等故障报警，单月报警数最高达上万次。传统模式下，需要安排人员乘船到逆变器所在位置逐一对比，难度大、风险高。“华为MPPT级绝缘诊断技术，只需要排查4到5个组串，小于10根线缆，提升6倍的故障定位精度，大大提升运维效率。”相关运维人员介绍。

端子起火是沙戈荒场景下常见的问题，内蒙古某沙漠电站充分印证了智能端子温度检测的重要性。据站内人员介绍，该电站部分安装的逆变器不具备端子温度检测功能，在运行阶段出现了逆变器端子烧毁，逆变器直流侧烧毁、内部炸机等事故。而华为逆变器具备智能端子温度检测的功能，2024年1-5月期间，共计拦截多次交流端子异常和直流端子异常，充分保障电站平稳运行。

高海拔环境会导致电气设备的绝缘强度降低，同时低温和低气压也会降低设备可靠性，对电站主动安全能力提出了更高要求。中国西南流域某水光互补电站，海拔约4600m，总容量1GW，电站全部采用具备智能组串分断功能的华为解决方案。据相关工作人员介绍，该项目自2023年6月顺利并网后持续稳定运行，2024年第一季度期间共帮助客户发现上千次电流反灌告警或分断，规避了多起可能引发安全事故的问题，充分保障电站的直流侧电气安全。

沙特红海项目是构网支撑的重要实践。据了解，沙特红海项目由400MW光伏与1.3GWh 储能配合构成电网，生物质柴油机组作为备用，该系统对光储构网与维持电网稳定有极高要求。作为一个光储协同构建的电网，整体运行逻辑以及电网的性能指标等都需要进行详细设计与仿真。华为凭借自身在设计、仿真以及实验平台的强大能力，利用近两年时间，帮助完成客户完成相关工作，包括但不限于光储协同构网，电网SCR设计，能量分发逻辑，电网控制的稳态设计，暂态设计，一二次调频调压， GW级同步黑启动等，并在实际环境中验证，助力沙特红海新城实现100%新能源稳定供电的目标。

安全是光伏电站稳定运行的基石。作为行业领军者，华为提出系统安全理念。基于30多年来在电力电子技术和数字技术的沉淀，华为将智能化、数字化技术与光伏创新融合，从关注设备单点安全到多维系统安全，实现从被动响应到主动预防的转变，树立了光伏电站安全新标杆。

面向未来，随着风光大基地建设、运营进入深水区，将带来电网、运营、安全等新挑战，如何进一步完善涵盖全生命周期和多维安全领域的标准，运用智能化、数字化手段打造高质量电站，推动光伏迈向 “主力电”“优质电” 的行列，这是亟待企业与行业共同完成的答卷！