2015年6月3日,由國家能源局指導,中關村儲能產業技術聯盟(CNESA)與杜塞爾多夫展覽(上海)有限公司共同主辦的“儲能國際峰會2015”在北京召開。在儲能技術分論壇上,美國內布拉斯加林肯大學慈松教授發表題為《基于電池網絡的大規模分布式儲能系統》的演講,以下為演講內容。
美國內布拉斯加林肯大學 慈松教授:
我們之所以發展儲能,是因為發電曲線和用電曲線不匹配,儲能的作用就是要把這兩條曲線拉直成一條直線。
儲能技術層出不窮,但沒有哪種技術是可以在各種場景下都可以使用的,只要能解決實際問題的都是好技術。
根據美國能源部相關定義,鋰電池儲能技術的最大的優勢在于動態技術非常快,在100微秒的時候就可以做出響應,效率非常高,是一種可以移動部署的電池儲能技術。截止到2013年底,美國大概部署了15個兆瓦級的鋰電池儲能項目。
今天我們重點探討電池的應用問題。電池本身是一個能循環幾千次,使用十幾年的裝置,在市場銷售中類似于桶裝水,桶是一次性交費,水是用多少交多少費用,電池也是如此。
任何一個大容量電池都是 用小容量堆積起來的,不論是鋰電池、鉛電池、鎳氫電池,都必須先做成電池組,我們打開筆記本電池后會發現里面的也是由多個電池組成的?,F在,中國做BMS電池管理系統的企業有100多家。我們認為在電池管理系統中還存在一些問題,比如在一些設計中,第一個電池放不出電的時候才會讓第二個電池放電,或者是6個電池中只要有3個好的也可以用。但這樣的設計降低電池組的系統效率、可靠性,在安全回收、環保再利用等方面存在問題。因為,任意兩節電池都不會完全一樣,電池發明至今已經有150多年的歷史,但電池在剛性組織管理下的結構從來沒有改變過。
鋰電池的差異性比較大,我們從2006年開始做相關研究,發現垂直簡單集成的方法不能解決鋰電池的非線性差異性。另外,在能量密度方面,鋰電池的提高速度也比較慢,大概提高一倍能量密度用了12年的時間。在有效的系統構架下,做好單體電池比做好應用系統更重要,否則使用鋰電池還不如鉛電池。
電池是化學能和電能轉換的裝置,這里的化學反應是非線性的,從系統參數上會顯示的淋漓盡致。在使用電池的時候,放在電動汽車里的電池會呈現出不同管控模式。在一個有6個電芯的電池組中,如果有2個壞了,我們是否可以重構一下,只將電池組中的部分電池換掉,解決管控問題?我們是否可以讓新電池與舊電池放在一起使用?是否可以讓鋰電池和鉛電池放在一起使用?這就是現在講的能源互聯網概念,就是構建一個平等的接入方式,能力強的出力多一點,弱的就出力少一點。在這方面我們的一個解決辦法是計算機分布式構架,在系統中,整個結構可以在毫秒級進行重構,電池單體可以在納秒級關斷一次,這也就是能量和信息如何融合的問題。
特斯拉汽車中有7000多節18650電池,這些電池被焊接在一起。我們在單體管控水平上已經超越了特斯拉,我們做的研究相當于給電池加了神經網絡,可以管控到每一節電池。
2010年時,我們做了一個大規模分布式電池儲能項目。在我看來,構建一個大規模儲能系統,本身并不難。其難點在于將通信、計算和控制這三者和物理系統能量之間,形成控制和持續融合,這也就是工業4.0的核心問題。我們的系統做了管控能量的計算機、做了CPU和主板,將電池放在上面,這樣做下來,我們將能量信息化和互聯網管控能力結合到了一起。
在二手車銷售市場中,一輛二手車能夠賣出去是因為有大量的使用信息在后面做支撐。我們做電網儲能,也需要有數據中心,做好電池的能量管控。
我們對能源互聯網發展的愿景是,如果用戶數越多,系統的效率可靠性就越高,最終我們會變成電池能量運營商,支撐電網能量平衡,與運營商脫離關系,形成C2C模式。我們的目標是要將電池組的壽命做到跟單體電池一樣,而且可以做到互換。
我們在能源互聯網、數據中心的UPS儲能、移動電源、通信基站效率等方面都做了研究,希望能夠通過互聯網管控到每一節電池的充放電情況。
在能源互聯網電動車項目中,我們也徹底顛覆了“電動車要配充電樁”的概念,因為車是自由的,充電樁是固定的,我們不能讓把電動車束縛在有限的充電樁網絡中。我們要做可替換電池的電動車,但在此背后也存在能量信息化。針對這個項目我們總結了12個字:車電分離、電池配送、能量運營。這就是我要講的內容,謝謝大家!
(電池中國網獨家稿件,如需轉載請注明出處)