6年前他的構想沒人理睬 現在他只和最頂尖的公司合作

《三體》作者、電工劉慈欣說：我們可能處在一種技術進步的假象中，IT 技術的飛速發展掩蓋了其他領域技術進步的緩慢。我現在工作的發電廠的火力發電技術和IT技術相比進展緩慢，沒有突破。發電系統早就在設想一種新的發電機，叫等離子發電，它的發電效率很高，上世紀60年代提出的，一直研製到現在，沒有任何突破。其他的能源技術，比如核聚變，從上世紀50年代就開始研究了，到現在投入了巨大的人力、資金，但沒有什麼突破性的進展。唯獨IT行業技術的發展，提前跨入了未來，這就是2013年我們面對的現實。遺憾的是這種現實沒有被很多人認識到。

劉慈欣忘記說儲能技術的落後了。很多行業都卡在儲能的技術瓶頸那兒，比如手機的充電問題、電動汽車的里程焦慮、新能源棄風棄光的問題。都說下一個技術明星一定是儲能技術的突破，這幾年儲能的投資熱度不減，鈉硫、鐵鉻、全釩、鋅空、鋁空等儲能電池層出不窮，儲能技術正出現爆發性增長態勢，但光明一定在前方么？還是繼續落後於信息技術的飛速發展？

劉慈欣看到了硬幣的兩面，但慈松看到的是一個硬幣：用信息技術來解決儲能技術遇到的難題。慈松是清華大學能源互聯網創新研究院首席研究員，中國普天技術能源互聯網首席科學家。美國內布拉斯加大學林肯分校博士。先後在美國幾個高校從事教職工作，是美國內布拉斯加大學林肯分校終身教授，該校智能泛在計算實驗室主任。2006年，一直泡在美國互聯網信息領域的慈松，因為聽朋友討論電池，對儲能技術大感興趣。之前他並不知道，因為電池內部的化學反應複雜性，導致每一個電池都有自己的獨特工況，實現電池組的一致性是儲能技術面臨的頭等難題。慈松覺得，從理論上來講，可以用信息技術實時掌握每一個電池的性能參數，並通過晶元等技術來控制電池中的能量流，使電池組中的各個電池都達到均衡一致的狀態。特斯拉風靡之後，BMS（電池管理系統）已經廣為人知了，不難看出，慈松早期思考的邏輯和BMS有相似之處。但在當時，很多人聽了慈松的想法，都覺得是天方夜譚。2008年，慈松關於能源與信息深度融合的技術思路得到了美國國家科學基金會（NSF）的資助，儘管如此，他2009年回國找合作夥伴的時候，還是碰了一鼻子灰，大家都認為他不懂電池。

最後，不懂電池的人，思路被證明了是正確的。特斯拉風靡全球之後，BMS系統全球矚目，再回國慈松掌握了主動權，他說，我現在只和行業中最頂尖的公司合作。這種底氣建立在他成功完成了自己的實驗項目，並且比特斯拉的BMS系統更進一步。2009年後，推銷無門，慈松打算自己先做出來一套系統。「創新的事情就是這樣，你要是自己幹不了，你跟現有的這些人是沒法談的。傳統行業的很難理解，大家必須看到一個東西才會再去思考這個事情。所以那年我就悶著頭開始弄。」2010年慈松成功研發了第一套自適應動態可重構電池網路系統，實驗數據證明，同等負載條件下，該套電池系統的放電時間可以延長一倍。慈松研發的自適應動態可重構電池網路系統不僅僅可以用於電動汽車，而是可以滿足各個領域的儲能需求。目前，慈松團隊的分散式儲能系統已經在多個領域落地，在山東某數據中心以及聯通某基站，慈松團隊的智能分散式不間斷儲能電源都得到了成功應用，此外，車電分離、電池自選、能量運營的新型電動汽車能量利用方式也在兩款電動車上完成了測試工作。慈松和央企中國普天的合作已經開始。他將公司未來的業務分為五個方向，每個方向都要找行業中最頂級的公司合作，慈松團隊以技術入股30%，再加上投資方、運營方等，組建公司，快速推進。

分散式儲能系統的五根柱子

由於電動汽車正熱，且電動汽車是面向C端的產品，因此文章後半部分將重點剖析慈松的分散式儲能系統在電動汽車上的應用可能性及重大意義。站在未來看現在，電動汽車目前只是剛剛起步。但我們已經看到了不同公司從不同角度理解電動汽車的能源利用，以特斯拉等為代表的車企是站在車的角度，以國家電網等為代表的能源供應商是站在電的角度，而慈松從一開始構想他的分散式儲能網路，就是從儲能的角度出發。不同的角度，帶來的是對電動汽車用能方式的不同理解。特斯拉等車企看到的是車作為一個新的信息載體，其中蘊藏的巨大市場，電池技術的革新是為了突破原有儲能技術對電動汽車這一全新載體的阻礙，是為電動汽車服務的，建設充電樁也是為電動汽車服務的；國家電網等能源供應商看到的是隨著電動汽車的發展，用電需求將大大增加，每一個充電站都將是一隻只吃電的「老虎」，他們需要佔領這些用電市場；而慈松看到的則是只有把電池的利用方式完全革新，把電池從車、從電中解放出來，作為普通的商品流通，在現有的技術基礎上完全可以破解各行各業的儲能瓶頸。很難說，慈松從儲能的角度來理解電動汽車一定比從車或者從電的角度來的高明，但是不同的主體各自從自己最擅長的部分來解決電動汽車目前存在的種種問題，必將促使電動汽車的發展更快更好。

比如，慈松的分散式儲能技術對電池能量密度的提升，遠遠優於特斯拉等車企目前採用的BMS系統。

以特斯拉Model S為例，其採用的3.1Ah18650電芯的能量密度達到了252 Wh/Kg，但電池組的能量密度為156 Wh/Kg（數據來源：《高工鋰電》）。這正是目前市場上常見的BMS系統的缺陷，由於信息系統是架構在單體電池物理實體之上，不能控制單體電池的能量流，提高電池組的均衡一致性是通過實時採集電動汽車蓄電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流及電池包總電壓，及時給出電池狀況，挑選出有問題的電池，從而保持整組電池運行的可靠性和高效性。慈松的分散式儲能系統則採用能量信息化思想，以電池單體作為能量離散化存儲裝置，進而採用數字化與互聯網路化的分散式處理管控思想，將數千節電池單體互聯成電池網路，通過電池網路處理專用ASIC進行電池網路拓撲動態可重構技術，實現了基於能量信息化與互聯技術的能量數字化處理和管控，進而從根本上徹底解決了傳統電池組管理中的一系列關鍵問題，如效率、均衡、可靠性與安全性等問題。　相比特斯拉等車企採用的BMS系統，慈松的分散式儲能系統中的電池組能量密度就是單體電池的能量密度。「我們不再把電池焊到一起，我們是做成活的，可以讓你看到每一節電池、管控到每一節電池、可以換每一節電池，這樣你的單體壽命就是你的pack壽命。」慈松說，這就是他們的顛覆性所在。「這個事我認為是很顛覆的一個事情。現在誰敢說你的Pack就能做到跟單體一樣，沒有人吧？我們現在就能幹這個事。」他們研製的世界首套基於能量信息化與互聯技術的分散式能量管控系統，有管控節點1792個（同互聯網一樣，電池網路理論上的可擴展能力為無窮大），實現了能量與信息的緊密融合，並可通過互聯網管控每一節單體電池，實現了毫秒級電池網路拓撲動態重構和納秒級單體電池通斷（能量的線上和線下），實現了電池儲能系統非線性的線性近似，極大提高了系統的效率、安全性、可靠性、可擴展性和易用性。

之所以能夠比特斯拉等車企走的更遠，是因為慈松對電池的理解更深入一層。解耦，把電池組中此前耦合的各個單體電池解耦，把單體電池中此前耦合的電（能量）與電池容器解耦，只有解耦了，人們才可以只使用電池中的能量。「能量是消耗品，電池不是，沒有人需要電池。人們需要的是桶里的水，不需要桶。現在是買電池不僅買了水，還要把桶也買走。」和許多技術牛們仍在攀爬儲能技術的大山不同，慈松認為儲能技術經過200多年的發展，技術已經很好了。「目前我們真正缺乏的是電池應用的系統級技術，真正把電池單體變成一種可流通資源的技術，其深層次的驅動力是由於電池已經從過去的耗材變成了一種新的可作為能量載體的固定資產。我們需要從C端重新審視電池應用模式和展望新能源行業的發展未來。」如果電池不是耗材，而是固定資產，相對應的商業模式和當前則會完全不同，而這種新的視角帶來的新商業模式——自主換電模式，將會解決電動汽車目前面臨的幾大棘手難題。

電動汽車目前面臨的難題，首當其衝就是電池的能量密度遠遠低於汽油，由此帶來電池自身重量大、汽車續航里程短等天然缺陷。

電池的能量密度在左下角最低的地方此外，電動汽車跑的時間沒有停的時間長，且電池組只有不到20%的可用容量利用，所以一輛電動汽車上配置的昂貴且巨大的電池組資源，在實際利用過程中多數能量是被浪費掉的。慈松認為，分散式儲能系統將使電動汽車的電池利用進入自主換電模式。所謂自主換電，是指在電池能量信息化和互聯網化管控技術的支撐下，電池演變為一種新型的可計算資源得以在電池應用市場中實現真正流通，而電動汽車可以隨處獲取以電池能量塊形態存在的移動電源，進而可以通過電池能量雲平台來進行管理和控制及運營，通過能量大數據平台，管理數量龐大的、在市場流通的電池能量塊，從而使電池能量運營以虛擬電廠的形態在C端實現與電網平等的市場地位。如果描繪一下這個圖景，則是這樣的：在自主換電模式下，用戶可以根據自己的出行需求來自由地選擇不同廠家，不同批次，不同新舊程度，不同型號，甚至是不同質量的「電池能量塊」給自己的電動汽車進行按需能量配置。例如，用戶通常知道自己當前出行的目的地和里程，因此可以給當次出行配置相關的電池容量。在出行過程中，如果發生行程有變能量不足的情況，用戶可在附近的便利店／加油站等場所隨時找到可更換的電池能量塊，甚至可以用「電池Uber」的電池能量O2O和移動互聯網找到能夠提供電池能量塊的其他車主，自取自換，實現真正的C端能量共享和運營。基於電池碎片化和能量信息化及互聯網化管控技術的電池能量塊可以實現真正意義上的具有」互聯網＋電池「屬性的移動電源。慈松表示，只有移動電源變為現實，用戶側C端能源的自由流通和交易才將變成可能，人－車－電池－樁－網才能消除條塊分割，進行統籌優化，支撐和促進能源革命，實現」互聯網＋智慧能源「的願景。屆時作為移動用電負載的電動汽車才可以自由行駛，再無絲毫羈絆。

這是我們聽過的關於能源互聯網最大膽的想像：共享、解耦、互聯網 ，慈松構建的新未來符合這些最熱的話題，而如果順著慈松的邏輯發散開來，一定還有很多有趣的未來等待被發現。
推薦閱讀：