 云儲新能源創(chuàng)始人慈松正在介紹公司產(chǎn)品 杜楊 攝
近年來，山東堅(jiān)持把新型儲能作為促進(jìn)新能源消納的關(guān)鍵一招，開展配建儲能轉(zhuǎn)獨(dú)立儲能試點(diǎn)，推動電化學(xué)儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等多元發(fā)展。三年來，山東電網(wǎng)新型儲能裝機(jī)由55萬千瓦增長至566萬千瓦，裝機(jī)規(guī)模居全國第二，儲能已然成為能源領(lǐng)域的“熱詞”。
然而，大規(guī)模電池儲能系統(tǒng)長久以來存在海量差異化電池管理、協(xié)同控制和安全運(yùn)行等難題，為此，云儲新能源科技有限公司（下稱“云儲新能源”）率先實(shí)現(xiàn)了電池能量流與信息流的離散化同頻處理，極大提升了儲能系統(tǒng)有效容量、循環(huán)壽命、可靠性與安全性。
在從技術(shù)上解決了電池系統(tǒng)“短板效應(yīng)”的同時，云儲新能源將目光投向“云端”。公司首席科學(xué)家、聯(lián)合創(chuàng)始人，清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系研究員慈松對經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報記者表示，云儲新能源的愿景是將能源數(shù)字化、虛擬化為一種可視可管可控的新興互聯(lián)網(wǎng)資源，支撐“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
讓退役電池“一致”盡其用
10月9日，經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報記者在位于煙臺芝罘區(qū)的云儲新能源車間見到了其為某通訊運(yùn)營商基站設(shè)計(jì)生產(chǎn)的儲能設(shè)備。該設(shè)備看上去與普通的儲能設(shè)備并無不同，都是一個內(nèi)置儲能單元的箱體加上一些散熱器等外置設(shè)備。
“該儲能單元用的是新能源大巴車退役的動力電池，連接電池的也不是傳統(tǒng)的串并聯(lián)方式，而是通過數(shù)字能量處理與計(jì)算裝置將這幾塊退役電池重組成為動態(tài)可重構(gòu)電池。這大大延長了電池模組的使用壽命，并提升了電池系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。”慈松表示。
 云儲新能源創(chuàng)始人慈松正在介紹公司產(chǎn)品 杜楊 攝
眾所周知，退役汽車動力電池盡管不再適用于驅(qū)動汽車行駛，但其低廉的價格、優(yōu)異的充放電性能以及輕薄等特點(diǎn)依然在儲能領(lǐng)域大有可為。然而，動力電池型號不同，即便是同一型號的動力電池，也會因?yàn)槠囆旭偣r不同而產(chǎn)生差異。如果這些狀態(tài)各異的電池按照傳統(tǒng)的串并聯(lián)方式組合用以儲能，首先面臨的就是電池一致性的問題，“好比常見的7號、5號電池不能混用，新舊電池也不能混用。”慈松舉例來說明電池的一致性問題。
如果大量不一致的電池不加甄別并采用固定串并聯(lián)，電池網(wǎng)絡(luò)的性能將取決于最弱的電池單元，而當(dāng)最弱的電池單元出現(xiàn)問題必須切除時，整個系統(tǒng)都會停止運(yùn)行，“短板效應(yīng)”非常明顯。云儲新能源提供給經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報記者的資料顯示，根據(jù)市場調(diào)研，當(dāng)前以傳統(tǒng)儲能技術(shù)系統(tǒng)集成的梯次電池儲能電站皆因技術(shù)不滿足而失敗。以國內(nèi)西北某電站采用傳統(tǒng)儲能系統(tǒng)集成方式的梯次儲能設(shè)施為例，實(shí)際運(yùn)行效率一年內(nèi)輸出容量即呈斷崖式下降，一年衰減率達(dá)到 40%，10MWh設(shè)計(jì)容量實(shí)際可用容量僅能達(dá)到6MWh，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法達(dá)到電站設(shè)計(jì)容量要求。
為補(bǔ)齊“短板”、解決電池的一致性問題，云儲新能源給出了解決方案：即通過動態(tài)可重構(gòu)電池技術(shù)來實(shí)現(xiàn)能量管控，實(shí)現(xiàn)任意電池單體的隔離，這意味著如果電池發(fā)生故障能夠在毫秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)電池拓?fù)渲貥?gòu)，在微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)故障精準(zhǔn)隔離，從而提升儲能系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
“‘短板’能拼接成‘長板’，狀態(tài)差的電池也能充分發(fā)揮其作用。動態(tài)可重構(gòu)電池就是通過動態(tài)重組，讓每一塊狀態(tài)各異的電池都發(fā)揮其最大效用。”慈松如是說。
讓儲能實(shí)現(xiàn)“數(shù)字化”運(yùn)維
時間退回到2006年，當(dāng)時在國外從事研發(fā)工作的慈松了解到電力電子半導(dǎo)體的相關(guān)技術(shù)與器件材料發(fā)生了重大變化：“以前的半導(dǎo)體芯片只能處理百毫瓦級別的信號，而采用新技術(shù)之后處理功率已經(jīng)能覆蓋到幾十瓦，未來突破幾十千瓦甚至更高也不成問題。”他回憶說，“這意味著，百毫瓦的弱電信號與幾十千瓦大功率信號能夠同時處理，實(shí)現(xiàn)‘耦合’。”
這就是后來云儲新能源的“數(shù)字能量處理與計(jì)算裝置”產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思路。也就是在那一年，慈松在國際上率先提出“動態(tài)可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)”的概念和技術(shù)路徑，“動態(tài)可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)”也被業(yè)內(nèi)評價為“顛覆了電池發(fā)明200多年來固定串并聯(lián)的物理成組方式”。
2012年，云儲新能源成立并構(gòu)建核心專利體系，數(shù)字儲能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了“從0到1”的突破；2021年，隨著國際上規(guī)模最大的集中式退役動力電池儲能系統(tǒng)——華電內(nèi)蒙古 10MW/34MWh 數(shù)字儲能電站梯次利用動力電池儲能應(yīng)用項(xiàng)目開工建設(shè)，云儲新能源在數(shù)字儲能領(lǐng)域聲名鵲起。
據(jù)了解，該項(xiàng)目提高了退役動力電池梯次利用儲能系統(tǒng)的效率、可靠性、安全性、壽命和經(jīng)濟(jì)效益，解決了電池、電動汽車和電力儲能行業(yè)存在的痛點(diǎn)問題，為打通電池全產(chǎn)業(yè)鏈與價值鏈的貫通提供了技術(shù)實(shí)證。
值得注意的是，在2022年，三峽集團(tuán)首個鈉電項(xiàng)目開始建設(shè)，該項(xiàng)目針對鈉離子電池的寬電壓范圍、大容量離散等特性，實(shí)現(xiàn)電池串并聯(lián)拓?fù)涞膭討B(tài)優(yōu)化、在線故障預(yù)判診斷和隔離、在線電池運(yùn)行維護(hù)等功能，全面提升鈉離子電池儲能系統(tǒng)的電池管理能力、能量效率以及安全性能。
“從絕對意義上說，電池本來就是‘不一致’的。我們的動態(tài)可重構(gòu)電池方案就是要從根本上解決‘不一致’的問題，連接更多電池甚至更多其他形式的儲能單元。”慈松表示。
從2022年起，儲能行業(yè)迎來商業(yè)爆發(fā)期：山東電網(wǎng)新型儲能裝機(jī)三年內(nèi)由55萬千瓦增長至566萬千瓦；而云儲新能源則將目光放到了“電池能量云平臺”這一全新領(lǐng)域。
把能源做成互聯(lián)網(wǎng)資源
如上所述，半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步耦合了百毫瓦的弱電信號與幾十千瓦大功率信號；而在慈松看來，這意味著儲能單元完全可以通過云端進(jìn)行匹配，“也就是說能源完全可以成為一種互聯(lián)網(wǎng)資源。”
開篇提到的儲能設(shè)備每個機(jī)柜內(nèi)有10塊受控的儲能電池單元；但整個2023年，云儲新能源總計(jì)為上述通訊運(yùn)營商基站的儲能設(shè)備交付了55000個數(shù)字能量管控節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了對電池的實(shí)時有效監(jiān)控，并且能夠根據(jù)電池狀態(tài)及時調(diào)整電池組內(nèi)串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，解決了數(shù)萬個電池的不一致問題。產(chǎn)品交付后，該運(yùn)營商不僅能夠?qū)崟r精確監(jiān)測電池狀態(tài)并將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳云端，降低人工運(yùn)維成本，還可以將基站儲能電池應(yīng)用于電力峰谷交易，使得每一個信號基站的儲能電源都變成一個電網(wǎng)側(cè)小型儲能電站，有效盤活了閑置資源。
除了大量“上云”的儲能單元外，近年來，山東還把新型儲能作為促進(jìn)新能源消納的關(guān)鍵一招，推動壓縮空氣儲能、飛輪儲能等多元發(fā)展。加上一直在推進(jìn)的抽水蓄能，以及以退役動力電池為介質(zhì)的電化學(xué)儲能，山東面臨著如何將這些介質(zhì)不一的儲能單元有效連接，慈松表示，“動態(tài)可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)”就是要實(shí)現(xiàn)不同儲能設(shè)施的“云管理”。
為此，云儲新能源已經(jīng)開始了相關(guān)布局：在北京設(shè)立了研發(fā)中心，擁有博士、碩士學(xué)位人員占比超過50%；這個國內(nèi)頂尖的研發(fā)團(tuán)隊(duì)目前申請以及授權(quán)專利數(shù)量已超300件。此外，其在煙臺建設(shè)了占地40畝、擁有PCBA工廠和研發(fā)中試基地的數(shù)字儲能產(chǎn)業(yè)園；在包頭設(shè)置了擁有1萬平方米的成套裝備集成生產(chǎn)廠房、年產(chǎn)2GWh數(shù)字儲能系統(tǒng)的集成設(shè)備制造基地；在呼和浩特和林格爾新區(qū)建設(shè)面向綠色智算的數(shù)字儲能裝備制造產(chǎn)業(yè)園；未來，還規(guī)劃在成都成立數(shù)字能量計(jì)算技術(shù)研究院。
慈松表示，云儲新能源并不是單純的儲能設(shè)備生產(chǎn)商，未來公司要成為能源互聯(lián)網(wǎng)核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、解決方案的提供商以及能源運(yùn)營的服務(wù)商，讓每一家企業(yè)都能通過云平臺匹配到優(yōu)質(zhì)價優(yōu)的能源，同時也讓云平臺上的每一個儲能單元甚至每一塊電池發(fā)揮最大效能。
（大眾新聞·經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報記者 杜楊）
企業(yè)檔案：
能源互聯(lián)網(wǎng)有了解決方案提供商
云儲新能源科技有限公司成立于2012年，是面向能源互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字儲能核心裝備制造商及數(shù)字儲能垂直行業(yè)的解決方案提供商。自成立以來，云儲新能源一直致力于開展數(shù)字能量交換技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作，并將其應(yīng)用于電化學(xué)儲能領(lǐng)域，從根本上解決電化學(xué)儲能系統(tǒng)的安全性、經(jīng)濟(jì)性等行業(yè)痛點(diǎn)問題。
公司創(chuàng)始人慈松，是清華大學(xué)電機(jī)系研究員、博導(dǎo)，入選國家級人才項(xiàng)目，為信息能源教育部—中國移動聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室主任，曾任美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校終身教授，現(xiàn)為國家能源局中國能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略研究課題組首席科學(xué)家。
慈松長期從事復(fù)雜系統(tǒng)建模、控制與優(yōu)化理論及在互聯(lián)網(wǎng)和大規(guī)模儲能領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)的研究，已在上述領(lǐng)域發(fā)表論文近400篇，近200項(xiàng)專利申請，主持承擔(dān)國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、863計(jì)劃、國家科技重大專項(xiàng)等國家級項(xiàng)目，是多個國際頂級期刊的編委或特邀編委。在國際上率先提出了“數(shù)字能量處理與計(jì)算”理論，開創(chuàng)了“動態(tài)可重構(gòu)電池”這一前沿交叉領(lǐng)域，先后獲得2022年中國“產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新”個人、2023全球創(chuàng)業(yè)大賽（HICOOL）總決賽一等獎（個人）、2021/2023日內(nèi)瓦國際發(fā)明展金獎和2021年度中國信息通信領(lǐng)域十大科技進(jìn)展之一等獎勵。
基于慈松的科研成果，云儲新能源率先在國際上提出“動態(tài)可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)”的思想與技術(shù)路徑，獲得學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛認(rèn)可，“百兆瓦級動態(tài)可重構(gòu)電池儲能技術(shù)（共性關(guān)鍵技術(shù)）”項(xiàng)目獲得國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“儲能與智能電網(wǎng)技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)支持。
目前，云儲新能源基于數(shù)字能量處理與計(jì)算裝置的垂直行業(yè)解決方案已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)數(shù)字儲能系統(tǒng)，及基站、機(jī)房、數(shù)據(jù)中心的數(shù)字UPS系統(tǒng)。頭部客戶包括移動、鐵塔、華電、三峽、國網(wǎng)、南網(wǎng)等大型央企，并已實(shí)現(xiàn)用戶復(fù)購。公司目前已經(jīng)進(jìn)入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣階段，具備GWh級的交付能力，是能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的準(zhǔn)獨(dú)角獸企業(yè)。
云儲新能源是山東省專精特新中小企業(yè)，公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)先后獲得 2017 國際儲能創(chuàng)新大賽、2021 日內(nèi)瓦發(fā)明金獎、2021 年中國信息通信領(lǐng)域重大科技進(jìn)展、2022 儲能創(chuàng)新應(yīng)用典范 TOP10、2022 年度山東省首臺（套）技術(shù)裝備和關(guān)鍵核心零部件推廣應(yīng)用指導(dǎo)目錄、“甲子 20”碳中和領(lǐng)域最具商業(yè)潛力企業(yè) Top 20、2023 巴黎發(fā)明展銀獎、2023 日內(nèi)瓦發(fā)明展金獎、2023HICOOL 全球創(chuàng)業(yè)大賽一等獎、畢馬威中國第一屆新能源科技企業(yè)50榜單。
（大眾新聞·經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報記者 杜楊）
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