近日，由國家能源局指導，中關村儲能產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟與杜塞爾多夫展覽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(nèi)布拉斯加林肯大學慈松教授發(fā)表題為《基于電池網(wǎng)絡的大規(guī)模分布式儲能系統(tǒng)》的演講，以下為演講內(nèi)容。
美國內(nèi)布拉斯加林肯大學慈松教授：
我們之所以發(fā)展儲能，是因為發(fā)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(jù)美國能源部相關定義，鋰電池儲能技術的最大的優(yōu)勢在于動態(tài)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(huán)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(fā)現(xiàn)里面的也是由多個電池組成的?，F(xiàn)在，中國做BMS電池管理系統(tǒng)的企業(yè)有100多家。我們認為在電池管理系統(tǒng)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(tǒng)效率、可靠性，在安全回收、環(huán)保再利用等方面存在問題。因為，任意兩節(jié)電池都不會完全一樣，電池發(fā)明至今已經(jīng)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(fā)現(xiàn)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(tǒng)構架下，做好單體電池比做好應用系統(tǒng)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(tǒng)參數(shù)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(xiàn)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(xiàn)在講的能源互聯(lián)網(wǎng)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(tǒng)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(jié)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(jīng)超越了特斯拉，我們做的研究相當于給電池加了神經(jīng)網(wǎng)絡，可以管控到每一節(jié)電池。
2010年時，我們做了一個大規(guī)模分布式電池儲能項目。在我看來，構建一個大規(guī)模儲能系統(tǒng)，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(tǒng)能量之間，形成控制和持續(xù)融合，這也就是工業(yè)4.0的核心問題。我們的系統(tǒng)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(lián)網(wǎng)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(wǎng)儲能，也需要有數(shù)據(jù)中心，做好電池的能量管控。
我們對能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的愿景是，如果用戶數(shù)越多，系統(tǒng)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(wǎng)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(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)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(lián)網(wǎng)管控到每一節(jié)電池的充放電情況。
在能源互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)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(nèi)容，謝謝大家!
關于德國工業(yè)4.0，越來越多的人在說，也有不少的人在寫。但是對于大部分聽眾和讀者來說，它依然是一個模糊的概念。
12月中旬，德國法蘭克福總領館經(jīng)商室舉行了一場別開生面的中資企業(yè)新年招待會，沒有熱鬧的場面，也沒有豐盛的晚宴，只有5名來自全德華人機電工程學會的博士，用整整一個下午的時間，為20多家中企和媒體的約40名代表，介紹了他們對于德國工業(yè)4.0的研究。
這5位博士是機電工程學會主席、全球汽車精英組織海外成員張式程、副主席陳禎福、理事武震宇、特聘專家葛杰和安琪。
歸納5位博士的介紹，大體可以解答以下幾個有關工業(yè)4.0的核心問題：國家戰(zhàn)略，不是國際標準德國工業(yè)4.0，是德國政府出于領先意識、危機意識和機遇意識，為了確保未來德國在世界上的經(jīng)濟競爭力和技術領先地位，于2013年在《德國高技術戰(zhàn)略2020》中提出的國家發(fā)展戰(zhàn)略，是給德國企業(yè)明確的一個努力方向。工業(yè)4.0，意即“第四次工業(yè)革命”，其總體目標是實現(xiàn)“綠色的”智能化生產(chǎn)。
這是德國試圖以高科技帶動工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的國家戰(zhàn)略，而不是國際標準，也就是說，各國沒有跟上的義務。事實上，許多國家都發(fā)表了類似的綱領性文件，只不過各有不同的提法，如美國的“先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃”、日本的“科技工業(yè)聯(lián)盟”、英國的“工業(yè)2050戰(zhàn)略”和中國的“智能加工”等等。自然，誰能早日實現(xiàn)這一戰(zhàn)略，誰就在國際上獲得了“先發(fā)制人”的先機，擁有了標準制定者的地位。資源整合，并非創(chuàng)造發(fā)明德國工業(yè)4.0的目標，是在2020年至2030年之間，實現(xiàn)“第四次工業(yè)革命”，即“以信息物理系統(tǒng)為基礎的智能化生產(chǎn)”。
工業(yè)4.0的基礎，是已經(jīng)實現(xiàn)的前三次工業(yè)革命。按一般的劃分，第一次工業(yè)革命開始于18世紀后半葉，其主要標志是以蒸汽機的發(fā)明帶來的機械化生產(chǎn);第二次工業(yè)革命開始于19世紀后半葉，主要標志是以電力的發(fā)明帶來的電氣化和大規(guī)模流水線生產(chǎn);第三次工業(yè)革命開始于20世紀后半葉，主要標志是通過信息技術和電氣化的結合實現(xiàn)的自動化生產(chǎn)。第四次工業(yè)革命，從現(xiàn)在開始，其主要特征就是綜合利用第一次和第二次工業(yè)革命創(chuàng)造的“物理系統(tǒng)”和第三次工業(yè)革命帶來的日益完備的“信息系統(tǒng)”，通過兩者的融合，實現(xiàn)智能化生產(chǎn)。
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