清华大学慈松教授：未来中国的能源结构，会发生革命性的变化

6月25日，苏州相城数字经济创新发展论坛暨相城金控(北京)产业创新中心启用仪式在北京举行，该创新中心由英诺创新空间运营。此次活动上，入驻项目之一云储新能源的创始人、清华大学电机系研究员慈松教授，围绕《数字储能》这一话题，生动剖析了他在能源互联网储能领域的独到见解，实录如下：

各位领导，各位朋友大家下午好，很高兴今天能到创新中心跟大家分享一下之前做了十几年的一个工作，就是数字储能。

随着双碳目标的提出以及现在定性为新能源为主体的新型电力系统发展，未来中国的能源结构，会发生革命性的变化。构建以新能源为主体的新型电力系统必然推动传统电力系统“即发即用”逐步改变为 “随发随用”新范式。这个革命性范式变化中的一个最核心的事情，就是储能的问题。因为风、光发电是“靠天吃饭”，所以就要有一个巨大的像水库的装置把波动性能量存起来，之后变成稳定的电源，因此储能是能源革命的关键性技术，也是支撑双碳目标的核心技术。我们做的事情就是解决电化学储能系统的行业痛点问题。

我们看到中国的电化学储能现在占比已经超过了10%，并且储能行业大概每年以平均30-40%的增长率在往上增长。

电池应用问题的根源来自于系统的“短板效应”。单体电池是一个电化学反应的装置，有其特定的非线性，因此任意两个电池单体都是不同的。然而，自电池发明200多年以来，电池成组使用范式就是固定串并联。换句话说，不管做多大规模的电池储能系统，其实是当成一节大电池用，因此系统中任一个故障电池单体就能把整个系统拖垮。这就是现在电池储能缺乏安全性和经济性的最核心问题。

从2006年我们就开始思考如何从根本上消除电池系统“短板效应”问题。如果能够做到这一点的话，是不是经济性的问题、安全性的问题、可靠性的问题全能解决?

莱布尼茨的本体论已经告诉我们，世界没有两片相同的树叶，所以我们不可能做出两个一样的电池单体，也不可能有两个电池单体工作在同样的工况下，这就意味着在构建大规模储能系统时，不管采用什么样的电化学体系，电池成组首先是系统问题，其次才是电化学问题。所以我们现在要从第一性原理角度看这个问题是什么。如果点错科技树，那么在错误的方向上走得越远，付出的代价越大。回到电池储能系统架构问题，既然差异性是绝对的，一致性是相对的，那我们就要接纳和管理这个差异性，而不是像以特斯拉为代表的传统电池系统解决方案那样努力避免差异性。

接下来我们将怎么接纳和管理差异性?从2006年，我们将互联网屏蔽终端差异性的技术体系引入电池领域，核心技术就是基于能量数字化和信息化的动态可重构电池网络。由于高频电力电子半导体材料和器件的飞速发展，我们可以把电力电子半导体当成信息系统中的模数转化器件，直接将能量流和信息流在器件级做同频处理，进而将电池从一个模拟能量装置转变成一个数字系统，因此我们做的事情可以类比于将磁盘从一个模拟信息存储介质变成了硬盘这种数字产品，进而跟互联网无缝对接构建云盘，支撑互联网方式的硬盘运营模式。这也是我们坚信数字储能是未来能源互联网的能量运营技术演进路线。

通过研发片上系统和高速能量交换背板，我们成功地实现了微秒级能量交换。在数字储能系统中，电池不再固定串并联一起，电池网络拓扑是根据电池的状态和负荷变化动态重构。至于系统成本问题，动态可重构电池网络本质上是一个电子系统。摩尔定律告诉我们，出货量增大一倍，性价比提四倍，因此细粒度管控增加的成本逐步可以忽略。

值得指出的是，现在我们在做的事情是能量流和信息流在器件级的融合，与传统电池系统叠加BMS系统的方案有着原理上的区别，这种把加性关系变成乘性关系的技术体系将爆发出几何级数的经济性。模拟电池系统变成数字电池系统，将会极大推动用户侧发起的能源互联网的发展。

此外，数字储能系统是本质安全系统。一个合格的电池储能产品就是要让它在合理工况下本质安全。目前大家一讲电化学储能安全就谈消防，这是不对的。消防很重要，但永远是后验的，是第二位的。这里我希望举一个例子来说明我们的先验安全观：就像你买辆车，人其实是坐在汽油上。汽油是易燃易爆品，然而汽车是安全系统。这里不是要求汽油不燃烧，而是靠油箱、油路、底盘、电控等系统级设计，把本质不安全的汽油用在本质安全的汽车。

新电池总是会衰老，电池材料层面的问题引发系统级安全问题通常是一个秒级的过程，如果能在微秒毫秒级及时阻断充放电回路，我们将极大防止热堆积，这就形成了一个防微杜渐式的新型安全体系。所以我们一定要靠数字化的手段，以快制慢，从根本上解决电池系统的安全问题。以摩尔定律做支撑，对物理事件的感知能力变得更精准有效，从而降低整个系统的治理成本和突发事件引起的代价，这是我们对数字化的理解。

电池数字化以后，能量将变成一种新型网络资源。要想做电池能量运营，无外乎两件事，一个是资产管理，一个是运维成本的降低。比如铁塔公司的每一节电池我们都可以进行数字化改造和基于云的能量运营，实现存量电池的高效利用，构建共享经济下的新型储能建设和运营方式，这是前景极为广阔的新范式。

最后谈一下我们的愿景。数字储能实际上是将电池做成透明的能量容器的核心技术。如同我们把磁盘做成透明的信息容器，构建从磁盘到硬盘到云存储再到基于互联网的内容服务的商业模式，我们将基于数字储能构建储能即服务的新型能量运营商业模式，实现用户侧发起的能源互联网。

谢谢大家。

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