 云儲新能源創(chuàng)始人慈松正在介紹公司產品 杜楊 攝
近年來，山東堅持把新型儲能作為促進新能源消納的關鍵一招，開展配建儲能轉獨立儲能試點，推動電化學儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等多元發(fā)展。三年來，山東電網新型儲能裝機由55萬千瓦增長至566萬千瓦，裝機規(guī)模居全國第二，儲能已然成為能源領域的“熱詞”。
然而，大規(guī)模電池儲能系統長久以來存在海量差異化電池管理、協同控制和安全運行等難題，為此，云儲新能源科技有限公司（下稱“云儲新能源”）率先實現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有效容量、循環(huán)壽命、可靠性與安全性。
在從技術上解決了電池系統“短板效應”的同時，云儲新能源將目光投向“云端”。公司首席科學家、聯合創(chuàng)始人，清華大學電機工程與應用電子技術系研究員慈松對經濟導報記者表示，云儲新能源的愿景是將能源數字化、虛擬化為一種可視可管可控的新興互聯網資源，支撐“雙碳”目標的實現。
讓退役電池“一致”盡其用
10月9日，經濟導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營商基站設計生產的儲能設備。該設備看上去與普通的儲能設備并無不同，都是一個內置儲能單元的箱體加上一些散熱器等外置設備。
“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的串并聯方式，而是通過數字能量處理與計算裝置將這幾塊退役電池重組成為動態(tài)可重構電池。這大大延長了電池模組的使用壽命，并提升了電池系統的安全性和經濟性。”慈松表示。
 云儲新能源創(chuàng)始人慈松正在介紹公司產品 杜楊 攝
眾所周知，退役汽車動力電池盡管不再適用于驅動汽車行駛，但其低廉的價格、優(yōu)異的充放電性能以及輕薄等特點依然在儲能領域大有可為。然而，動力電池型號不同，即便是同一型號的動力電池，也會因為汽車行駛工況不同而產生差異。如果這些狀態(tài)各異的電池按照傳統的串并聯方式組合用以儲能，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，電池網絡的性能將取決于最弱的電池單元，而當最弱的電池單元出現問題必須切除時，整個系統都會停止運行，“短板效應”非常明顯。云儲新能源提供給經濟導報記者的資料顯示，根據市場調研，當前以傳統儲能技術系統集成的梯次電池儲能電站皆因技術不滿足而失敗。以國內西北某電站采用傳統儲能系統集成方式的梯次儲能設施為例，實際運行效率一年內輸出容量即呈斷崖式下降，一年衰減率達到 40%，10MWh設計容量實際可用容量僅能達到6MWh，遠遠無法達到電站設計容量要求。
為補齊“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)可重構電池技術來實現能量管控，實現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實現電池拓撲重構，在微秒內實現故障精準隔離，從而提升儲能系統的安全性和經濟性。
“‘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。
讓儲能實現“數字化”運維
時間退回到2006年，當時在國外從事研發(fā)工作的慈松了解到電力電子半導體的相關技術與器件材料發(fā)生了重大變化：“以前的半導體芯片只能處理百毫瓦級別的信號，而采用新技術之后處理功率已經能覆蓋到幾十瓦，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，實現‘耦合’。”
這就是后來云儲新能源的“數字能量處理與計算裝置”產品的設計思路。也就是在那一年，慈松在國際上率先提出“動態(tài)可重構電池網絡”的概念和技術路徑，“動態(tài)可重構電池網絡”也被業(yè)內評價為“顛覆了電池發(fā)明200多年來固定串并聯的物理成組方式”。
2012年，云儲新能源成立并構建核心專利體系，數字儲能領域實現了“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——華電內蒙古 10MW/34MWh 數字儲能電站梯次利用動力電池儲能應用項目開工建設，云儲新能源在數字儲能領域聲名鵲起。
據了解，該項目提高了退役動力電池梯次利用儲能系統的效率、可靠性、安全性、壽命和經濟效益，解決了電池、電動汽車和電力儲能行業(yè)存在的痛點問題，為打通電池全產業(yè)鏈與價值鏈的貫通提供了技術實證。
值得注意的是，在2022年，三峽集團首個鈉電項目開始建設，該項目針對鈉離子電池的寬電壓范圍、大容量離散等特性，實現電池串并聯拓撲的動態(tài)優(yōu)化、在線故障預判診斷和隔離、在線電池運行維護等功能，全面提升鈉離子電池儲能系統的電池管理能力、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：山東電網新型儲能裝機三年內由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”這一全新領域。
把能源做成互聯網資源
如上所述，半導體技術的進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行匹配，“也就是說能源完全可以成為一種互聯網資源。”
開篇提到的儲能設備每個機柜內有10塊受控的儲能電池單元；但整個2023年，云儲新能源總計為上述通訊運營商基站的儲能設備交付了55000個數字能量管控節(jié)點。這些節(jié)點實現了對電池的實時有效監(jiān)控，并且能夠根據電池狀態(tài)及時調整電池組內串并聯結構，解決了數萬個電池的不一致問題。產品交付后，該運營商不僅能夠實時精確監(jiān)測電池狀態(tài)并將相關數據上傳云端，降低人工運維成本，還可以將基站儲能電池應用于電力峰谷交易，使得每一個信號基站的儲能電源都變成一個電網側小型儲能電站，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新能源消納的關鍵一招，推動壓縮空氣儲能、飛輪儲能等多元發(fā)展。加上一直在推進的抽水蓄能，以及以退役動力電池為介質的電化學儲能，山東面臨著如何將這些介質不一的儲能單元有效連接，慈松表示，“動態(tài)可重構電池網絡”就是要實現不同儲能設施的“云管理”。
為此，云儲新能源已經開始了相關布局：在北京設立了研發(fā)中心，擁有博士、碩士學位人員占比超過50%；這個國內頂尖的研發(fā)團隊目前申請以及授權專利數量已超300件。此外，其在煙臺建設了占地40畝、擁有PCBA工廠和研發(fā)中試基地的數字儲能產業(yè)園；在包頭設置了擁有1萬平方米的成套裝備集成生產廠房、年產2GWh數字儲能系統的集成設備制造基地；在呼和浩特和林格爾新區(qū)建設面向綠色智算的數字儲能裝備制造產業(yè)園；未來，還規(guī)劃在成都成立數字能量計算技術研究院。
慈松表示，云儲新能源并不是單純的儲能設備生產商，未來公司要成為能源互聯網核心網絡設備、解決方案的提供商以及能源運營的服務商，讓每一家企業(yè)都能通過云平臺匹配到優(yōu)質價優(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·經濟導報記者 杜楊）
企業(yè)檔案：
能源互聯網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，是面向能源互聯網的數字儲能核心裝備制造商及數字儲能垂直行業(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字能量交換技術的研發(fā)和產業(yè)化工作，并將其應用于電化學儲能領域，從根本上解決電化學儲能系統的安全性、經濟性等行業(yè)痛點問題。
公司創(chuàng)始人慈松，是清華大學電機系研究員、博導，入選國家級人才項目，為信息能源教育部—中國移動聯合實驗室主任，曾任美國內布拉斯加大學林肯分校終身教授，現為國家能源局中國能源互聯網發(fā)展戰(zhàn)略研究課題組首席科學家。
慈松長期從事復雜系統建模、控制與優(yōu)化理論及在互聯網和大規(guī)模儲能領域應用技術的研究，已在上述領域發(fā)表論文近400篇，近200項專利申請，主持承擔國家自然科學基金重點項目、國家重點研發(fā)計劃、863計劃、國家科技重大專項等國家級項目，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“數字能量處理與計算”理論，開創(chuàng)了“動態(tài)可重構電池”這一前沿交叉領域，先后獲得2022年中國“產學研合作創(chuàng)新”個人、2023全球創(chuàng)業(yè)大賽（HICOOL）總決賽一等獎（個人）、2021/2023日內瓦國際發(fā)明展金獎和2021年度中國信息通信領域十大科技進展之一等獎勵。
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)可重構電池網絡”的思想與技術路徑，獲得學術界和產業(yè)界的廣泛認可，“百兆瓦級動態(tài)可重構電池儲能技術（共性關鍵技術）”項目獲得國家重點研發(fā)計劃“儲能與智能電網技術”重點專項支持。
目前，云儲新能源基于數字能量處理與計算裝置的垂直行業(yè)解決方案已經廣泛應用于電源側、電網側、用戶側數字儲能系統，及基站、機房、數據中心的數字UPS系統。頭部客戶包括移動、鐵塔、華電、三峽、國網、南網等大型央企，并已實現用戶復購。公司目前已經進入大規(guī)模產業(yè)化推廣階段，具備GWh級的交付能力，是能源互聯網領域的準獨角獸企業(yè)。
云儲新能源是山東省專精特新中小企業(yè)，公司技術團隊先后獲得 2017 國際儲能創(chuàng)新大賽、2021 日內瓦發(fā)明金獎、2021 年中國信息通信領域重大科技進展、2022 儲能創(chuàng)新應用典范 TOP10、2022 年度山東省首臺（套）技術裝備和關鍵核心零部件推廣應用指導目錄、“甲子 20”碳中和領域最具商業(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·經濟導報記者 杜楊）
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