《三體》作者、電工劉慈欣說(shuō)：我們可能處在一種技術(shù)進(jìn)步的假象中，IT技術(shù)的飛速發(fā)展掩蓋了其他領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步的緩慢。我現(xiàn)在工作的發(fā)電廠的火力發(fā)電技術(shù)和IT技術(shù)相比進(jìn)展緩慢，沒(méi)有突破。發(fā)電系統(tǒng)早就在設(shè)想一種新的發(fā)電機(jī)，叫等離子發(fā)電，它的發(fā)電效率很高，上世紀(jì)60年代提出的，一直研制到現(xiàn)在，沒(méi)有任何突破。其他的能源技術(shù)，比如核聚變，從上世紀(jì)50年代就開(kāi)始研究了，到現(xiàn)在投入了巨大的人力、資金，但沒(méi)有什么突破性的進(jìn)展。唯獨(dú)IT行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，提前跨入了未來(lái)，這就是2013年我們面對(duì)的現(xiàn)實(shí)。遺憾的是這種現(xiàn)實(shí)沒(méi)有被很多人認(rèn)識(shí)到。

劉慈欣忘記說(shuō)儲(chǔ)能技術(shù)的落后了。很多行業(yè)都卡在儲(chǔ)能的技術(shù)瓶頸那兒，比如手機(jī)的充電問(wèn)題、電動(dòng)汽車(chē)的里程焦慮、新能源棄風(fēng)棄光的問(wèn)題。都說(shuō)下一個(gè)技術(shù)明星一定是儲(chǔ)能技術(shù)的突破，這幾年儲(chǔ)能的投資熱度不減，鈉硫、鐵鉻、全釩、鋅空、鋁空等儲(chǔ)能電池層出不窮，儲(chǔ)能技術(shù)正出現(xiàn)爆發(fā)性增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，但光明一定在前方么?還是繼續(xù)落后于信息技術(shù)的飛速發(fā)展?

劉慈欣看到了硬幣的兩面，但慈松看到的是一個(gè)硬幣：用信息技術(shù)來(lái)解決儲(chǔ)能技術(shù)遇到的難題。

慈松是清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院首席研究員，中國(guó)普天技術(shù)能源互聯(lián)網(wǎng)首席科學(xué)家。美國(guó)內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校博士。先后在美國(guó)幾個(gè)高校從事教職工作，是美國(guó)內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校終身教授，該校智能泛在計(jì)算實(shí)驗(yàn)室主任。

2006年，一直泡在美國(guó)互聯(lián)網(wǎng)信息領(lǐng)域的慈松，因?yàn)槁?tīng)朋友討論電池，對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)大感興趣。之前他并不知道，因?yàn)殡姵貎?nèi)部的化學(xué)反應(yīng)復(fù)雜性，導(dǎo)致每一個(gè)電池都有自己的獨(dú)特工況，實(shí)現(xiàn)電池組的一致性是儲(chǔ)能技術(shù)面臨的頭等難題。

慈松覺(jué)得，從理論上來(lái)講，可以用信息技術(shù)實(shí)時(shí)掌握每一個(gè)電池的性能參數(shù)，并通過(guò)芯片等技術(shù)來(lái)控制電池中的能量流，使電池組中的各個(gè)電池都達(dá)到均衡一致的狀態(tài)。

特斯拉風(fēng)靡之后，BMS(電池管理系統(tǒng))已經(jīng)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(dāng)時(shí)，很多人聽(tīng)了慈松的想法，都覺(jué)得是天方夜譚。2008年，慈松關(guān)于能源與信息深度融合的技術(shù)思路得到了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)的資助，盡管如此，他2009年回國(guó)找合作伙伴的時(shí)候，還是碰了一鼻子灰，大家都認(rèn)為他不懂電池。

最后，不懂電池的人，思路被證明了是正確的。特斯拉風(fēng)靡全球之后，BMS系統(tǒng)全球矚目，再回國(guó)慈松掌握了主動(dòng)權(quán)，他說(shuō)，我現(xiàn)在只和行業(yè)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(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并且比特斯拉的BMS系統(tǒng)更進(jìn)一步。

2009年后，推銷無(wú)門(mén)，慈松打算自己先做出來(lái)一套系統(tǒng)。“創(chuàng)新的事情就是這樣，你要是自己干不了，你跟現(xiàn)有的這些人是沒(méi)法談的。傳統(tǒng)行業(yè)的很難理解，大家必須看到一個(gè)東西才會(huì)再去思考這個(gè)事情。所以那年我就悶著頭開(kāi)始弄。”

2010年慈松成功研發(fā)了第一套自適應(yīng)動(dòng)態(tài)可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，同等負(fù)載條件下，該套電池系統(tǒng)的放電時(shí)間可以延長(zhǎng)一倍。

慈松研發(fā)的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不僅僅可以用于電動(dòng)汽車(chē)，而是可以滿足各個(gè)領(lǐng)域的儲(chǔ)能需求。

目前，慈松團(tuán)隊(duì)的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域落地，在山東某數(shù)據(jù)中心以及聯(lián)通某基站，慈松團(tuán)隊(duì)的智能分布式不間斷儲(chǔ)能電源都得到了成功應(yīng)用，此外，車(chē)電分離、電池自選、能量運(yùn)營(yíng)的新型電動(dòng)汽車(chē)能量利用方式也在兩款電動(dòng)車(chē)上完成了測(cè)試工作。

慈松和央企中國(guó)普天的合作已經(jīng)開(kāi)始。他將公司未來(lái)的業(yè)務(wù)分為五個(gè)方向，每個(gè)方向都要找行業(yè)中最頂級(jí)的公司合作，慈松團(tuán)隊(duì)以技術(shù)入股30%，再加上投資方、運(yùn)營(yíng)方等，組建公司，快速推進(jìn)。

分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)的五根柱子

由于電動(dòng)汽車(chē)正熱，且電動(dòng)汽車(chē)是面向C端的產(chǎn)品，因此文章后半部分將重點(diǎn)剖析慈松的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)在電動(dòng)汽車(chē)上的應(yīng)用可能性及重大意義。

站在未來(lái)看現(xiàn)在，電動(dòng)汽車(chē)目前只是剛剛起步。但我們已經(jīng)看到了不同公司從不同角度理解電動(dòng)汽車(chē)的能源利用，以特斯拉等為代表的車(chē)企是站在車(chē)的角度，以國(guó)家電網(wǎng)等為代表的能源供應(yīng)商是站在電的角度，而慈松從一開(kāi)始構(gòu)想他的分布式儲(chǔ)能網(wǎng)絡(luò)，就是從儲(chǔ)能的角度出發(fā)。

不同的角度，帶來(lái)的是對(duì)電動(dòng)汽車(chē)用能方式的不同理解。特斯拉等車(chē)企看到的是車(chē)作為一個(gè)新的信息載體，其中蘊(yùn)藏的巨大市場(chǎng)，電池技術(shù)的革新是為了突破原有儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)這一全新載體的阻礙，是為電動(dòng)汽車(chē)服務(wù)的，建設(shè)充電樁也是為電動(dòng)汽車(chē)服務(wù)的;國(guó)家電網(wǎng)等能源供應(yīng)商看到的是隨著電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，用電需求將大大增加，每一個(gè)充電站都將是一只只吃電的“老虎”，他們需要占領(lǐng)這些用電市場(chǎng);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(chē)、從電中解放出來(lái)，作為普通的商品流通，在現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)上完全可以破解各行各業(yè)的儲(chǔ)能瓶頸。

很難說(shuō)，慈松從儲(chǔ)能的角度來(lái)理解電動(dòng)汽車(chē)一定比從車(chē)或者從電的角度來(lái)的高明，但是不同的主體各自從自己最擅長(zhǎng)的部分來(lái)解決電動(dòng)汽車(chē)目前存在的種種問(wèn)題，必將促使電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展更快更好。

比如，慈松的分布式儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)電池能量密度的提升，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于特斯拉等車(chē)企目前采用的BMS系統(tǒng)。

以特斯拉ModelS為例，其采用的3.1Ah18650電芯的能量密度達(dá)到了252Wh/Kg，但電池組的能量密度為156Wh/Kg(數(shù)據(jù)來(lái)源：《高工鋰電》)。這正是目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的BMS系統(tǒng)的缺陷，由于信息系統(tǒng)是架構(gòu)在單體電池物理實(shí)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(guò)實(shí)時(shí)采集電動(dòng)汽車(chē)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(shí)給出電池狀況，挑選出有問(wèn)題的電池，從而保持整組電池運(yùn)行的可靠性和高效性。

慈松的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)則采用能量信息化思想，以電池單體作為能量離散化存儲(chǔ)裝置，進(jìn)而采用數(shù)字化與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)化的分布式處理管控思想，將數(shù)千節(jié)電池單體互聯(lián)成電池網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)電池網(wǎng)絡(luò)處理專用ASIC進(jìn)行電池網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)可重構(gòu)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了基于能量信息化與互聯(lián)技術(shù)的能量數(shù)字化處理和管控，進(jìn)而從根本上徹底解決了傳統(tǒng)電池組管理中的一系列關(guān)鍵問(wèn)題，如效率、均衡、可靠性與安全性等問(wèn)題。

相比特斯拉等車(chē)企采用的BMS系統(tǒng)，慈松的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)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(jié)電池、管控到每一節(jié)電池、可以換每一節(jié)電池，這樣你的單體壽命就是你的pack壽命。”

慈松說(shuō)，這就是他們的顛覆性所在。“這個(gè)事我認(rèn)為是很顛覆的一個(gè)事情。現(xiàn)在誰(shuí)敢說(shuō)你的Pack就能做到跟單體一樣，沒(méi)有人吧?我們現(xiàn)在就能干這個(gè)事。”

他們研制的世界首套基于能量信息化與互聯(lián)技術(shù)的分布式能量管控系統(tǒng)，有管控節(jié)點(diǎn)1792個(gè)(同互聯(lián)網(wǎng)一樣，電池網(wǎng)絡(luò)理論上的可擴(kuò)展能力為無(wú)窮大)，實(shí)現(xiàn)了能量與信息的緊密融合，并可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)管控每一節(jié)單體電池，實(shí)現(xiàn)了毫秒級(jí)電池網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)重構(gòu)和納秒級(jí)單體電池通斷(能量的線上和線下)，實(shí)現(xiàn)了電池儲(chǔ)能系統(tǒng)非線性的線性近似，極大提高了系統(tǒng)的效率、安全性、可靠性、可擴(kuò)展性和易用性。

之所以能夠比特斯拉等車(chē)企走的更遠(yuǎn)，是因?yàn)榇人蓪?duì)電池的理解更深入一層。解耦，把電池組中此前耦合的各個(gè)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(méi)有人需要電池。人們需要的是桶里的水，不需要桶。現(xiàn)在是買(mǎi)電池不僅買(mǎi)了水，還要把桶也買(mǎi)走。”

和許多技術(shù)牛們?nèi)栽谂逝纼?chǔ)能技術(shù)的大山不同，慈松認(rèn)為儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)過(guò)200多年的發(fā)展，技術(shù)已經(jīng)很好了。

“目前我們真正缺乏的是電池應(yīng)用的系統(tǒng)級(jí)技術(shù)，真正把電池單體變成一種可流通資源的技術(shù)，其深層次的驅(qū)動(dòng)力是由于電池已經(jīng)從過(guò)去的耗材變成了一種新的可作為能量載體的固定資產(chǎn)。我們需要從C端重新審視電池應(yīng)用模式和展望新能源行業(yè)的發(fā)展未來(lái)。”

如果電池不是耗材，而是固定資產(chǎn)，相對(duì)應(yīng)的商業(yè)模式和當(dāng)前則會(huì)完全不同，而這種新的視角帶來(lái)的新商業(yè)模式——自主換電模式，將會(huì)解決電動(dòng)汽車(chē)目前面臨的幾大棘手難題。

電動(dòng)汽車(chē)目前面臨的難題，首當(dāng)其沖就是電池的能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于汽油，由此帶來(lái)電池自身重量大、汽車(chē)?yán)m(xù)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(dòng)汽車(chē)跑的時(shí)間沒(méi)有停的時(shí)間長(zhǎng)，且電池組只有不到20%的可用容量利用，所以一輛電動(dòng)汽車(chē)上配置的昂貴且巨大的電池組資源，在實(shí)際利用過(guò)程中多數(shù)能量是被浪費(fèi)掉的。

慈松認(rèn)為，分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)將使電動(dòng)汽車(chē)的電池利用進(jìn)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(lián)網(wǎng)化管控技術(shù)的支撐下，電池演變?yōu)橐环N新型的可計(jì)算資源得以在電池應(yīng)用市場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)真正流通，而電動(dòng)汽車(chē)可以隨處獲取以電池能量塊形態(tài)存在的移動(dòng)電源，進(jìn)而可以通過(guò)電池能量云平臺(tái)來(lái)進(jìn)行管理和控制及運(yùn)營(yíng)，通過(guò)能量大數(shù)據(jù)平臺(tái)，管理數(shù)量龐大的、在市場(chǎng)流通的電池能量塊，從而使電池能量運(yùn)營(yíng)以虛擬電廠的形態(tài)在C端實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)平等的市場(chǎng)地位。

如果描繪一下這個(gè)圖景，則是這樣的：

在自主換電模式下，用戶可以根據(jù)自己的出行需求來(lái)自由地選擇不同廠家，不同批次，不同新舊程度，不同型號(hào)，甚至是不同質(zhì)量的“電池能量塊”給自己的電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行按需能量配置。例如，用戶通常知道自己當(dāng)前出行的目的地和里程，因此可以給當(dāng)次出行配置相關(guān)的電池容量。在出行過(guò)程中，如果發(fā)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(chǎng)所隨時(shí)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(dòng)互聯(lián)網(wǎng)找到能夠提供電池能量塊的其他車(chē)主，自取自換，實(shí)現(xiàn)真正的C端能量共享和運(yùn)營(yíng)。基于電池碎片化和能量信息化及互聯(lián)網(wǎng)化管控技術(shù)的電池能量塊可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的具有”互聯(lián)網(wǎng)+電池“屬性的移動(dòng)電源。

慈松表示，只有移動(dòng)電源變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，用戶側(cè)C端能源的自由流通和交易才將變成可能，人-車(chē)-電池-樁-網(wǎng)才能消除條塊分割，進(jìn)行統(tǒng)籌優(yōu)化，支撐和促進(jìn)能源革命，實(shí)現(xiàn)”互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源“的愿景。屆時(shí)作為移動(dòng)用電負(fù)載的電動(dòng)汽車(chē)才可以自由行駛，再無(wú)絲毫羈絆。

這是我們聽(tīng)過(guò)的關(guān)于能源互聯(lián)網(wǎng)最大膽的想象：共享、解耦、互聯(lián)網(wǎng)+，慈松構(gòu)建的新未來(lái)符合這些最熱的話題，而如果順著慈松的邏輯發(fā)散開(kāi)來(lái)，一定還有很多有趣的未來(lái)等待被發(fā)現(xiàn)。