電池Uber：基于能量信息化和互聯(lián)網(wǎng)化管控的存量電池盤活課件

1、電池Uber：基于能量信息化和互聯(lián)網(wǎng)化管控的存量電池盤活慈松 博士個(gè)人簡介教育背景本科，山東大學(xué)碩士，中國科學(xué)院博士，美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校工作經(jīng)歷1992-1995，山東省郵電管理局工程公司2001，美國3COM公司無線系統(tǒng)部，研發(fā)工程師2002-，先后在美國密歇根大學(xué)弗林特分校，美國馬薩諸塞大學(xué)波士頓分校，和美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校(公立學(xué)校排名Top 50, US News），終身教職副教授，智能泛在計(jì)算實(shí)驗(yàn)室主任2008-，中科院百人計(jì)劃特聘研究員，山東大學(xué)講座教授，國防科大特聘教授，北京郵電大學(xué)客座教授，上?？萍即髮W(xué)特聘教授2010-，F(xiàn)ounder，Nova Greentec

2、h, Inc.2012-2015，中科院聲學(xué)所高性能網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室主任2015-，清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院特聘研究員個(gè)人簡介主要研究方向是復(fù)雜系統(tǒng)建模和優(yōu)化并用于互聯(lián)網(wǎng)和分布式能量管控領(lǐng)域。近5年已在國際/國內(nèi)期刊、國際會(huì)議發(fā)表已檢索學(xué)術(shù)論文121篇（其中：SCI檢索24篇，EI檢索97篇），申請(qǐng)發(fā)明專利34項(xiàng)；專著一本4G視頻通信，John Wiley&Sons, 2009擔(dān)任IEEE Access, IEEE Transactions on CSVT, IEEE Transactions on Vehicular Technology，IEEE Transactions on Multim

3、edia，IEEE Network，Wiley WCMC等多種學(xué)術(shù)期刊的編委和特邀編委美國NSF（混合系統(tǒng)，智能系統(tǒng)和智能電網(wǎng)等），GENI（下一代互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目），和香港創(chuàng)新科技委等組織的項(xiàng)目評(píng)審專家IEEE國際會(huì)議的大會(huì)技術(shù)委員會(huì)主席并在50多個(gè)國際會(huì)議（如INFOCOM，ICC，Globecom）上擔(dān)任分會(huì)主席和技術(shù)委員會(huì)成員國家能源局中國能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略研究課題組首席科學(xué)家，國家能源互聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃戰(zhàn)略預(yù)研課題“能源互聯(lián)網(wǎng)形態(tài)特征與系統(tǒng)架構(gòu)”負(fù)責(zé)人，中國電子學(xué)會(huì)云計(jì)算專委會(huì)委員，中國通信協(xié)會(huì)通信軟件專委會(huì)委員提綱1、背景：2、商業(yè)模式：3、收入模式4、市場前景5、核心競爭力6、公司價(jià)值（社會(huì)影

4、響力和經(jīng)濟(jì)發(fā)展）7、市場進(jìn)入方法8、技術(shù)平臺(tái)特點(diǎn)9、近期工作背景目前存在大量的碎片化的鉛酸電池負(fù)資產(chǎn)各行各業(yè)備用電源電池通信基站和數(shù)據(jù)中心機(jī)房金融交通鐵路電動(dòng)車。以鐵塔為例，目前有超過180億ah的存量電池，并以每年30%的速度增長問題：大量電池處于閑置狀態(tài)（超過90%的時(shí)間閑置，且消耗大量運(yùn)維資源，如人工，替換，發(fā)電，電費(fèi)等），另一方面分布式能源電動(dòng)汽車售電公司等新的應(yīng)用需要大量的儲(chǔ)能設(shè)備儲(chǔ)能系統(tǒng)：能量流的離散化和數(shù)字化的物理載體，能源互聯(lián)網(wǎng)的“緩存系統(tǒng)”，有效屏蔽發(fā)電和用電之間的動(dòng)態(tài)不匹配，顛覆即發(fā)即用及端到端實(shí)時(shí)控制模式，實(shí)現(xiàn)電能O2O和電網(wǎng)OTT模式的使能技術(shù)儲(chǔ)能系統(tǒng)：既可以作為能量來

5、源，也可以作為負(fù)載，是平抑波動(dòng)，削峰填谷，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行穩(wěn)定性和供電質(zhì)量，延緩基礎(chǔ)設(shè)施改造的核心設(shè)備，尤其是可再生能源發(fā)電的接入和應(yīng)用的使能技術(shù)。備用電源電池系統(tǒng)目前電池成組的主要技術(shù)難題 木桶效應(yīng)系統(tǒng)效率，可靠性，安全性，成本（建設(shè)，運(yùn)維，回收利用）和環(huán)保等問題問題：具有差異化的個(gè)體 + 剛性組織管理方式 由60008000多節(jié)18650單體鋰電池組成的電池組，依然是剛性連接 單體電池?zé)o法管理，造成電池全生命周期數(shù)據(jù)缺失，管理粗放（電池更換，效率，可靠性，安全性，循環(huán)利用等問題）例子：Tesla的電池解決方案目前電池應(yīng)用的技術(shù)難題 缺乏對(duì)單體電池的能量管控系統(tǒng)，單體電池的全生命使用數(shù)據(jù)缺失，無

6、法支撐時(shí)分或空分細(xì)粒度復(fù)用模式；系統(tǒng)使用狀況不透明造成超配現(xiàn)象嚴(yán)重；目前的鉛炭電池15年4000次，鋰電20年10000次，電池作為能量載體的應(yīng)用模式不對(duì)目前電池應(yīng)用的模式難題 大量負(fù)資產(chǎn)閑置存量，經(jīng)濟(jì)性極差，環(huán)保壓力很大（如三大運(yùn)營商有近180億ah的鉛酸電池長時(shí)間閑置商業(yè)模式：通過獨(dú)有技術(shù)貫穿電池產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈產(chǎn)業(yè)鏈電池單體電池組電池應(yīng)用建筑儲(chǔ)能電網(wǎng)儲(chǔ)能EV儲(chǔ)能UPS儲(chǔ)能電池網(wǎng)絡(luò)技術(shù)電池廠PACK廠行業(yè)系統(tǒng)集成商商業(yè)模式愿景：基于能量信息化的能量O2O與C2CC2B能量運(yùn)營（用輕資產(chǎn)盤活重資產(chǎn)，存量盤活存量負(fù)資產(chǎn)上億安時(shí)的閑置鉛酸和鋰電池資源）基于動(dòng)態(tài)電池網(wǎng)絡(luò)的能量云、能量大數(shù)據(jù)平臺(tái)和定制

7、化能量服務(wù)能量互聯(lián)網(wǎng)Ready的電池能量單元（給電池插上網(wǎng)卡）通過部署能量互聯(lián)ready的電池，開發(fā)部署運(yùn)營P2P式的能量運(yùn)營模式，實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)市場地位平等思考：互聯(lián)網(wǎng)P2P應(yīng)用的發(fā)展路程收入模式：產(chǎn)品服務(wù)以鐵塔為例，配置1000ah鉛酸電池單站每年的收入來源于三部分：電池替換：3000年發(fā)電成本降低：目前單站每年發(fā)電成本為6500，通過能量信息化管控，效率提高30%，節(jié)省發(fā)電成本：1950年峰谷價(jià)差收益：以單站年發(fā)電300天，每天30的容量（300ah）用于峰谷價(jià)差收益即15度電，每度電價(jià)差0.5：2250/年共計(jì)：7200/年計(jì)劃單站改造成本為1萬元（10年折舊），含電池網(wǎng)卡，能量交換機(jī)，連

8、線等。市場前景鐵塔公司（單站平均1000ah備用電池）2015年200萬個(gè)基站2016年300萬個(gè)基站2017年400萬個(gè)基站數(shù)據(jù)中心50萬個(gè)數(shù)據(jù)中心，每中心100kwh的備用電池電動(dòng)汽車2030年保有量為500萬輛，年產(chǎn)量200萬輛，每輛20kwh的電池此外，高速公路，智慧城市，軌道交通等行業(yè)有大量的備用電池核心競爭力：電池網(wǎng)絡(luò)管控系統(tǒng) “能量計(jì)算機(jī)” 打造智能、高效、可靠、安全、環(huán)保的能源互聯(lián)網(wǎng)能量單元超級(jí)電容陣列電池網(wǎng)絡(luò)智能電池組管理專用ASIC芯片技術(shù)依托：單體和成組電池的狀態(tài)參數(shù)精確估算技術(shù)基于自適應(yīng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃的多元能量調(diào)度技術(shù)基于模糊測度的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)快速計(jì)算技術(shù)芯片和電力電子線路設(shè)計(jì)能

9、力組網(wǎng)通信協(xié)議設(shè)計(jì)能力技術(shù)特點(diǎn)：智能化，自動(dòng)市電檢測，支持用戶監(jiān)控。放電均衡性好，放電時(shí)間延長充電均衡性好，充電速度快屏蔽差異性，電池組壽命延長克服電池組的單點(diǎn)故障和差異性問題過壓，過流，過溫保護(hù)，系統(tǒng)安全性高單元可空間疊加，彈性部署，系統(tǒng)擴(kuò)展性好電化學(xué)特性透明，不依賴于特定電池互聯(lián)網(wǎng)化管控，運(yùn)維成本低支持電池梯次利用和商品流通，環(huán)保和電化學(xué)特性和電池單體容量無關(guān)，目前完成多種型號(hào)鋰電和鉛酸單體的管控測試基于能量信息化的分布式電池能量互聯(lián)網(wǎng)化管控世界首套基于能源互聯(lián)網(wǎng)的分布式電池能量管控系統(tǒng)，電池網(wǎng)絡(luò)管控節(jié)點(diǎn)1792個(gè)（同互聯(lián)網(wǎng)一樣，理論上該技術(shù)體系的可擴(kuò)展能力無窮大），實(shí)現(xiàn)了能量與信息的真正

10、融合，可以管控到每一節(jié)單體電池，毫秒級(jí)電池網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲貥?gòu)，和納秒級(jí)單體電池通斷（上線或下線）。通過能量信息化和互聯(lián)網(wǎng)化管控技術(shù)將鉛酸電池存量盤活，用信息輕資產(chǎn)增量盤活鉛酸電池的重資產(chǎn)存量，使邊際成本降低，利潤率提升公司價(jià)值通過能量信息化與能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)貫穿新能源產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈，解決國家和行業(yè)發(fā)展中的重大問題成為能源互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的BAT市場進(jìn)入方法采用產(chǎn)品服務(wù)的手段分三步走小范圍試點(diǎn)，鐵塔公司的50100個(gè)站鐵塔公司的一個(gè)地市鐵塔公司全國范圍內(nèi)推廣，同時(shí)開拓其他存量市場如數(shù)據(jù)中心和電動(dòng)汽車技術(shù)平臺(tái)特點(diǎn)C端模式，改造成本低，不改變用戶習(xí)慣采用互聯(lián)網(wǎng)方式管控，系統(tǒng)頑健性和可擴(kuò)展性好軟件定義的電池網(wǎng)絡(luò)，與

11、電池種類和電化學(xué)特性無關(guān)預(yù)留售電接口預(yù)留能源互聯(lián)網(wǎng)電動(dòng)車接口（車電分離，電池配送，能量運(yùn)營）基礎(chǔ)理論研究 能源互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) 復(fù)雜系統(tǒng)建模與優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān) 能量和信息的耦合關(guān)系 分布式能量管理與協(xié)同控制 電池網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能量的信息化和互聯(lián)網(wǎng)化能量運(yùn)營核心產(chǎn)品研制 能量路由器 分布式能量刀片綠色數(shù)據(jù)中心/移動(dòng)基站移動(dòng)能源系統(tǒng)（充電樁）建筑儲(chǔ)能系統(tǒng)近期工作：電池Uber的示范項(xiàng)目數(shù)據(jù)中心分布式UPS儲(chǔ)能（機(jī)房PUE降低0.2?。?應(yīng)用場景：第三方數(shù)據(jù)中心建設(shè)和運(yùn)維商多臺(tái)鋰電池網(wǎng)絡(luò)單元并聯(lián)為大功率機(jī)柜供電采用12VDC IT設(shè)備和12V直流母線系統(tǒng)交流 直流，只有一次轉(zhuǎn)換，效率高集中 分布，無UPS室

12、，可靠性高 鉛酸電池 鋰電池網(wǎng)絡(luò)單元+超級(jí)電容陣列，性能好所有電池能量單元構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化的分布式能量管控系統(tǒng)分布式12VDC UPS儲(chǔ)能系統(tǒng)（美國某數(shù)據(jù)中心）傳統(tǒng)方案（中國電信內(nèi)蒙古云計(jì)算中心）以一個(gè)900KW，300個(gè)機(jī)架的數(shù)據(jù)中心為例：我們的UPS系統(tǒng)的初次投資比傳統(tǒng)UPS高49萬元，但是由于它每年比傳統(tǒng)UPS節(jié)省126萬元的開支, 額外的初次投資將在5個(gè)月內(nèi)收回，之后它將持續(xù)每年節(jié)省126萬元。即使我們不考慮額外的空間新增的機(jī)架帶來的收入，高出的初次投資也將在9個(gè)月內(nèi)收回，之后它將持續(xù)每年節(jié)省66萬元移動(dòng)通信基站的應(yīng)用4個(gè)12V鋰電池網(wǎng)絡(luò)單元串聯(lián)形成48V UPS系統(tǒng)。解決了現(xiàn)有鉛酸電池UPS系統(tǒng)缺乏電池管理，損耗大，運(yùn)維費(fèi)用高，安全可靠性低，可監(jiān)控性差的特點(diǎn)。已在聯(lián)通的移動(dòng)基站運(yùn)行超過8個(gè)月，運(yùn)行正常?；驹谝粋€(gè)月中曾記錄到6次停電，從0.5到20分鐘不等，我們的UPS系統(tǒng)保障了基站的無中斷運(yùn)行。設(shè)備投資比傳統(tǒng)鉛酸電池UPS要高，但有利的方面包括：已開始設(shè)計(jì)用大安時(shí)電池的系統(tǒng)，以降低管理系統(tǒng)所占成本系統(tǒng)運(yùn)維成本低可以部分彌補(bǔ)設(shè)備投資鋰電池價(jià)格會(huì)逐步下降基于環(huán)?？紤]，減少鉛酸電池的使用成為政策和社會(huì)要求解決了鉛酸電池和供電系統(tǒng)的超配問題，節(jié)省了