說(shuō)鋰離子電池在地理儲(chǔ)能里面到底是什么情況，這是從儲(chǔ)能聯(lián)盟里面拿到的數(shù)據(jù)，這是統(tǒng)計(jì)的2000年到2018年的，從這里面來(lái)看，全球的累計(jì)儲(chǔ)能裝機(jī)是180GW，這里面抽水蓄能是占了94.3%，抽水蓄能是第一位的，這里面電化學(xué)儲(chǔ)能是排在第二位的，有專(zhuān)家講說(shuō)其他的儲(chǔ)能排的位次，可能每年這個(gè)位次后邊這幾位還是會(huì)有一些差別的，但是抽水蓄能是穩(wěn)穩(wěn)的站在了第一位，后面幾個(gè)會(huì)有一些排名的次序變化。

— —北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院副教授孫丙香

8月8日，由華北電力大學(xué)、中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)主辦的“第一屆中國(guó)儲(chǔ)能學(xué)術(shù)論壇暨風(fēng)光儲(chǔ)創(chuàng)新技術(shù)大會(huì)”分論壇在北京召開(kāi)，北極星儲(chǔ)能網(wǎng)將對(duì)論壇進(jìn)行全程直播。在8日“電化學(xué)儲(chǔ)能”分論壇上，北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院副教授孫丙香作“鋰離子電池在儲(chǔ)能系統(tǒng)中的應(yīng)用技術(shù)”報(bào)告。

北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院副教授孫丙香

以下為發(fā)言實(shí)錄：

北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院副教授孫丙香：希望我的報(bào)告給大家一些啟發(fā)和收獲，我的PPT還是自己重新做的，因?yàn)槲以瓉?lái)做的工作可能在電動(dòng)汽車(chē)，在電力儲(chǔ)能里面的應(yīng)用沒(méi)有專(zhuān)門(mén)做這方面的PPT，所以我的講稿是自己趕制或者說(shuō)重新編排的內(nèi)容，希望對(duì)大家有所啟發(fā)。

我本人畢業(yè)于中科院電工所，原來(lái)也是做鋰離子電池的成組應(yīng)用研究，主要是做電池管理系統(tǒng)應(yīng)用軟件，硬件部分涉及到一些，但主要是跟平臺(tái)有關(guān)的，我做的工作大部分是跟BMS軟件相關(guān)的內(nèi)容。我現(xiàn)在的工作單位是北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院新能源研究所，這是其中一個(gè)名字，另外一個(gè)名字 我還是能源局下屬的一個(gè)主動(dòng)電網(wǎng)技術(shù)研究中心，當(dāng)然我們還有其他的一些掛牌資質(zhì)，我這里面沒(méi)有加那么多的介紹，我們還是中車(chē)鐵路系統(tǒng)綠色動(dòng)力分院的一個(gè)成員單位，因?yàn)槲覀兊墓ぷ髯铋_(kāi)始的時(shí)候是在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域，后來(lái)是在軌道交通領(lǐng)域，當(dāng)然電力儲(chǔ)能里面我們也有研究，這三個(gè)領(lǐng)域我們都有涉及。

從這么幾個(gè)方面給大家介紹一下，因?yàn)榍懊鎺讉€(gè)專(zhuān)家介紹了各種各樣的電化學(xué)儲(chǔ)能比較多，我看了一下可能我們這個(gè)論壇我是唯一講鋰離子電池的。首先，給大家介紹一下鋰離子電池的定義和分類(lèi)，然后應(yīng)用現(xiàn)狀。我重點(diǎn)其實(shí)想強(qiáng)調(diào)一下鋰離子電池的優(yōu)化配置與優(yōu)化管理。

鋰離子電池是我們通常說(shuō)的鋰電池當(dāng)中的一種，剛剛金鐘老師講的鋰離子電池負(fù)極是金屬，和鋰離子電池是不一樣的，為了區(qū)別電池是鋰金屬或者鋰合金的電池，我們通常稱(chēng)它為鋰離子電池，我們用的很廣，大家的手機(jī)、筆記本電腦、電子產(chǎn)品用的比較多，大家叫的時(shí)候都是叫鋰電池，沒(méi)有區(qū)分那么細(xì)，在家說(shuō)我在用的是鋰離子電池感覺(jué)有點(diǎn)拽。

鋰離子電池是靠鋰離子在正負(fù)極之間進(jìn)行移動(dòng)來(lái)產(chǎn)生充放電的這樣一個(gè)過(guò)程，也就是說(shuō)在兩極之間，通過(guò)嵌入和脫嵌來(lái)實(shí)現(xiàn)充放電的，它的組成部分，我這里邊的圖是一個(gè)磷酸鐵鋰的結(jié)構(gòu)，包括正極材料、正極的集流體，就是收集電流的金屬部分，負(fù)極材料、負(fù)極集流體等幾部分。通常我們研究的電池形狀上會(huì)有這樣一些，它充電的時(shí)候鋰離子是從正極嵌入到負(fù)極的，放電的時(shí)候是負(fù)極嵌入到正極。分類(lèi)有很多種，大家怎么說(shuō)都行，一般按正極材料我們會(huì)分成鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料，會(huì)分成這樣幾種，三元材料里面可能會(huì)分成鎳鈷錳、鎳鈷鋁，特斯拉的車(chē)?yán)镞呇b的是松下的NCA的，它的單體的能量密度更高一些。比如說(shuō)我們手機(jī)或者筆記本電腦里邊用的電池，鈷酸鋰正極材料的會(huì)多一些，因?yàn)殁捤徜囁哪芰棵芏雀咭恍?，這樣同樣電量會(huì)輕一點(diǎn)、體積也會(huì)小一點(diǎn)，會(huì)放到手機(jī)或者筆記本電腦里面。當(dāng)然鈷的活性是比較強(qiáng)的，所以經(jīng)常會(huì)有一些山寨的電池爆炸了，所以說(shuō)如果說(shuō)工藝控制的不好，它的安全性還是有隱患的。如果按照負(fù)極材料分的話會(huì)分成石墨和鈦酸鋰，所以經(jīng)常大家有時(shí)候聽(tīng)到說(shuō)現(xiàn)在有一種電池叫鈦酸鋰電池，實(shí)際上它的正極可以是我們這其中的任何一種，但是它負(fù)極鈦酸鋰，然后強(qiáng)調(diào)它的特殊的負(fù)極，所以我們叫它鈦酸鋰電池，實(shí)際上叫它三元電池材料也可以，是按照什么材料去分。

通常我們用的材料里面石墨負(fù)極更多一些，按照性能來(lái)分，一般會(huì)分成能量型和功率型，還有能量、功率兼顧型，可以理解成像我們長(zhǎng)跑、短跑一樣，功率型就可以認(rèn)為短跑比較厲害，但是比如說(shuō)讓你跑個(gè)5千、1萬(wàn)跑不了，但是速度可以很快、功率可以打一點(diǎn)。能量型就是說(shuō)，我這個(gè)能量挺多的，但是你讓我短時(shí)出大功率出不了形狀可以分成圓柱形、棱柱形、軟包袋形，軟包袋形，國(guó)外的專(zhuān)家會(huì)這么分，通常我們會(huì)把這種軟包袋形電池叫軟包電池。卷繞式像這種圓柱的多半都是卷繞的，有一個(gè)隔膜，然后正極極片、負(fù)極極片，三個(gè)長(zhǎng)條疊在一起卷起來(lái)就行了，這種結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，成本低一點(diǎn)，但是有一個(gè)缺點(diǎn)，散熱不太好散，卷起來(lái)以后如果援助的直徑比較大一點(diǎn)，中間的芯不太好散。疊片就是一個(gè)大長(zhǎng)條的隔膜，一片正極片、一片負(fù)極片這么疊上去的，一個(gè)軟包電池可能里邊的疊片會(huì)有20、30、40，幾十對(duì)的極片，相當(dāng)于這些極片是并聯(lián)的，形成大電池。所以現(xiàn)在電池建模很多人會(huì)說(shuō)，要是把這里面每個(gè)極片，微觀的極片都建起來(lái)的話，一個(gè)電池單體就建成30度極片是不是能建的更準(zhǔn)，有人在這么做，比如說(shuō)發(fā)熱我也這么做是不是更好一點(diǎn)。

這是鋰離子電池的定義和分類(lèi)，大家有一個(gè)概念，因?yàn)橛泻芏嗳丝赡懿皇茄芯窟@個(gè)領(lǐng)域的。關(guān)于它的應(yīng)用，在消費(fèi)電子領(lǐng)域它的市場(chǎng)量是最大的，我們通常說(shuō)的小電池，容量比較小的，區(qū)別于消費(fèi)電子用的電池我們經(jīng)常會(huì)說(shuō)叫動(dòng)力電池啊，實(shí)際上動(dòng)力電池最開(kāi)始是用在交通工具、一些電動(dòng)工具有驅(qū)動(dòng)場(chǎng)景的時(shí)候，我們把這種電池叫動(dòng)力電池，相對(duì)來(lái)說(shuō)它的容量數(shù)會(huì)大一點(diǎn)，然后才是在車(chē)用，就是在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用，實(shí)際上在電力儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用目前是排在第三位的，這是2017年的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在也差不多是這個(gè)位次。就是說(shuō)現(xiàn)在其實(shí)是依靠消費(fèi)電子和汽車(chē)領(lǐng)域的一個(gè)市場(chǎng)量在拉動(dòng)電力儲(chǔ)能的量，就是說(shuō)形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)了、成本下降了，才逐漸開(kāi)始在電力儲(chǔ)能領(lǐng)域開(kāi)使用了?，F(xiàn)在是這樣一個(gè)位次，其他的有一些比例，這個(gè)比例就更好一點(diǎn)了，這是市場(chǎng)的排名。

說(shuō)鋰離子電池在地理儲(chǔ)能里面到底是什么情況，這是從儲(chǔ)能聯(lián)盟里面拿到的數(shù)據(jù)，這是統(tǒng)計(jì)的2000年到2018年的，從這里面來(lái)看，全球的累計(jì)儲(chǔ)能裝機(jī)是180GW，這里面抽水蓄能是占了94.3%，抽水蓄能是第一位的，這里面電化學(xué)儲(chǔ)能是排在第二位的，有專(zhuān)家講說(shuō)其他的儲(chǔ)能排的位次，可能每年這個(gè)位次后邊這幾位還是會(huì)有一些差別的，但是抽水蓄能是穩(wěn)穩(wěn)的站在了第一位，后面幾個(gè)會(huì)有一些排名的次序變化。電化學(xué)儲(chǔ)能其實(shí)是一個(gè)上升階段，這個(gè)是電化學(xué)儲(chǔ)能里邊的一個(gè)排位，鋰離子電池86.3，是電化學(xué)儲(chǔ)能里邊排位第一位的。其次是鈉硫電池、鉛酸蓄電池，就是說(shuō)鉛酸蓄電池現(xiàn)在在全球的儲(chǔ)能里邊還有一定的市場(chǎng)量。

我也聽(tīng)一個(gè)院士講過(guò)，他也在呼吁說(shuō)鉛酸電池也不能說(shuō)因?yàn)樗臀廴揪鸵话糇哟蛩?，如果是做一些改良的話，它還是有一定的市場(chǎng)量的，如果是再回首和降解階段做的比較好的話，其實(shí)對(duì)環(huán)境的友好性還是可以接受的，這是全球的情況。

看一下中國(guó)的情況，2000年到2018年的時(shí)候，咱們整個(gè)裝機(jī)累計(jì)是31.3GW，其中鋰離子電池，這里邊咱們這個(gè)電化學(xué)儲(chǔ)能現(xiàn)在也是排在第二位的，其中鋰離子電池的比例是70.7，我們這個(gè)電化學(xué)儲(chǔ)能排第二是液流電池、第三是超級(jí)電容，我們國(guó)內(nèi)鉛酸電池的市場(chǎng)量幾乎沒(méi)有，這是跟全球的排位有差別的地方。從這張圖上可以看出來(lái)，中國(guó)的電化學(xué)儲(chǔ)能是2017年到2018年有一個(gè)非常大的飛躍，整個(gè)年增長(zhǎng)率是175.2%，2017年到2018年增量。

針對(duì)于鋰離子電池用于儲(chǔ)能系統(tǒng)，其實(shí)從我們科研的角度，這個(gè)是我自己總結(jié)的，就是說(shuō)研究的方向，應(yīng)該說(shuō)是有一些平臺(tái)建設(shè)的，比如說(shuō)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)測(cè)試維護(hù)，這是一些研究的點(diǎn)，還有關(guān)于電池建模和虛擬基礎(chǔ)，剛才李鑫老師也講了全釩液流電池的建模，我們也做了鋰離子電池的建模。同時(shí)，我們現(xiàn)在承擔(dān)了一個(gè)跟中國(guó)汽車(chē)研究中心承擔(dān)了一個(gè)重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，是基于虛擬電池進(jìn)行BMS的測(cè)評(píng)，就是拿實(shí)際電池測(cè)BMS成本太高了，工況的復(fù)現(xiàn)率也不是很好，還涉及到成本、安全性、耗時(shí)性，所以我們基于虛擬技術(shù)做虛擬電池，就是把模型做的很準(zhǔn)，然后你讓電力電子模塊出工況，來(lái)模擬電池，然后可以去測(cè)BMS，這是第二個(gè)點(diǎn)。

第三個(gè)點(diǎn)，其實(shí)是優(yōu)化配置和經(jīng)濟(jì)性分析，我覺(jué)得在哪個(gè)領(lǐng)域用都有，剛開(kāi)始說(shuō)我們最開(kāi)始用是在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域，然后是軌道交通，現(xiàn)在我們?cè)诟熊?chē)那邊做在鐵路系統(tǒng)，復(fù)興號(hào)里邊去標(biāo)配替換一些鋰離子電池，包括改造一些機(jī)車(chē)，把它改造成混合動(dòng)力的機(jī)車(chē)，我都涉及到怎么去配置的問(wèn)題，在電力儲(chǔ)能里邊我們也同樣涉及這個(gè)問(wèn)題。但是我們看到的很多其實(shí)學(xué)術(shù)論文里邊關(guān)于配置，大家做的都比較隨意，一會(huì)兒我會(huì)講，如果真的想把這個(gè)配置做好的話要考慮哪些因素。下邊的這些關(guān)于SOC、SOP，然后我有SOH和SOT，這些是電池的一些狀態(tài)參數(shù)，那就是核電狀態(tài)、功率狀態(tài)、熱量狀態(tài)、健康狀態(tài)，這個(gè)是跟電池的運(yùn)行有關(guān)的，就是電池運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中我要考慮這些參數(shù)。同時(shí)也要考慮在電池使用過(guò)程中怎么樣給它進(jìn)行優(yōu)化充電，現(xiàn)在我看咱們?nèi)A電院里也有充電樁、也有電動(dòng)汽車(chē)，但是那個(gè)是慢充，我沒(méi)有看到快充樁，如果有快充樁，如果冬天這個(gè)車(chē)經(jīng)常快充，你的電池就會(huì)衰退的特別快，所以這就涉及到怎么給電池充電能夠盡量延長(zhǎng)電池的壽命。

還有安全性現(xiàn)在也是一個(gè)非常突出的問(wèn)題。前一段時(shí)間像蔚來(lái)召回了很多車(chē)，因?yàn)樗玫氖茿TL的電池，后來(lái)焦點(diǎn)落在說(shuō)了因?yàn)殡姵氐木€束和電池箱的匹配不夠好，而導(dǎo)致了電池外短路，所以最后導(dǎo)致了車(chē)輛熱失控車(chē)輛自燃。當(dāng)然這個(gè)原因大家也沒(méi)辦法核實(shí)，因?yàn)檫@是他們雙方給出的結(jié)論。所以安全性，包括現(xiàn)在一些儲(chǔ)能電站安全性也比較突出。

現(xiàn)在我們?cè)谧鰪V義電池管理技術(shù)，光是現(xiàn)場(chǎng)的電池管理存下來(lái)的數(shù)據(jù)非常有限，我們引入大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)、人工智能，都是非?；鸬囊恍┰~，但是這個(gè)確實(shí)挺熱的，我可以把一些數(shù)據(jù)發(fā)回到監(jiān)控中心，利用我的大數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行一些離線的數(shù)據(jù)分析，可以對(duì)在線的數(shù)據(jù)進(jìn)行一些修整，我們把這部分叫廣義電池管理，就是不是通常意義上我們說(shuō)的點(diǎn)。

我也仔細(xì)分析了一下，儲(chǔ)能技術(shù)用在電動(dòng)汽車(chē)?yán)镘?chē)載儲(chǔ)能和電力儲(chǔ)能有什么不一樣，對(duì)電池系統(tǒng)而言?，F(xiàn)在車(chē)用系統(tǒng)大家通常會(huì)說(shuō)有“四座大山”：安全、成本、續(xù)航、壽命。這“四座大山”壓的搞研究的人喘不過(guò)來(lái)氣，當(dāng)然任何一個(gè)行業(yè)的發(fā)展肯定都是機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存的，不可能什么挑戰(zhàn)都沒(méi)有。如果對(duì)應(yīng)過(guò)來(lái)其實(shí)在電力儲(chǔ)能領(lǐng)域不存在續(xù)航的問(wèn)題，實(shí)際上對(duì)應(yīng)過(guò)來(lái)是能量和功率的參數(shù)，比如說(shuō)要是調(diào)頻的話，可能對(duì)于功率的性能要求比較高的這種場(chǎng)合，電池的功率性要求就高一點(diǎn)。如果是削峰填谷或者是新能源消納，可能我的能量就會(huì)占主導(dǎo)多一些。如果是再細(xì)分它的不同，用在電力儲(chǔ)能里面不涉及到移動(dòng)式的可靠性問(wèn)題，就是說(shuō)如果是車(chē)用的話電量沒(méi)有了，你這個(gè)車(chē)會(huì)涉及到拋錨的問(wèn)題或者動(dòng)力不足的問(wèn)題，會(huì)涉及到移動(dòng)設(shè)備可靠性的問(wèn)題，但是如果作為固定式儲(chǔ)能，電量沒(méi)有了大不了不運(yùn)行，但是不會(huì)涉及到可靠性問(wèn)題。另外，儲(chǔ)能系統(tǒng)的溫度控制的比較好，通常是在一個(gè)密閉的空間里，比如說(shuō)一個(gè)房子里面或者一個(gè)集裝箱里面，我的溫度可控，我可以加入一些溫控措施，但是在車(chē)用的里邊，這個(gè)溫度就不太好控制的那么好，因?yàn)樗目臻g太狹小了，你做的熱管理其實(shí)都是在有限的范圍內(nèi)發(fā)揮作用，這個(gè)還是有一定差距的。

還有一個(gè)是，作為電力儲(chǔ)能來(lái)說(shuō)，電池的使用區(qū)間和車(chē)用是不一樣的，就是說(shuō)我在電力儲(chǔ)能里邊可以盡可能多的用能量，以經(jīng)濟(jì)最優(yōu)為目標(biāo)，車(chē)載儲(chǔ)能我要考慮工況需求是不是滿足要求，他們兩個(gè)使用區(qū)間上還是有些不一樣的地方，這是一些不同。同時(shí)這個(gè)電池退運(yùn)的條件也不同，所以在儲(chǔ)能系統(tǒng)里邊用的話，比如可能我衰到50%可能也還能用，大不了出的能量功率少點(diǎn)，但是也還能調(diào)。但是車(chē)用階段可能衰到50%，動(dòng)力性能滿足不了要求了，就沒(méi)法再開(kāi)了。這是我分析的一個(gè)情況。

如果說(shuō)對(duì)于現(xiàn)在主流的幾款電池，比如說(shuō)磷酸鐵鋰、三元、鈦酸鋰這三種電池現(xiàn)在應(yīng)該說(shuō)在鋰電池研究領(lǐng)域非常熱的三種電池。他們的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，我沒(méi)有拿具體的數(shù)量，直接定性的來(lái)比較。這里面的能量密度三元是最高的，因?yàn)槿谛≤?chē)?yán)镞?、轎車(chē)?yán)镞呌玫奶貏e多，因?yàn)槟芰棵芏雀撸邢薜捏w積里邊放的電量比較多。三元材料致命的弱點(diǎn)是說(shuō)，它的安全性是最低的，如果說(shuō)三元里邊把鎳提高的話，比如說(shuō)以鎳鈷錳為例，把鎳提高它的能量密度就提高，但是安全性會(huì)下降。所以說(shuō)能量密度和安全性是一個(gè)不能兼得的魚(yú)和熊掌。如果從價(jià)格來(lái)說(shuō)，鈦酸鋰是最高的，現(xiàn)在鈦酸鋰電池在軌道交通里邊用的比較多，因?yàn)檐壍澜煌ㄒ罂煽啃陨踔帘绕?chē)要求的還高，鈦酸鋰安全性要好一些，鈦酸鋰的低溫性能比較好，零下20、30度的時(shí)候還能比較好的來(lái)出力，所以考慮這兩個(gè)優(yōu)勢(shì)，鈦酸鋰現(xiàn)在在軌道交通領(lǐng)域用的比較多。三元是在轎車(chē)?yán)飸?yīng)用的比較多，磷酸鐵鋰現(xiàn)在是在一些大型的商用車(chē)，比如說(shuō)公交車(chē)這種大型的車(chē)輛，或者是電力儲(chǔ)能里邊磷酸鐵鋰用的比較多。這里邊磷酸鐵鋰價(jià)格是是最低的，其他的性能都是中，就是說(shuō)也像我們生活中一樣，不可能每個(gè)人全是優(yōu)點(diǎn)、沒(méi)有缺點(diǎn)，兼顧它的優(yōu)缺點(diǎn)來(lái)看，它挺好的，因?yàn)閮r(jià)格比較低。價(jià)格低到什么程度呢？現(xiàn)在批量?jī)r(jià)格大概7毛/瓦時(shí)，就是700元/度電，但是如果說(shuō)是小批量的，說(shuō)我實(shí)驗(yàn)室做一個(gè)測(cè)試，就想買(mǎi)3塊電池，人家還不一定賣(mài)你，這是批量?jī)r(jià)格，你要買(mǎi)就買(mǎi)3塊電池，你說(shuō)給人家2000元/瓦時(shí)行不行，人家也不賣(mài)你，電池廠不這么這種小批量的賣(mài)，電池管理系統(tǒng)的價(jià)格0.05元/瓦時(shí)，預(yù)計(jì)到2025年磷酸鐵鋰電芯的批量?jī)r(jià)格0.36元/瓦時(shí)。磷酸鐵鋰在電力儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用量會(huì)比較大。

關(guān)于熱時(shí)空，剛才分論壇三楊凱博士應(yīng)該有專(zhuān)門(mén)講到關(guān)于熱失控的問(wèn)題，所謂熱失控由于整個(gè)電池的溫度升高到某一個(gè)溫度的時(shí)候，升高了以后，升高到某一個(gè)觸發(fā)的溫度的時(shí)候，它就自己產(chǎn)生了一個(gè)正反饋發(fā)熱的過(guò)程，然后自己就失控掉了。引起熱失控的原因有好多，比如說(shuō)由于環(huán)境溫度和工況共同導(dǎo)致了電池溫度超高，這也會(huì)導(dǎo)致。還有內(nèi)短路、外短路，因?yàn)橐欢搪返脑捤陌l(fā)熱量就會(huì)急劇增加。還有一種情況，這個(gè)是清華的一個(gè)研究結(jié)果，就是說(shuō)正極會(huì)釋活性氧，也會(huì)導(dǎo)致熱失控。最后出現(xiàn)冒煙、起火、爆炸這樣的隱患，所以在安全設(shè)計(jì)、安全預(yù)警和安全管控上，很多單位大家都絞盡腦汁的做這個(gè)事情，但是想做好真的很難。

剛剛說(shuō)到優(yōu)化配置這個(gè)問(wèn)題，作為一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)而言，想要達(dá)到系統(tǒng)級(jí)別肯定是很多單體串并聯(lián)成為電池組，才能夠發(fā)揮作用。這是特斯拉的Model S的電池，松下NCA 74pA6s，這是車(chē)上的一個(gè)儲(chǔ)能的組成，上面的表是北京市的電動(dòng)公交車(chē)、環(huán)衛(wèi)車(chē)車(chē)載儲(chǔ)能的規(guī)模，下邊的這個(gè)是咱們張北的風(fēng)光儲(chǔ)基地，比較早期的第一批電池的，有不同家的，中航鋰電、ATL、比亞迪、萬(wàn)象四家，儲(chǔ)能的電壓登記更高一些，車(chē)載的這種，大巴車(chē)的這種電壓更高一些，轎車(chē)相對(duì)低一點(diǎn)。它的電池組的最高電壓也是在592到920V，電壓也是挺高的，有的電壓大概在750—800左右。因此說(shuō)儲(chǔ)能系統(tǒng)是由大量的單體鋰離子電池組成的，通常大家能提高電壓就提高電壓。

咱們很多文獻(xiàn)上都在講說(shuō)我怎么去優(yōu)化配置儲(chǔ)能系統(tǒng)，但實(shí)際上我們考慮的因素并不夠。如何優(yōu)化和配置儲(chǔ)能系統(tǒng)呢，我覺(jué)得應(yīng)該考慮電池特性和工況需求的對(duì)接，就是大家通?？紤]電池的特性的這塊考慮的比較少，你對(duì)電池的評(píng)估有限、不夠多，就隨意的配置了一下，有點(diǎn)像導(dǎo)師們知道學(xué)生的時(shí)候，根本不管這個(gè)學(xué)生能不能完成這個(gè)任務(wù)，我就直接把這個(gè)任務(wù)派給他，就讓他完成好了，最后的結(jié)果是他完不成，可靠性就下降了。

簡(jiǎn)單過(guò)一下，鋰電池有什么特性呢？不同的溫度下的時(shí)候它表現(xiàn)出來(lái)的充放電的容量是不一樣的，一般溫度越低的時(shí)候充放電容量越小，有最適宜的溫度。倍率對(duì)它的影響，電流高話的能充進(jìn)去的容量也越小。同時(shí)有上下限電壓區(qū)間的，有一個(gè)額定電壓還有上限電壓、下限電壓，工作的過(guò)程中它是在一個(gè)電壓區(qū)間內(nèi)變化的，這個(gè)電壓不是恒定的，而且還是非線性的，這跟我們通常的，比如說(shuō)跟超級(jí)電容的電壓完全是不一樣的，超級(jí)電容的電壓如果沒(méi)有相變，它會(huì)隨著充電時(shí)間是一條線性變化的。

不同的電池、不同時(shí)間尺度、不同溫度的話，能夠提供的峰值功率也是不一樣的，比如說(shuō)你想讓它提供某一個(gè)時(shí)間尺度的，比如10秒、20秒、30秒、50秒的，他能夠提供最大的峰值功率是不一樣的，而且各種條件下不一樣。所以你在去配置電池的時(shí)候或者是在做控制策略的時(shí)候，你要充分的考慮到電池的能力，這個(gè)圖也是我重新畫(huà)的一個(gè)圖，如果說(shuō)有一些考慮不周全的地方，因?yàn)榇蠹叶际菑母鱾€(gè)角度來(lái)去研究這個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的，大家也可以去完善。通?？赡芪覀儠?huì)，如果我先不看這個(gè)箭頭，我就從這邊開(kāi)始，一般的我會(huì)先給個(gè)全壽命周期能量功率的要求，根據(jù)這個(gè)工況的要求我來(lái)選擇，就是說(shuō)這個(gè)電池的溫度范圍，還有退出的條件和使用區(qū)間我要選擇一下或者確定一下，這個(gè)條件確定了以后，我還得要知道你的電壓等級(jí)是什么樣的，比如我就是750V的額定電壓，我就可以去根據(jù)這些條件去確定電池的選型，選什么容量的、什么能量的、倍率的，還有標(biāo)準(zhǔn)工況下的壽命次數(shù)是多少次，串并聯(lián)方式是什么樣，就可以定下來(lái)。定下來(lái)以后其實(shí)最終我要算它的成本和收益，我做完了之后，說(shuō)我這個(gè)成本包括哪些呢，可能這個(gè)成本不僅僅包括電池的成本，還包括代維的一些設(shè)備，比如變壓器、PCS、還有電池架一些輔助的東西，整個(gè)購(gòu)置成本要算一下，能耗的計(jì)算，比如說(shuō)你要從電網(wǎng)充進(jìn)來(lái)的電再放出來(lái)，損失是很大的，有的專(zhuān)家說(shuō)90%左右，其實(shí)90%有時(shí)候都到不了，所以一充一放效率損失了很多，這個(gè)地方有一個(gè)耗電的成本。

另外后期維護(hù)這個(gè)維護(hù)成本也很高，如果你用新電池還可以，如果用梯次利用電池維護(hù)成本比較高。區(qū)間壽命模型，建立電池的區(qū)間壽命模型，可以確定使用年限，這個(gè)使用年限對(duì)成本計(jì)算非常重要，收益跟你的應(yīng)用場(chǎng)景是有關(guān)的，比如說(shuō)我這個(gè)是以削峰填谷的價(jià)差來(lái)套利來(lái)寫(xiě)的，這里邊比如你的峰值價(jià)差就是你的收益之一，折算補(bǔ)貼也是你的收益之一，還有你可以延緩電網(wǎng)的建設(shè)擴(kuò)容，減少網(wǎng)損，還可以有環(huán)境收益，還有殘值計(jì)算，以壽命為年限計(jì)算凈收益，你可能覺(jué)得這個(gè)凈收益不太可觀可以重新調(diào)整這個(gè)參數(shù)重新進(jìn)行優(yōu)化，最后配置出來(lái)的東西有可能會(huì)是多次閉環(huán)優(yōu)化，就是你在滿足工況的條件下去以經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)為目標(biāo)得出來(lái)這個(gè)配置。

關(guān)于鋰離子電池的優(yōu)化管理，通常我們要怎么做呢？說(shuō)怎么樣進(jìn)行優(yōu)化管理。電池特性和管控策略的一個(gè)對(duì)接，比如說(shuō)他剛才說(shuō)了有些參數(shù)必須得保證在合理的范圍內(nèi)，你的電池管理要加一個(gè)管理系統(tǒng)的話，管理系統(tǒng)必須保證參數(shù)不超限。他有什么功能？就是說(shuō)我們通常要加一個(gè)電池管理系統(tǒng)，電池管理的功能一般要實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)一些參數(shù)，估計(jì)電池的狀態(tài)，優(yōu)化它的效能，延長(zhǎng)壽命，還有上傳信息這樣的一些功能，就是通信的功能。這個(gè)細(xì)化的話，比如采集參數(shù)要采集哪些、數(shù)據(jù)處理有哪些、估算有哪些、通訊有哪些。

電池管理系統(tǒng)中其實(shí)參數(shù)是很重要的，這里邊我也拿出這四個(gè)參數(shù)，SOC相當(dāng)于是基準(zhǔn)參數(shù)，因?yàn)閷?duì)于整個(gè)系統(tǒng)而言最關(guān)心的是能量和功率，但是SOC通常作為刻度參數(shù)和基準(zhǔn)參數(shù)，SOH是維度，隨著電池衰退這些參數(shù)會(huì)變的，是一個(gè)維度。要想把參數(shù)記得準(zhǔn)，通常要有符合需求又描述準(zhǔn)確的參數(shù)定義，還得有高精度的參數(shù)分析方法，要想去驗(yàn)證這個(gè)方法估計(jì)的準(zhǔn)不準(zhǔn)，還得有合適的測(cè)試方法和數(shù)據(jù)模型獲得基準(zhǔn)值，來(lái)去驗(yàn)證自己的方法準(zhǔn)不準(zhǔn)，還得有可復(fù)現(xiàn)的工況來(lái)對(duì)比精度。

關(guān)于SOC的定義我稍微說(shuō)一下。SOC的分母用的容量值到底是什么時(shí)候的容量值，大家一直很糾結(jié)，因?yàn)椴煌瑴囟鹊那闆r下容量不一樣，所以我的分母到底用哪個(gè)。索性我們做了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，我們跟中汽中心一起做了標(biāo)準(zhǔn)，電動(dòng)汽車(chē)電池管理的標(biāo)準(zhǔn)，我們把分母就做了一個(gè)歸一化的處理，我就只有25度的作為分母，其他溫度下所用的區(qū)間，就是25度所用的區(qū)間中間的一些區(qū)域，比如零下20度的時(shí)候用得相當(dāng)于25度時(shí)候的14%到87%，這是我做的歸一化的處理，我們標(biāo)準(zhǔn)也是這么些的。這個(gè)圖說(shuō)的是一致性的問(wèn)題，就是說(shuō)電池組里邊如果每個(gè)電池的容量和所處的位置不一樣，整組所用的是交集。SOC的估計(jì)方法也有很多各種各樣的方法，估計(jì)精度現(xiàn)在工程上用的方法其實(shí)還是以安時(shí)積分法結(jié)合電壓修整，就是說(shuō)我們的卡爾曼濾波或者我們一些觀測(cè)器的方法，可以在某些特定條件下修整，但是不能一直用這種方法。

關(guān)于SOE的定義也是很糾結(jié)，大家不知道怎么定義，我們現(xiàn)在的方法定義，以放出來(lái)的能量來(lái)去定義，我的分母以放出來(lái)的能量，因?yàn)檫@里面E1、E2、E3三個(gè)值都不一樣，只有E3可用，E1不可用，最后我們用的E3來(lái)做的。現(xiàn)在有很多方法，也有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，現(xiàn)在也是基于功率積分和基于功率查表是比較可行的，這個(gè)是關(guān)于峰值功率的定義，因?yàn)榉逯倒β释ǔ６x固定時(shí)間窗口內(nèi)的一個(gè)電池極限充放電的功率，它會(huì)受到很多參數(shù)的限制，我們?cè)陔姵毓芾硐到y(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)上面給出的是恒功率測(cè)試的情況，我在某一個(gè)特定的條件下，我同功率的情況下來(lái)測(cè)試，這樣就可以得到一個(gè)橫軸是充電時(shí)間、縱軸是功率的曲線，我可以做一個(gè)擬合，找到我所要的那個(gè)時(shí)間段所對(duì)應(yīng)的峰值功率是多少。我們標(biāo)準(zhǔn)上也是這么些的，我們也發(fā)了論文。

SOP的測(cè)試和估算其實(shí)是有一些，比如說(shuō)美國(guó)的測(cè)試手冊(cè)里面基于HPPC的計(jì)算值，還有日本的JEVS的測(cè)試，還有美國(guó)USABC手冊(cè)的測(cè)試，有很多值，但是這個(gè)值可能會(huì)有跟我剛才用功率測(cè)試的情況還是有一些誤差的。估算方法也有很多，比如基于曲線擬合的，還有MAP圖法的，還有黑箱模型的，還有基于約束參數(shù)的。

說(shuō)到SOH，現(xiàn)在這個(gè)也是除了安全性以外壽命這個(gè)事情也是業(yè)內(nèi)最關(guān)心的問(wèn)題，第一是安全性，第二是壽命，所謂的健康狀態(tài)就是衰退之后的參數(shù)跟起始參數(shù)之間的關(guān)系，把它定義成SOH，表征的時(shí)候大家也眾說(shuō)紛紜，有基于能量的、基于內(nèi)阻的，如果說(shuō)是偏功率型的電池我們用內(nèi)阻來(lái)表征，或者干脆用峰值功率來(lái)表征，這個(gè)行業(yè)里面還沒(méi)有，我們現(xiàn)在也在起草另外一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，就是車(chē)用的另外一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

這個(gè)估計(jì)方法也有很多種，各種各樣的方法。我要提一點(diǎn)是說(shuō)，電池現(xiàn)在是在不同的使用區(qū)間的時(shí)候它的壽命次數(shù)還是會(huì)差很多的，我們做過(guò)很多實(shí)驗(yàn)，比如說(shuō)我這里邊有間隔的區(qū)間的實(shí)驗(yàn)，還有一些實(shí)用區(qū)間的實(shí)驗(yàn)，還有基于電池相變區(qū)間循環(huán)的實(shí)驗(yàn)，會(huì)發(fā)現(xiàn)這些衰退的路徑和循環(huán)次數(shù)有很大的差別，我們現(xiàn)在也在想辦法用分區(qū)間的一些衰退來(lái)去預(yù)測(cè)任意區(qū)間的衰退，因?yàn)槲以谟玫臅r(shí)候不知道用哪個(gè)區(qū)間好，我測(cè)了一些數(shù)據(jù)之后，我用這個(gè)區(qū)間的數(shù)據(jù)去擬合任意區(qū)間的，我看這個(gè)區(qū)間擬合之后哪個(gè)壽命去進(jìn)最長(zhǎng)。

感謝大家的聆聽(tīng)。（以上內(nèi)容根據(jù)速記整理，未經(jīng)嘉賓審核）