面向能源互联网的数字储能系统

3.3 结论和讨论

图9 传统电池系统与数字储能系统充电特性比较(测试基于64只退役动力电池单体)

Fig.9 Charging comparison between traditional battery system and digital energy storage system (test based on 64 decommissioned battery cells).

图10 传统电池系统与数字储能系统放电特性比较

Fig.10 Disging comparison between traditional battery system and digital energy storage system.

基于上述应用案例，可以看到基于能量数字化和信息化处理技术的数字电池储能系统与传统模拟电池有着本质上的不同，是电池应用领域的范式创新。由于采用可重构电池网络，电池本体物理化学差异性与电池应用场景需求实现了彻底分离，因此数字电池系统将比模拟电池系统具有更高的可靠性和安全性及更长的系统循环寿命。从另一方面看，数字储能作为一种范式创新，必然面临着一系列理论和应用方面的问题和不足，如性能优化、系统成本、应用场景和用户体验等。数字储能系统在一些应用场景下的大规模推广离不开产业界的紧密配合，例如数字储能系统在电动汽车上的推广应用必然会改变目前电动汽车电池系统的成本构成、运营模式和系统结构设计，这些必然需要电池生产厂商和整车设计及生产厂商的支持和配合。

然而，通过采用超大规模集成电路(very large scale integration，VLSI)技术和高频电力电子半导体技术，数字电池能量交换系统的成本将符合摩尔定律的产业规律，随着大规模普及，其成本必将呈现几何级数快速下降，因此数字储能实质上是通过利用摩尔定律克服电池本体问题的新方法、新技术。值得指出的是，电池能量交换背板采用的低压电力电子半导体开关器件(40 V以下)近年来随着出货量增大，价格快速下降(平均单价0.5元)，性能极大提升(通流能力达到数百安，内阻小于1 mΩ)，随着电池能量交换系统的大规模普及，其平准化成本(levelized cost)将达到每次度电成本0.1元以下。

数字系统取代传统模拟系统是技术演进的明确方向，也是第三次工业革命和工业4.0的核心技术路径。信息通信和互联网领域在过去的数十年的发展路径已经证明了这一论断。摩尔定律作为数字系统的核心产业规律必将对能源行业和能源互联网的发展产生巨大而深远的影响。

4 总结与展望

数字储能颠覆了电池系统构建范式，将传统模拟电池系统转变为数字电池系统，进而将电池能量变为信息互联网中可视可管的一种新型网络资源，实现电池储能系统中能量流与信息流的深度融合，使得储能电站基于共享经济的轻资产建设方式和互联网+电池的后付费服务模式成为可能。通过数字储能构建软件定义复合储能系统实现异构储能介质的数字化复用，解决了电池种类有限和用户需求多样的矛盾，并且极大降低了成本和部署难度。数字电池系统与互联网业态的无缝融合可以支撑低成本电池储能系统的能量云服务，催生用户侧新型售电业务的发展。值得指出的是，作为电池应用的范式创新，数字储能的未来发展需要进一步研究信息能量同频处理、多尺度物理信息能量耦合、高维度非线性优化、大规模低成本可重构电池能量交换背板设计、高效数字储能系统的系统集成和能量管控等核心科学和技术问题，以及基于能源互联网的数字电池储能系统的后付费建设和运营模式。能源互联网的发展离不开摩尔定律对传统能源行业的渗透和改造，数字储能系统必将替代模拟储能系统成为“互联网+电池”商业模式的信息物理基础设施。

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