2017年4月24-26日，第七届中国国际储能大会在苏州香格里拉大酒店圆满召开，来自中、美、英、德、澳、日、韩等国家的1400余位嘉宾到场参会。大会共邀请140余位行业专家与企业代表，围绕产业热点话题，发表了一系列精彩演讲，中国储能网将向读者传递本次大会最具价值的声音。
大会期间，北京理工大学电动车辆国家工程实验室副教授孙立清，在“电动汽车与动力电池专场”，以《车载储能和微网系统中的关键技术》为题发表演讲，现将演讲主要内容发布，以飨读者。
北京理工大学电动车辆国家工程实验室副教授孙立清
孙立清：今天非常高兴能有这个机会跟各位就《车载储能和微网系统中的关键技术》跟大家做一些交流。我来自北京理工大学电动车辆国家工程实验室，在专委会、协会做一些专职的工作。目前新能源汽车可以说继房地产之后最有潜在能力成为支柱产业的大方向，整个新能源汽车按照以前透露出来的说法说是十万亿的支柱产业，我们可以研究一下最新的汽车工业中长期规划，如果到2020年和2035年分别到200万辆和700万辆，就是200、500和700这么几个数整个的产业规模应该是非常清晰的，从发展的方向上来看，新能源汽车必将成为国家新经济的支柱环境。
目前正在建设当中的一些区域，包括雄安新区一定会成为绿色能源科技，包括下一代的电动汽车科技，包括能源互联网大的舞台。所以这里对新能源汽车关键技术的探讨非常中了，电动汽车发展到今天可以说大家都非常清晰了，电动化、轻量化、无人化、智能化、网联化，往下走就要个性化、定制化和共享化。其中对于新能源汽车的理解我感觉我们还需要探讨一种新的理解方式，就是实际它还是能源互联网化的东西，一会儿我会具体讲为什么我提这样一个东西。作为车载储能和微网技术领域之所以相关我感觉我们是站在几个角度来看，首先在车上离不开狭义的化学电池或者说物理电池这里都是有的，其中大家看到飞轮电池包括发展下去金属电池等等，包括在车上也有很多发电的装置，这其中包括隔膜发电、增程器有燃油燃气的还有燃料电池的，我们对于未来电动汽车理解可以是站在类似能源角度来理解。
关于移动储能实际我们可以站在几个角度来理解，它是电网当中非常重要的一环因为是很重要的要从电网上获得能量，也可以向电网回馈能量重要移动能量的消耗或者说可以给电网提供能量调节的单元。我们也可以站在互联网或者是物联网的角度，物联网角度来看也是非常重要的节点。所以我们对电动汽车的看法可以站在移动能源的角度来考虑。那么也可以站在微网角度来考虑，传统所说的微网概念主要是指电力系统当中的这样一个定义，我们觉得作为电动汽车本身也可以看成是小的微网，把电动汽车扩展下跟相应的储能、电桩包括太阳能分布式发电结合起来实际也是站在更大层面的微网。大家知道电动汽车本身实际也有往电网回馈的功能，电动汽车也可以向电网售电的话我觉得是更有意义的一件事，这个大家可以期待一下将来是不是这个东西应该很快落地。我们过去在电网领域所做的改革实际是有些弊端的，像现在电动汽车就是涉及到这么一个问题，我们看我们目前整个充电包括后续服务产业现在已经太长了，我们电力的环节改完之后就出现一些弊端，首先从发电到电网传输网络到售电的服务公司到电动汽车能源服务公司，下面我们还不得不跟物业联合，整个产业链非常长，但是如果我们把电动汽车往太阳能发电、储能、分布式发电网或者微网当中推广采用直流充电的方式大家看在那个系统当中就不存在产业链弊端了，而且大家看到像类似充电服务费等等这些环节有人理解成金融阿里、京东产业链当中类似所谓“吸血鬼”存在是一样的，我们觉得发展下去一个很长的产业链其中存在的弊端尤其是造成目前所谓的结果，作为充电服务行业三年、五年甚至八年才能把充电的投入收回来，这是一个问题，所以我觉得这块一定会有颠覆性的东西出现，而破局的东西就是车载储能包括相应产业链或者商业模式的创新带来一些结果。所以金天霸我讲的范围限定一下，虽然我们会议是储能但是我说的还是电动汽车，我要说一说薄膜发电车上也带发电装置、带储能装置这样的电动汽车当中所涉及到的技术问题，在过去我们看整个系统由于电动汽车上带有储能、发电整个技术跟微网技术跟高质量能源互联或者整个发电网络技术都是相关的，所以把车网移动储能和微网放到一起了，今天就是在这个领域我们看一看到底电动汽车上小的微网跟储能或者跟相关的技术上存在的问题，重点我给大家介绍这样四个部分。
从要求上来看，我们粗略的看对于车载装置要求安全、单体和成组容量衰减的要求，包括循环寿命。后面还有两点分别是能量回收和经济性。能量回收存在一个问题车在50公里以下每小时或者点机转速在500转以下能量回收很困难，这个是存在问题的，不太容易回收。还有就是经济性，经济性的问题存在于什么呢？主要是电池的行为寿命单体3000次、5000次是能做到的但是成组之后寿命下降非常快，其中的原因还有待于挖掘。能量回收和经济性成了电动汽车技术水平重要标志，我们做电动汽车不能跑起来就够了，那你怎么跑的高效？整个从电动汽车的电池寿命来看你敢给人承诺八年15万公里或者多少，今天上午我就讲说你什么时候能够告诉我过去卖的这些车现在可以拍胸脯的说哪种车能服务多少年多少万公里，这在今后的三年五年您的企业只要是卖车一定要给小费者明确的答复，如果再答不出来或者说过去卖的车到那个时点出现了一些问题，你不得不采用各种方式比如说要把里程很短的车召回去，里程很短的车本身装的电池就少，衰减肯定快，肯定存在工作一段时间之后或许存在安全隐患，不召回怎么办呢？所以就是这样的电动车我们确实要看一看究竟什么样的电动车给消费者什么样的服务，让消费者获得更好的经济性和安全的使用。包括一个电动车本身的一次充电续驶里程，启晨（音）电动车从刘总的讲法150公里的续驶里程其中有20%是来自于使用过程中的能量回收，能量收不回来车本身就不可能高效，这是这里面要做的工作。在过去我们看频繁的出现了一些事故，反倒今天我感觉我们国内的电动车倒很安全，特斯拉反而是左炸右炸，特斯拉的安全性是不太好解决的，作为特斯拉的电池也一定不是例外的东西，所以撞车我觉得爆炸可能是正常的现象，那么大家做的电动车都采用什么样的电池呢？在事故当中或者正常使用过程当中出现内短路失控之后会不会出现爆炸着火等等现象呢？这是确实我们要思考的事情。安全的问题非常多一出现安全事故之后往往就会出现打架的问题，我本人搞整车这里面相互之间的问题就是说动力系统控制没控制好，电机控制器对于电源可能会带来的损坏，有人也讲电池管理系统的好，也有人说是电池，实际上这其中的问题绝对不是一方的。
在过去我们的电池出现了一些事故，除了我们用的隔膜可能不太好，电池本事也有无法控制的失效原因甚至我们的标准制定的还不够合理，各种因素都有。但是这其中的问题确实是需要我们认真梳理的，我们站在一个假设上假如说电池是有一定的内短路概念，在这种内短路概念下我们如何控制车的故障率，从现在来看特斯拉可能会有电池产生内短路或者失控的状态，我们的电池概率是多少，如何控制出去的车出现故障的概率，这个很重要，这里面我们确实需要做一些工作，包括如果车发生了故障失控了，给乘员或者说失效之后的处理或者被动安全还要做一些工作，这都是需要去做的。最关键一点我觉得你要把你的电池包拿出来做试验，其中任何一组电池发生失控之后如果箱不炸不出现问题，或者说即使箱出现了问题但是其中周边的电池也不会出现问题的话那这才是对消费者负责任的演示，消费者看完了觉得这个电池箱肯定没问题他就敢买，着了一个电池别的电池都没问题。
从目前来看，整个电动汽车还要提升质量、增加效率、确保安全，尤其要促进产量之后，当然前提是确保安全的情况下来确保产量。进行轻量化，提升动力系统的效率。做好整车安全、电池组安全，这里我再提一个还有是高压控制安全。促进产量上需要新型制造技术，因为我们过去传统的四大工业可能在生产的成本竞争上是干不过非工厂，所以这里都是要做的，这种自动化的管理包括硬件4.0的东西甚至一些工业装备都是需要上的。还有就是整车，这是一个碳纤维的小车未来是可以批量化生产的，包括高效动力系统等等。这些内容因为时间关系我不讲了，关于对目前电动车的问题和特斯拉东西，下面我们看看到底这种控制方式的电动汽车存在什么问题。实际上大家看一下由于车载电源和电机绕组是物理直接连接的，工作的过程当中大家可以看不是从电机控制器的角度看我们没有把电源和电机隔离开，就是没有这种所谓隔离的，所以这里可能会带来一些问题。比如说这个是不平滑的而且功率因素比较低，我们需要做的工作是很多的需要进行补偿整个系统需要提效，电动车不是说光转起来就完了，这里看电源的工作模型在座肯定有很多做电池的就是说你的电池单体寿命为什么是三千次、五千次，为什么放到车上一使用之后大家可以看一下它的放电波形在这里可以观察。由于电池配组的要求是很大的，而且整个电池组是不具备可管理性的，我们要考虑一下整个电池可管理的做法。由于电池组是采用物理并联，内短路也是有概率的使用到后期这些控制比较困难，安全不好保障，再制动也只能在较高的情况下实现，对于混合动力系统再生的时候会存在功率的冲击，电池易受到损伤所以混合动力车更容易实现着火的事故。充电我们对于控制器国家也出台了标准，就是带充电功能的电机控制系统。未来电动车要不要单独的车载充电这是值得考虑的，车上既然有电极控制器车停下来之后电极控制器是可以作为充电装置进行工作的，这里我觉得未来电动车上是不需要车载充电器的，而且我们的快充桩将来是不是可以利用车上的电机控制器来提供快速充电呢？这都是可以去探讨的。整个一体化还比较难，并联的电池工作的时候功率的分配是无法控制的，比如说我们的大巴车用电池先并联然后再串联大家看这四个并联在一起的电池是没法控制单个电池，或者并联之后怎么去监控它的电流？你要监控整个电池组非常浮躁，一个电池要一个电流至少是这样，整个系统就复杂了。电池组做不到真正的充放电控制，我们提供的只能是检测和监测。
还有充电的问题，有的企业做的充电桩比如说单项的协和影响很大，230V4K的什么电池多得充坏，大家可以试一试用230V4K的谐波可以试一下，整个电池我说可能电池没问题是我们用的不好，把电池都用坏了。下面再给大家阐述一个观点，电动汽车实际上也是一个小的电网，他们是有技术共性的。我先谈一下谐波的问题，我说了后面要谈高压控制，这是整个电机和电源大概的原理，我们的车载电源站在时间轴上看它的放电工作电流是这样的情况，大家看一看这样的电流是咱们期望的吗？它跟我们手机上平稳工作的电流肯定是有很大差异的，大家看为什么会这样？这原因有几个。一个是我们的电机控制器一调制出来的都是垃圾，里面少不了文波、高次谐波。第二个原因作为电机本身由于结构的设计问题也会存在一些波动，如果这两个谐波一叠加反映到电源端就很高了。还有作为电源端大家都知道整个电池组在Pack之后你的电池走线也会有一些分布的电容电表在，这些东西都可以产生相应的谐波。如果你的电池上走线不合理没有做过兼容分析那就是这么复杂，如果这样的电池组输出是这样的波型那成组电池的寿命跟单体电池在实验室里充放电模型寿命怎么可能是一样的呢，所以这个是最重要的，换句话说我们是需要好好改善一下电动车上电池组的工作条件。这里我给大家说一个观点，以前大家提增加里程，你加了燃料电池、加了燃油的增程器实际上是把这个抽掉了一条让电池综合的放电倍率是可以下降的，这里我们再考虑驱动，那就不一样了。还有一个就是整个在动力系统当中要么有分粒的功率缓冲要么是集成在这里，还要把尖峰和谷削掉，只有把电池的工作条件改善了电池组的寿命才好保证，才不会很容易衰减，才不会出现安全问题，所以这是要大家做的工作。整个动力系统的配置上我们需要考虑的问题是非常多的，不要一个单一的条件去搞定。最近我对一件事情是持有自己观点的，大家都想低速电动车升级类似有很多低速车拿着长安的车去改的，如果说300公里的EQ续驶里程改成100公里的锂电池电动车大家想一想你敢保证服务多少？假设保八年15万公里，一百公里能保多少？肯定保不了，所以100公里锂电的低速车我感觉是比较坑人的。那样的电动车我们只能去哄那些不知情的老百姓贪便宜说买便宜车，但是他能服务的很好吗？不可能。我们要千方百计改善电池的工作条件，这里面大家看一看对于高铁各种损失当中其中 谐波损失是非常清楚的我简单给大家放一下。对于谐波一定要处理好否则会引起诸多问题，所以不发现事故就去说是电池管理的问题，我们一定要深刻检讨一下。从电动系统看或者电动车本身要做的工作很多，电力系统考虑接入的问题，电动汽车上要考虑符合通过比较好的控制来实现安全的、高效的、能够长寿命、可控制衰减的控制方式的判断是非常重要的。
我下面简单说一下解决途径和控制方法，我把它翻到这页上。咱们企业都有画程设备，电动车上就考虑了为什么我们这一百个电池跟单体电池的寿命不一样，所以这里我们去考虑一下。所以我给大家一个思路，电池可以采用这种方式，甚至在每一串上可以是不同的电池，每一串上使用的过程中可以拿掉最好的电池或者最坏电池也可以拿掉一串，你的电池配的比较多一旦出现了问题就具有可管理性，这是一个思路。另外一个思路就是控制系统集成的时候开发一种新型的装置需要有两个系统双通的整个系统要做到隔离，这个系统是单项就可以了因为是单项的所以我们要做新的控制装置，关键要实现高质量的，所以电动车归根到底最后的问题还是要落到一个点上就是电力技术，没有电力技术就没有电动汽车的未来。我们要探讨新型的能源变换方式，绝不能拿这个就完了。另外我们还要探讨新型的锂电池，比如固态电池，固态电池可以说在今后的几年内会成为红海，大家可以看一下我的PPT上有。量子电池可以说可能不是梦，电池我们也不能光指望物理电池还要探讨其他类型的电池，包括有核能电池等等，这里我举个例子什么样的电池更好？大家可以探讨我能做很多，但是把我烧掉了变成能量我能做多少呢？不一样的，所以大家就想一想为什么说会有生物的、纤维素电池将来会不会有所谓的蛋白质电池呢？所以对于低速车目前也带来一个新的市场，就是说它跟分布式的光伏和微网往下走，可以说产业值得探讨。
从应用前景上看我还是非常推荐万部长曾经说过的一段话，实际未来的车不管几条路线最后归到一个就是有发电、储能、电机驱动，未来的车都是这样的。走到一个归根的路线就是变电混合，我们需要做的是多端口的装置能提供多端口双功高质量变换带隔离的系统，这是未来电动车的模式，跟你具体采用的到底是燃油还是燃气的增程器还是燃料电池都没多大关系，只要知道怎么样对能量进行控制就可以了。所以目前最迫切的问题是做好电池的技术路线做出号电池、选择好整车路线，千方百计改善电池的工作条件，解决安全里程和经济性的问题，如果这几点做不到那你的车几年之后一定会露馅的，所以我们要探索新的方式，有了控制技术锂电池和铅酸并行使用就不是问题，还有其他更高效的发电单元，所以整个出路也是非常清晰的，我们可以采用独立或者嵌入式系统的储存单元改善条件，可以采用标准化可更换的车载固定储能模块3-5-8千瓦解决电动车的能源供给方式和使用模式的问题，可以发展所谓的能源互联网汽车，最终的目标是要做动力系统的一体化实际是微网一体化，所以长寿命、安全、抗衰减、改善工作条件的车载储能才是我们的需求，我们要做多端口、做双功、做隔离、做高质量变换的控制装置，要做好顶层设计、做规范规则、搞好网络安全，要做好售电、大数据、预测与响应，做好商业模式，在未来我们作为电动汽车本身小微网系统或者站在更大系统当中作为微网当中一个非常重要的节点或者是能源互联网，或者是物联网重要节点的电动汽车才有它更好的未来，谢谢。
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