2020年，国家领导人在联大讲话中向全世界宣布中国碳达峰、碳中和的宏伟目标。在十九届中央政治局第三十六次集体学习时，习近平总书记强调：实现“双碳”目标，不是别人让我们做，而是我们自己必须要做。 实现“双碳”目标，是中国对于全世界的郑重承诺，体现了大国担当；也为我国相关产业的发展、技术的创新设立了高标准、提出了严要求。 新型储能是新型电力系统中的核心组成部分，是实现“双碳”目标的必要条件。自提出“双碳”目标以来，我国新型储能的发展规模一直位居前列。 然而，新型储能尤其是电化学储能，目前陷入同质化竞争状态，绝大多数项目是在工程上做微创新的集成解决方案，技术壁垒有限，盈利能力不高，企业经营质量差，难以产生具有核心竞争力的国际化企业。此外，安全隐患已成为悬在从业者头上的“达摩克利斯之剑”，且随着项目规模的扩大，安全隐患成倍增加，成为行业健康长远发展的最大障碍。行业的高质量发展亟需一种颠覆性的技术创新。 创新方法论，实现电池系统本质安全 储能火灾爆炸事故的发生诱因来自于电池本身、电气、热量和机械破坏等四大方面。其中，电池热失控是储能安全事故的主要原因。电池热失控的根本在于电池内部本征可燃的隔膜、电解质材料，其本质是指电池内部化学反应的产热速率远高于散热速率，热量积累导致一系列链式化学反应，进而引起电池短路、热量快速积聚而触发热失控，最终引起电池起火或爆炸。 为了从根本上解决电池系统的安全问题，2006年，慈松在全球首次提出“动态可重构电池网络”（Dynamically Reconfigurable Battery Network, DRBN）的思想与技术路径，以信息化手段对电池进行精细、灵活管理，将沿用200多年的电池刚性串并联体系变成一个由程序控制的柔性连接体系，解决了电池系统“测不准、断不开”的难题。 现有的电池管理系统，其功能限于测试电流（及温度），仅能起到故障发生后的预警作用，难以从电热管理的角度降低故障发生的概率，且无法实现故障电池的精准切除。对电池系统安全的管理能力具有极大的局限性。 动态可重构电池网络则是通过调节时间来实现充放电控制。动态可重构电池网络利用电力电子开关，将能量离散化为时间序列上的“能量片”（Energy Slice），由程序控制的电池网络控制器在毫秒级的重构周期内对来自不同电池单元的“能量片”进行重组和优化。
图 1 动态可重构电池网络原理示意图
这种程序控制的柔性连接方式，通过拓扑动态重组防止热堆积和故障瞬时切除避免热失控两大机制实现了电池系统的本质安全，将安全事故扼杀在萌芽前。 此外，传统电池系统的循环寿命受限于电池的“短板效应”——即电池系统的性能取决于最弱的电池单元，从而限制电池系统整体性能的发挥。而动态可重构电池网络能够促成每个电池单元的“尽力而为”、物尽其用，消除了电池系统的“短板效应”，从而使电池系统寿命无限接近于单体寿命，有效提升系统可用率。这种管理电池差异性的能力也使退役电池的梯次利用成为可能。 理论付诸实践，助力行业高质量发展 慈松不满足于做一个追求真理的科学家；要改变世界，他还必须成为一个实干家。 自2006年首次提出“动态可重归电池网络”技术以来，慈松带领团队实现了多项“0-1”的突破——从第一篇学术论文，到第一台样机，到第一个科技示范项目......十几年的光景，是孤独中的探索、寂静中的修炼。彼时，慈松的信念是：既然认为自己的这个想法能够解决一些行业问题、乃至国家问题，它就是有意义的、有价值的，就应该坚持做下去；哪怕自己做不成，如果能够给别人以启发，也是自己对社会的贡献。 经过十多年的实验室检验和示范项目验证，“动态可重构电池网络”技术已趋于成熟；恰逢我国提出“双碳”战略目标，该技术终于厚积薄发，得以大展身手。2021年，“动态可重构电池网络”正式进入大规模产业化阶段，形成了以数字储能系统为核心的产品体系。数字储能系列产品可用于发电侧储能、电网侧独立储能、工商业储能等多种场景，发挥新能源消纳、削峰填谷、电网调频、黑启动、备用等多种功能，提高新型电力系统的稳定性和可用性。该产品具有本质安全性，并能够从项目全生命周期角度提高项目经济性，具有独特的市场竞争力。
图 2 慈松与团队在生产现场
此外，动态可重构电池网络能够充分利用梯次电池，可贯通“汽车-储能-备电”全产业链，促进电池全生命周期的绿色高效利用，形成循环经济模式。一方面能够有力缓解电池原材料供应的紧张局面，降低全产业链成本，减轻对国外供应链的依赖；另一方面，有利于电池资源在产业链中的规范管理、有序流通，减少电池资源浪费和电池不规范处置所产生的环保隐患，缓解动力电池将引起的“城市矿山”的堆积，回归能源革命之本义。
图 3 “汽车-储能-备电”一体化商业模式示意
该商业模式的可行性已经在华电集团”大规模退役动力电池数字无损梯次利用储能系统”项目中得到了验证。该项目由慈松团队与中国华电集团共同承担建设，项目规模10MW/34MWh，采用了近8000组退役大巴电池，是国际上首个大规模退役动力电池梯次利用电站，也是华电集团2021十大科技项目之首。 未来，慈松将率团队致力于产品的商业打磨和市场推广，在“双碳”新征程上，夯实储能发展质量，提升行业竞争力。
责任编辑：赵娜
