昇科能源 褚政宇：《電池智能化的核心技術(shù)和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用》

 

 

 

 

演講實錄

 

 

北京昇科能源科技有限公司創(chuàng)始人/CEO褚政宇出席論壇并發(fā)表主題演講——《電池智能化的核心技術(shù)和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用》。

 

 

以下為演講實錄：  

 

在場的各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家、各位朋友：大家下午好！大家能留到最后，非常感謝，大家一定對這些問題都非常關(guān)心。我是昇科能源的CEO褚政宇，今天我給大家匯報主題的是《電池智能化的核心技術(shù)和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用》。先解釋一下，今天咱們這個充換電的論壇，充電給誰充？換又換什么？電池。我們公司主要還是注重在圍繞著電池相關(guān)的技術(shù)和應(yīng)用去做的。

 

我如圖所示，這里有一個大背景，各位朋友都比較清楚，碳中和帶來新能源汽車和儲能的發(fā)展，人類第一次邁入到了電池TWh的時代，儲能現(xiàn)在比較火，預(yù)計到2030到TWh的裝機(jī)。今年全球新能源汽車動力電池累計的裝機(jī)量已經(jīng)超過了TWh?？梢哉f，我們名正言順地已經(jīng)步入到了電池TWh的時代。

 

目前是人類歷史上第一次大規(guī)模地應(yīng)用鋰電池，所以帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。我們主要關(guān)注三點：

 

1）安全。安全風(fēng)險是急劇上升的。應(yīng)急管理部給的數(shù)據(jù)是，今年一季度有640輛新能源汽車發(fā)生了著火，每天大概有7輛車。儲能應(yīng)用到現(xiàn)在全球報道的有41起儲能事故，最多的是在韓國，主要由于早期用的儲能都是三元的鋰電池。所以安全問題我們必須要重點關(guān)注，安全是1，沒有這個1，后面再多0都沒用。

 

2）回收。2017年的這批車用了五六年之后開始大規(guī)模退役。在回收場景，目前我們處于“開盲盒”的階段，面前一堆電池，但是多少錢收沒有一個標(biāo)準(zhǔn)。這也跟充換電有關(guān)系。剛才許繼的領(lǐng)導(dǎo)也提到了，做重卡換電的時候就是怎么樣把電池的全生命周期發(fā)揮出最大的作用。

 

3）充電。充電對電網(wǎng)造成巨大的壓力。很多專家在報告當(dāng)中也提到了，舉一個例子，現(xiàn)在中國每天的負(fù)荷大概在10億kW左右，今年達(dá)到了峰值11億kW，當(dāng)我們到2030年一億輛電動車保有量的時候，只有1%的電車快充，我們的電網(wǎng)就會承受巨大壓力。有專家說現(xiàn)在電動車的發(fā)展是再造一個國家電網(wǎng)，其實并沒有夸張。

 

這些問題我們致力于用電池智能化的手段去解決。這里面最核心的挑戰(zhàn)就是怎么去對這些海量電池做狀態(tài)估計，它的難點在于新能源汽車的動力電池是電化學(xué)系統(tǒng)，非線性的系統(tǒng)，傳統(tǒng)做電機(jī)控制非常簡單，就是一個公式，轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速，基本上可以非常精準(zhǔn)地控制，但是電池很復(fù)雜。電化學(xué)模型的有四個偏微分的方程耦合在一起求解，很困難，沒有解析解，而且它的能量變化非常劇烈。我們最早用電化學(xué)的方法，基于第一性原理做一些分析，給電池做模型，電池種類多了以后就有挑戰(zhàn)了。因為每個電池都要建一個模型，難度太大?，F(xiàn)在市場上有一千多種電池，每個電池都去建模太不現(xiàn)實，所以我們就用數(shù)據(jù)驅(qū)動。

 

當(dāng)有了足夠多的數(shù)據(jù)，我們就可以做深度學(xué)習(xí)，讓人工智能自己去在數(shù)據(jù)當(dāng)中學(xué)到特征，這個就是我們現(xiàn)在在做的事情。這個技術(shù)也是有一個演進(jìn)的過程，最早我們用機(jī)理分析可以達(dá)到大概70%左右的精度指標(biāo)；第二階段用機(jī)理分析和數(shù)據(jù)驅(qū)動，大概能達(dá)到85%左右的指標(biāo)，現(xiàn)在主要是深度學(xué)習(xí)為主，融入一些機(jī)理特征，數(shù)據(jù)驅(qū)動，我們已經(jīng)能夠達(dá)到93%的精度指標(biāo)，所以隨著技術(shù)的積累有一個技術(shù)上的演進(jìn)和突破。

 

目前我們主要采用的技術(shù)路線我在這里“王婆賣瓜”一下，我們是行業(yè)比較領(lǐng)先的技術(shù)路線，是用大規(guī)模的預(yù)訓(xùn)練模型。我們大概用50GWh的電池數(shù)據(jù)建立了充電、電池行業(yè)第一個預(yù)訓(xùn)練模型PERB。它有三個技術(shù)優(yōu)勢：

 

1）準(zhǔn)。預(yù)訓(xùn)練模型里面不需要標(biāo)簽，所以它可以直接用百萬量的電池數(shù)據(jù)做訓(xùn)練。傳統(tǒng)的人工智能模型要求數(shù)據(jù)集必須有標(biāo)簽，所以大大限制了可用數(shù)據(jù)集的規(guī)模，我們現(xiàn)在能夠直接用百萬量級無標(biāo)簽數(shù)據(jù)訓(xùn)練，讓模型變得越來越準(zhǔn)，隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的增加，它會不斷地學(xué)習(xí)，就像AlphaGo一樣，下得圍棋越多就越好。

 

2）快。原來我們是一個電池建一個模型，大概需要一兩個月?，F(xiàn)在用PERB模型，它可以應(yīng)用在所有電池上，所以我們能夠非?？斓卦谝恢軆?nèi)遷移到新電池上，這就是我們當(dāng)時用PERB模型遷移一個客戶他需要的做異常檢測。使用了6個月之后，我們對比實際的運行效果和模型的預(yù)測，基本上有90%以上可以直接對應(yīng)的，所以它的速度非?？?。

 

3）低成本。電動車衰減以后，壽命會衰減，性能會變?nèi)?，需要人工調(diào)整參數(shù)，這時候需要大量的人工成本，現(xiàn)在的技術(shù)路線可以不需要人工，AI進(jìn)行自學(xué)習(xí)，舉一個例子就是圍棋自己跟自己打架，不需要人在旁邊指導(dǎo)，我給它足夠多的棋譜它就可以學(xué)習(xí)。

 

目前我們專注在兩個具體的應(yīng)用場景的任務(wù)上：

 

1）安全預(yù)警。充電、換電的時候我們對電池做安全預(yù)警。這里面有三個核心指標(biāo)：預(yù)警檢出率可以達(dá)到93%；誤報率小于0.1%；最長預(yù)警時間達(dá)到50天，也就是說50天之前我就可以告訴你它有哪些比較大的風(fēng)險。

 

2）健康狀態(tài)評估。新能源車主最關(guān)心的問題之一就是電池健康度和壽命，我們現(xiàn)在能做到健康狀態(tài)評估的誤差率低于2%，早期壽命評估的誤差率小于6%，都比《自然》子刊最佳報告的結(jié)果還要好。

 

為了推動行業(yè)的發(fā)展，我們建立了伏龍AI開放平臺，加速電池智能化的進(jìn)程。我們在上面有50個GWh的數(shù)據(jù)當(dāng)量，開發(fā)者數(shù)量500+，開發(fā)模型數(shù)1000+。當(dāng)年整個人工智能模式識別領(lǐng)域也是由于ImageNet開始之后，有很多人才涌入到這個行業(yè)里，才有了微信支付寶支付的時候，給每個人做面部識別，就是由當(dāng)年海量的ImageNet的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)。

 

 

下面講一下電池的智能化到底有什么應(yīng)用。這個跟在座各位朋友關(guān)系比較大。

 

1）整車電池管理智能化。包括電池銀行，電池銀行本質(zhì)上就是電池資產(chǎn)的持有方和管理方，它的訴求就是希望電池資產(chǎn)能夠不著火，資產(chǎn)安全，還有壽命延長、資產(chǎn)保值增值，最后資產(chǎn)處置時能做到價值最大化。整車電池管理主要也是這些訴求，現(xiàn)在我們都可以用人工智能實現(xiàn)。

 

2）新基建運維智能化-充電站、儲能站。我們現(xiàn)在給客戶提供的服務(wù)都是預(yù)測性的服務(wù)，比如充電站用了我們的系統(tǒng)，就可以保障在充電站充電的時候，這些車不著火。怎么做？它每一次充電都會給它進(jìn)行一次防范，充電多了以后，就等于給它建了一個檔，如果它是一個高危的車型，我們可以采取一定的措施，當(dāng)然這個措施一定是分級的。行業(yè)里也有一些同仁他們做的時候，比較粗狂，主要有問題就限制充電，但是會造成運營商給用戶的體驗很不好。我們做分級，比如你有一定的概率，但是沒有到馬上要著火，我們會從60千瓦降到40千瓦，這樣就會把風(fēng)險降低，或者限制SOC。SOC越高，風(fēng)險概率是直線上升的，如果一個車SOC在40%以下，我們在實驗室做的結(jié)果，基本上這個車是不會著火的。大家開電動車長期停放擔(dān)心他著火，就把它放在40%以下就可以了，儲能的電池也是用同樣的邏輯做管理。

 

3）電池智能化檢測。對于用戶來說它是一個非常好的體驗，充一次電給自己的電池做一次檢測，充的越多，檢測的數(shù)據(jù)越多，越了解自己電池的狀態(tài)。我們做了一個調(diào)研，大概有40%的用戶會主動地點擊這個報告進(jìn)行查看，大概會有20%左右的用戶對這個報告有付費的意愿，當(dāng)然不會太多，你說花一千多塊錢讓他買可能不會買，但是花幾十塊錢是ok的，從這點上來說，能夠為我們提高用戶的黏性，并且創(chuàng)造更多的收入價值。單純地從服務(wù)費上收費其實很難賺到錢，因為國家對充電的定位是要給用戶提供一個非?；A(chǔ)的服務(wù)，不能讓老百姓負(fù)擔(dān)太重，所以服務(wù)費會限價，這是一個大邏輯，必須要去找到除了服務(wù)費之外更多的收入來源。

 

4）智能化回收。我們有這些電池數(shù)據(jù)和報告之后，我們就可以做到電池的回收。我們會給電池進(jìn)行估值、銷售，所以這個行業(yè)有很多下游的朋友跟我們一起做嘗試。它可以提升整體交易價值20%，就像賭石，我給了你一個可以看這個石頭的工具。整體交易價值提升20%，交易效率提升30%，我有一堆電池大家來看貨，它可以變成期貨，當(dāng)它沒有退役的時候我就可以預(yù)定了，因為我了解它的價值，這樣它的整體效率就會提升。

 

5）負(fù)荷智能化調(diào)度。我們解決了電池狀態(tài)，我們就可以提供把充電樁聚合在一起，把它變成虛擬電廠，給電網(wǎng)調(diào)度公司提供調(diào)度的服務(wù)，這個是我們已經(jīng)跟電網(wǎng)公司在深圳做的合作示范。我們調(diào)度的調(diào)節(jié)誤差在1kW以內(nèi)，響應(yīng)速度在50毫秒以內(nèi)。這個模式下，假設(shè)一個用戶在充電，現(xiàn)在是100kW，調(diào)度公司下發(fā)一個指令說要緊急限電，需要集中負(fù)荷，如果你的充電樁接入到這個負(fù)荷當(dāng)中，充電用戶就會顯示現(xiàn)在電網(wǎng)公司要調(diào)度了，能不能把你這個100kW降低到60kW，但是每度電給你補(bǔ)貼2毛錢，這個錢由調(diào)度公司出。用戶會自己做選擇，有可能出現(xiàn)充電不要錢的情況。但是，運營商也能賺到更多錢，都是調(diào)度公司在支付。我們希望后面通過裝一個模塊就可以做充電樁智能化的改造，能夠接入到電網(wǎng)服務(wù)，為我們的運營商增收。我認(rèn)為這個在未來有非常大的前景，一百千瓦的充電樁一千個就已經(jīng)達(dá)到了它的虛擬電廠的調(diào)度要求了，一個水電站也就一百萬千瓦，等于一萬個充電樁，所以這個規(guī)模體量是巨大的。

 

這個過程中，我們主要來構(gòu)建數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)，探索一些新的模式。以上是我們現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到的數(shù)據(jù)，我們給電動車?yán)塾嫏z測了三百多萬次，做了三萬多次預(yù)警，達(dá)到了50GWh電池的量。

 

昇科能源是從清華大學(xué)科技成果的轉(zhuǎn)化的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊，我們也得到了很多朋友的關(guān)注和支持，也拿到了一些行業(yè)的獎項。目前，我們總部在北京，也在宜賓籌劃智能制造基地，在鄭州籌劃回收檢測中心，在深圳主要做智慧能源中心，大概是這樣一個布局。目前合作的企業(yè)包括車企、電池企業(yè)、充電樁企業(yè)、充電運營商，在座也有非常多的朋友，我們非常開放，希望從基礎(chǔ)設(shè)施的角度給大家?guī)砀嗟姆?wù)，我們的理念是合作共贏。

 

最后是我們的一些案例，新基建主要是跟殼牌、道達(dá)爾以及一些其他的伙伴合作的項目；電池檢測是跟中國汽車流通協(xié)會推薦的衛(wèi)藍(lán)e站打通后市場的項目，以及跟電盟等多家運營商合作了充電檢測等等，在此就不一一列舉了。再次感謝主辦方給我們提供這樣一個機(jī)會。我們希望能夠跟大家攜手一起共建未來，謝謝！