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似乎每天我們都能聽到關於電池技術的又一項漸進式突破。透過調整現有的電池化學成分或完全發明新的化學成分，大學研究人員和初創公司已經成功地提高了眾多潛在電網電池技術的能量密度、迴圈壽命、能量效率和安全性。毫無疑問，這些儲能硬體的進步非常重要。然而，我認為有時對儲能硬體的關注掩蓋了電網電池面臨的另一個主要挑戰：決定電池應該做什麼以及何時應該做的軟體。
與可再生能源技術不同，電網電池儲能不具備將免費的風能和陽光轉化為有用電力的獨特優勢。因此，從電網電池中獲取價值比簡單地將其指向太陽或迎風放置要複雜得多。
電池的價值來自於它可以做其他裝置很少能做的事情：以相對較小的外形尺寸儲存大量的電能。然而，僅憑這一特性並不能使電網電池變得有價值。如果沒有關於何時充電和何時放電的正確指令，即使是最先進的電網電池也仍然只是一個價格過高的化學品盒子。
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藉助正確的軟體，可以對電網電池儲能進行程式設計，使其以不僅最大化其在多種應用中的價值，而且還延長其壽命的方式執行。這種軟體將為電池設計充放電計劃，以在不使電池過度充電、過度放電或導致電池容量衰減過快的情況下最大化其價值。
不幸的是，似乎這種軟體仍然遙遙無期。開發這種軟體很困難，因為電池使用複雜的電化學反應，這些反應難以建模，並且一旦電池單元被密封就無法觀察。此外，電池的潛在價值通常由外部因素決定，例如電力批發價格或建築物內部的電力需求水平，因此即使您瞭解電池內部發生的一切，也很難準確決定何時充電和何時放電。
電池執行管理問題是我在德克薩斯大學奧斯汀分校機械工程系攻讀博士學位期間廣泛研究的問題。這個問題對我來說很有趣，不僅因為我認為這是一個需要解決的重要問題，還因為我認為有可能從軟體方面經濟高效地提高電池儲存的效能和壽命。
在最近發表在Energy雜誌上的一篇論文中，我開發了一個最佳化程式，首次嘗試解決電網電池控制問題。該最佳化程式包含一個電池模型，該模型預測應用於電池的充放電計劃將如何影響其電壓和充電狀態，這兩者都必須在執行期間限制在一定範圍內。利用電池模型提供的資訊，最佳化程式智慧地測試數千種不同的潛在充放電計劃，以確定哪一種計劃可以在一天內最大化電池系統的價值，而不會使電池單元過度充電或過度放電。
使用該軟體，我能夠證明，在德克薩斯州批發電力市場中用於買賣能源的鋰離子電池，在電力價格極其動盪的少數幾個運營日中，可以獲得更多的價值。這一結果表明，如果電網電池的軟體足夠智慧，能夠知道何時執行電網佔空比以及何時轉換為最大化電池壽命的待機執行狀態（例如，透過冷卻或完全放電電池），則可以提高電網電池的生命週期價值。將這種智慧構建到軟體中是我的下一步。
我絕不是唯一一個致力於經濟執行管理的電網電池控制軟體的人。一個值得注意的行業是 Growing Energy Labs Inc. (GELI)，該公司開發了一個圍繞併網電池的完整作業系統。另一個值得注意的公司是 Younicos，該公司收購了德克薩斯州電池初創公司 Xtreme Power 的殘餘資產。Younicos 的電網管理軟體將電池控制為連線到一個或多個負載的多個分散式能源之間的橋樑。
我很高興看到隨著電池硬體在未來幾年內價格下降，電網儲存軟體將如何發展。軟體世界令人興奮的部分在於，創新比硬體方面發展得更快。也許明年這個時候，我將撰寫關於下一個大型開源電池能量管理軟體的文章。我們將拭目以待。
您可以在此連結免費訪問上面引用的學術論文，截止日期為 2015 年 1 月 25 日。
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