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新加坡, 2023年11月8日 — 新加坡南洋理工大学(Nanyang Technological University, 新加坡)和Durapower Technology Singapore Pte Ltd的科学家开发了一种基于云的技术,可以大大提高锂离子电池的使用寿命和安全性。
Durapower Group CEO Mr Kelvin Lim (left) and NTU Assistant Professor Hung Dinh Nguyen (right) discussing the AI-powered technology test-bedded in the container-sized energy storage solution, containing Durapower lithium-ion batteries and battery management systems. Asst Prof Hung is holding a laptop showing the cloud-based AI-powered digital twin platform jointly developed by NTU and Durapower to better predict battery performance, enhancing system safety and extending the life of the batteries. Image: NTU Singapore
随着全球向可再生能源和电动汽车(EV)转型的加速,高效、安全和可持续电池的需求已成为当务之急。同时,随着云计算的兴起,数据中心能源存储系统的需求也在增长。
这一新解决方案利用物联网(IoT)和人工智能(AI)技术,可以帮助公司和数据中心降低锂离子电池相关风险,包括在像新加坡这样的热带和潮湿气候下可能引起的火灾危险。
该项目由南洋理工大学助理教授Hung Dinh Nguyen和Durapower集团CEO Kelvin Lim牵头进行,得到新加坡能源市场管理局(EMA)和新加坡国家研究基金会(NRF)在2020年研创计划下的支持。
在过去的四年中,联合小组开发了一套防火爆炸管理系统(FXMS),利用数字孪生技术——即为实际电池在虚拟世界建立一个真实复制体来监测和预测电池状况,可以实现高精度的实时监测以及5年内的预测。
FXMS可以定期监测哪个电池组可能会故障,并可以提前6个月以上预测更换时间,准确率可达95%。目前它正在南洋理工大学智慧校园内的一个集装箱规模的数据中心进行测试。
该团队估计,他们的专利技术可以延长锂离子电池使用寿命超过50%,通过减少电池废弃量显著减少碳排放,因为电池的生产需要大量资源和能量。
南洋理工大学能源研究院集成再生能源与微电网研究中心主任Hung Dinh Nguyen解释说,“我们的主要目标是提高大规模能源存储系统和电动汽车的安全性和效率,因为单个故障电池可能引起难以控制的化学火灾。由于我们的技术基于云计算,它具有可扩展性,并且可以轻松地应用于消费电子产品如移动设备、笔记本电脑和手机,帮助电池使用更长时间,从而在长期内减少电子废弃物和碳足迹。”
Durapower集团首席执行官Kelvin Lim评论说,“随着全球对可持续发展、智能出行和碳中和未来的共识,能源存储系统和电动汽车的采用正在广泛扩展。FXMS这样的可定制软件平台的开发进一步推动了基于机器学习和人工智能构建全面数字基础设施,以捕捉电动汽车市场日益复杂的电池和能源使用情况的数据和分析。通过与EMA、南洋理工大学和Durapower在FXMS项目中的合作,我们将能够基于数据和分析做出更好的决定,促进电池的健康状况、性能和使用寿命。”
南洋理工大学副校长(产学合作)Lam Khin Yong教授表示,南洋理工大学与Durapower的合作展示了如何通过强大的学术与产业合作,在新加坡政府的支持下开创新技术,推动绿色经济发展。
“南洋理工大学在与领先产业合作伙伴紧密合作开发创新方案方面有着卓越的记录,这些方案可以满足其行业面临的主要挑战。通过结合我们在可持续发展、电池技术以及物联网和人工智能等深技术领域的深厚专长,与Durapower在行业知识和经验方面的优势,我们可以加快创新速度,帮助本地中小企业在电动汽车和能源存储系统等快速发展的行业中赢得全球竞争力。”
数字孪生是信息通信行业一个重要的发展,它通过人工智能推荐可以更有效和安全地做出决定。这也是南洋理工大学2025年战略规划强力支持的研究领域之一,属于其今年推出的创新与企业精神计划。
对于电网可再生能源或数据中心这样大规模的电池存储系统来说,数字孪生可以直接管理电池,例如将负载转移到性能较弱的电池上以延长其使用寿命,或在更换前暂停使用某个电池组。
随着电池组老化,比如电动汽车中的电池组通常会用于二次应用如能源存储,最后回收利用成为新电池。南洋理工大学能源研究院目前正在开发涵盖电池管理系统到电池制造的整套电池存储解决方案。
未来,南洋理工大学团队将与Durapower密切合作,在更大规模的数据中心试运行其解决方案,并为不同应用场景和电池系统定制化。
关于南洋理工大学
南洋理工大学是新加坡一所研究型公立大学,拥有工程、商业、科学、医学、人文、艺术以及社会科学等学院的3.3万名本科生和研究生。
南洋理工大学还是世界知名的国立教育学院、拉杰拉特南学院以及新加坡国际研究学院等自治研究机构的所在地。