Elon 的前电池负责人谈如何将变压器缩小 100 倍 | Drew Baglino、Heron Power
Elon 的前电池负责人谈如何将变压器缩小 100 倍 | Drew Baglino、Heron Power
摘要
- Baglino 的核心判断是:设计得当的数据中心会压低、而不是推高电价。 其作用机制在于提高电网利用率——普通家庭接入容量约为 40kW,平均用电仅 1-2kW;一座吉瓦级数据中心平均用电约 800MW,因此它们“基本就像铝冶炼厂或钢厂……是让其他所有用户都能用上可负担电力的客户”。他指出,数据中心渗透率最高的州,电价普遍最低,甚至出现过实际降价;如果用现场储能吸收“训练波动”,数据中心就能从电网负担——“仅本周”就有 3GW 数据中心同时关停、断开连接——变成稳定电网的资产。
- Heron Power 的首款产品 Heron Link 是一台 5MW 固态变压器,可将从电网到芯片的损耗减半;对一座 1GW 数据中心而言,相当于多出约 35MW 可用算力。 宽禁带碳化硅使得制造“一枚 10,000伏晶体管……实际上比 GPU 还小”成为可能,因此电气隔离可以在数百千赫兹而非 60Hz 下完成,单位功率对应的变压器体积缩小 100x,电力电子系统也能取消额外的电动刀闸环节。
- 市场机会在于:美国电力负荷增速从 1980 年代到 2010 年代一直不超过 1%,这让公用事业供应链“板结”了。 公用事业的收益来自已部署资本开支的保证回报,而不是售出多少 kWh;在用量停滞的供应体系中,供应商变得“又肥又满足”,不断提高单位收费——Baglino 称之为“拖着一头恐龙……是走向电气化道路上的船锚”。电气化正以每年 3-5% 的速度增长,并要求电力供应达到当前约 3x,这套供应体系正是 Heron 要攻克的瓶颈。
- 加州高昂的零售电价源于野火责任、农村配电网络、老旧资产和净计量机制,而 Baglino 认为,负荷增长如今可能扭转这一局面。 净能源计量要求公用事业按零售价而非现货价回购屋顶光伏发电,同时这些 kWh 又从固定成本摊销所对应的分母中消失;随着电动车、热泵和数据中心重新带来负荷增长,PG&E CEO Patty Poppe 已表示,电价实际上可能下降。
- 他给出的基荷平准化度电成本(LCOE)排序是:100% 光伏加储能约 10 美分(理想沙漠条件下为 7-8 美分),Fervo 式地热目标为 5-6 美分,完全折旧的核电为 2-3 美分,而 Georgia 新核电项目超过 10 美分。 “我支持核电”,但他认为地热“将与核电正面竞争”,而亚洲不断下降的核电建设成本说明,美国或许可以重新学会低成本建设——前提是要承认,中国“以某种方式补贴了核电所涉及的一切”。
- 最能说明 Elon 管理方式的,是 Model S 电池需求被严谨建模为 8,000-8,800 节、Elon 却说“不能超过 7,200 节”并结束会议。 Baglino 事后认为,不可能的目标本身就是方法——“让所有人一起背上同等压力”,迫使团队打造更高效的动力系统,也推动 Panasonic 突破舒适区;后来 EPA 续航测量方式朝不利方向变化时,这一余量证明是必要的。Autopilot 也遵循同一模式:每周都会问,“下周能做到吗?”
- Baglino 明确将自己的管理哲学与 Elon 的区分开来。 他的信条是“把工作成果与自我价值解绑”、快速失败、雇用比自己更强的人,这也是他对 Heron 团队的要求。当 Lukas 指出 Twitter 时代的 Elon 几乎没有表现出零自我、冷静客观的特征时,Baglino 澄清说:“我说的不是 Elon。”
精读
1. 把他带进 Tesla 的,是 Stanford 实地考察课,不是软件
- Baglino 的起点来自 Gil Masters 的能源实地考察课:Hoover Dam、风电场,以及 Mojave 沙漠的 SEGS 槽式太阳能电站;在那里,他认识了 Tesla 早期创始人 JB Straubel。后来他在华盛顿智库 Resources for the Future 用 Stata 或 R 编写经济模型,并一直与 JB 保持联系,但很快“无聊到快疯了”,因为那份工作“什么都没有转化出来……至少在物理世界里没有”。
- 他在 Tesla 的第一个项目,是把从 AC Propulsion 获得授权的模拟电机、充电和电池管理控制系统,替换成嵌入式 DSP。真正吸引他的是即时反馈——开着 Roadster 在 Mission 区转悠,笔记本电脑实时显示各种信号;他还把一辆从墨西哥买来的燃油版 smart car 改成电动车,停在 Bryant Street 人行道上:“甚至都没挡住人行道。”
2. 第一次见 Elon: “不能超过 7,200”
- 在为 Model S 建模电池容量时,Baglino 的团队向 Elon 逐项解释重量、风阻、轮胎效率和 EPA 续航等假设,最终算出需要 8,000-8,800 节电芯。Elon 的全部回应是:“不能超过 7,200……会议结束。”团队当时的反应是:“刚才发生了什么?”
- Baglino 事后回看,认为 Elon 可能掌握了自己不知道的背景——电芯成本,以及 Panasonic 面临的能量密度压力——“但我其实不认为他真掌握了这些。他只是直接在脑中算出来了。”真正高明之处在于这种机制:看似不可能的目标,能把“所有人的最佳状态”逼出来。团队最终做到了:更高效的电机、更低风阻的车身、更高能量密度的 Panasonic 电芯;后来 EPA 续航测量方法转向不利时,这些努力全部派上了用场。只是当时他的感受是:“我再也不想和他待在同一个会议室了。”
3. 漫长的 Tesla 任期:脸皮要厚、放下自我,以及财报电话会的恐惧
- Lukas 概括了典型的 Elon 校友叙事:“我告诉了他真相,他不听,后来事实证明我是对的,于是他把我开了。”Baglino 的回应是:“你需要把工作成果和自我价值解绑。”即使 3 个月的工作被推翻,也要接受“确实有很好的理由”。他认为,早期上司 JB Straubel 和 Craig Carlson 教会他进门前先把自我放下——“这对商业普遍成立,不只是对 Elon 的公司成立”。
- JB 离开后,Baglino 接手了电芯路线图、电池包、动力系统、电力电子和能源业务,最终成为公司高管。财报电话会前,Elon 可能刚从 Neuralink 赶来,“当时甚至可能是从 OpenAI 来的”,录音开始前只在会议室待了 5 分钟。“所有会根据每句话来推动股价的人都在听……如果你说错话,第二天大概就不在公司了。”他的结论是:“那大概是我人生中压力最大的时刻之一。”
4. 生产地狱与 flufferbot:先删机器人,再删零件
- 对 Model 3 的“生产地狱”,Baglino 给的是背景而非辩护:公司要从每年数万辆——可能约 100,000 辆 Model S/X——扩大到数百万辆,意味着“公司的每个环节都需要增长……而且是数量级的增长”。当电话那头的一位高管说“直接把那个东西删了”,真正传达的是一个整体问题——“我们怎么才能生产更多产品”——把这句话过度解读成针对某一个动作,反而会误读本意。
- 具体案例是一台机器人——“我们好像叫它 flufferbot 之类的东西”——负责在电池包顶部安装一个脆弱的干燥剂袋,但它不断报错、频繁停线。两三天内,团队的逻辑一路推演下去:人可以修,不能因此停线;如果人是在修机器人,那就把机器人删掉;等等,干脆把这个零件也删掉。随后团队又找到了“另外 7 个版本”的同类机会。残酷之处也很明确:那个花了 2 周写机器人程序、并为它据理力争的工程师,“第二天可能就不在了”。
5. Heron 的文化与 Elon 明确分开:放下自我
- 在打造 Heron 时,Baglino 看重谦逊、透明沟通和快速失败。对工作成果投入过多自我认同,会让人面对失败时转而寻找“任何发现的积极一面”——“这个测试结果有点奇怪……也许我们需要重测”——而不是主动追踪问题。
- Lukas 的反驳值得保留:Twitter 时代的 Elon,怎么看都不像一个零自我、冷静客观的观察者。Baglino 则干脆把两者分开:“我说的不是 Elon。”他描述的是自己对团队的要求,不是对前老板管理风格的评价。
- 第二条原则是雇用比自己更强的人。管理者往往会因为需要证明自己更聪明,而习惯性地“在下属面前摆出权威”。正确做法恰恰相反:雇用比自己更聪明、经验更丰富的人,补上自己的盲区,让他们获得更大空间,“因为你自己也是这样成长的”。
6. 压缩排期:持续砍掉最长的那根杆
- Baglino 的父亲是 Teradyne 的工程经理,教给他的做法是把自下而上的估算与自上而下的业务视角对齐,再推动两者之间的折中,“因为如果你给人 12 个月,他们会用掉 15 个月……这就是人性”。但现实中,一套 40 周的冲压模具“可能根本压缩不了多少”,那就围绕它先用软模具。团队会玩“帐篷里最长杆的打地鼠游戏”,不断竖起新的最长杆,为自己想要的排期找理由;高管的职责就是“持续把这些杆砍短”。当一根最长杆落地,其他人就会停下来休息。不行:先把你的 4 周零件做出来、做到完美,然后去帮那个需要 36 周交付的人。
- Lukas 从软件角度反驳,尤其是对初级团队而言,他们往往严重低估工作量——“第一个 90%、第二个 90%、第三个 90%”——所以管理者要做的是留出余量,而非压缩排期。Baglino 同意软件有所不同:关键在于集成和功能演示节点,因为“你基本上可以用更多代码,或者一遍又一遍地重新架构,把时间无限填满”。
- 一个无法压缩的截止日期案例,是洛杉矶机场举行的一场 400 人 Roadster 活动(Arnold 也去了),每位名人都要完成一次 4 秒的 0-60 英里/小时加速。为撑过连续发车,技术人员在帘幕后面临时搭了干冰快速冷却装置;大约跑到第 300 次时,镁合金电机支架裂了,导致电机在加速和能量回收时,在电池包与后备箱之间来回撞击——“但一切都没问题。”
7. 豪华就是重量
- 豪华车的关键在 NVH(噪声、振动与声振粗糙度)配置:预算型轿车可能只用 50 美元的吸音材料,豪华车则用 500 美元,这“就是安静座舱和勉强能接受的噪声之间的区别”。令人满意的关门声来自车门刚度和密封条唇边:“你是在用一些重量……以及一些成本,换取这些舒适性配置。”
- 他不是传统意义上的车迷——“我永远不会开非电动车,至少不会开心地开”——但赛道经历让他学会了“仅凭方向盘传来的反馈,就知道自己距离稳定性边界还有多远”。他说自己开得更快,主要是因为“我总是长期处于迟到状态”。
8. Autopilot 的起点:Mobileye 演示与“下周能做到吗?”
- 2012 或 2013 年,JB 让他负责提升 Model S 在自适应巡航和 Euro NCAP 主动安全方面的竞争力。Baglino 以物理和控制理论为先的方法在 ACC 上奏效,但“很快就看清楚了,即便当时也不可能靠这套方法一路走到最后”。
- 转折发生在 2014 年初:Mobileye 展示了一辆 Audi A8 或类似车型,仅靠单个单目摄像头自动驾驶,Baglino 回忆称当时可能还融合了雷达。Elon 看完演示后出来宣布:“我们要让汽车自己驾驶。”而且要基于现有硬件实现。“人有两只眼睛,为什么不能只用视觉驾驶汽车”——这个想法就是从那时开始的。
- 此后的每周会议上,问题变成:“汽车什么时候能从 California 自动开到 Boston?……下周能做到吗?”Baglino 称之为“现实扭曲场的惊人价值”。最终,他说:“我是能源极客”,于是转去 Tesla Energy;当时 Powerwall 1 团队只有 3 名工程师。Autopilot 则交给“一系列试图与 Elon 一起面对‘为什么明天还做不到’这一现实的负责人”。
- 对 FSD,他表现出真正的谦逊:团队从“启发式和基于物理的最优控制规划,转向纯神经网络,从像素直接到执行器……我能预见这一点吗?不能。我完全没有那个背景”。
9. 板结的电网:Heron Power 为什么存在
- 结构性背景是:从 1980 年代到 2010 年代,美国电力负荷增速一直不超过 1%;照明、空调和算力效率提升,使数据中心在终端用电中的占比从 1990 年代到 2010 年代几乎没有增长。人才和技术开发因此流向日本、韩国、中国、印度等增长型市场。
- 激励机制也在起作用:公用事业对已部署资本开支获得保证回报,而不是按售出多少电力获得回报。在需求不增长的情况下,供应商出货量停滞,却变得“又肥又满足”,随着时间推移不断提高同一单位产品的收费,因为“这其实就是公用事业想做的事——在上面花更多钱”。他在 Tesla 时把这种状态称为“拖着一头恐龙……供应体系几乎就是走向电气化道路上的船锚”。
- 需求侧则是:如今电力只占终端能源消费的约 1/3;Baglino 曾参与的“Master Plan Part 3”讨论的是一个全面电气化的可持续经济,这意味着电力产量需要达到当前的 3x。“简短答案是,可以”:资源和技术都存在,经济上也行得通;但随着电气化以每年 3-5% 的速度增长,“我们需要新的供应商”。
10. 加州电价:不断缩小的分母,如今开始反转
- Baglino 开场先抛出一个反直觉事实:加州零售电价很高,但家庭平均电费账单“处于中游”——气候温和、空调需求少、用电量低。推高电价的因素包括野火防治和历史火灾责任——“相对其他地方,这可能是单项最大的加价项”——更高的组件成本、农村配电网络,以及需要更换的老旧基础设施。公用事业既要像服务旧金山市中心一样,全面服务 Mendocino County 北部农村地区——“把它和 Delaware 比一比”——这意味着完全不同的配电半径和成本。
- 争议最大的是净能源计量:屋顶光伏按照零售价获得补偿,而不是公用事业在市场上实际能够支付的现货价。按照他的固定成本框架,每一度屋顶光伏发电都会从电网成本摊销所对应的分母中消失,于是每 kWh 的成本必然上升。加州屋顶光伏普及程度足够高,已经能实质性改变这笔账。
- 反转正在发生:电动车、热泵和数据中心——“甚至可能进入家庭,比如 Xfra(听音如此),就是把数据中心放进家里的想法”——重新带来了负荷增长。Baglino 说,方程式的分子,即整个系统的总成本,终于也上升了。“如果你听 PG&E CEO Patty Poppe 的说法……只要负荷继续增长、监管结构不变,我们实际上会让加州电价下降。”
11. Heron Link:一枚比 GPU 还小的 10,000伏晶体管
- Heron 要替代的现有硬件包括开关设备:真空或惰性气体中的电动“Frankenstein 式刀闸”,打开需要数百毫秒甚至数秒,也是数据中心或工厂建设中交付周期最长的设备之一;以及由钢、油和铜构成的被动式变压器。它们面对的是一个高度碎片化的市场:美国有 3,000 家公用事业,每家都有各自的定制要求。
- 物理原理在于,宽禁带材料——碳化硅、GaN——每微米能够承受更高电压,同时寄生电容更低,因此在相同损耗下可以实现更快开关。GPU 有“无数个”晶体管——“我甚至不知道是多少,万亿个还是别的什么”——而“功率器件只有一个……但那是一个经过高度工程化设计的器件”。碳化硅让你可以制造“一枚 10,000伏晶体管……实际上比 GPU 还小”。
- 产品层面,电网到计算机之间仍然需要电气隔离,但如果把隔离频率从 60Hz 提高到数百千赫兹——“每秒 60 次才能搬运一包能量,而不是每秒 200,000 次”——单位功率对应的变压器体积就能缩小 100x。变压器两侧的电力电子器件可以原生中断电流,从而取消这一架构中的额外机械开关;系统也不再使用易燃油料。Baglino 说,他在 Bernal 一带的路上亲眼见过不止一台变压器着火。该架构还可以把 300kV → 13/34kV → 480V → 208V 的多级转换压缩为一级,同时输出多个电压。眼下他优先面向新建的太阳能、储能、工厂和数据中心,老旧被动式基础设施则可以逐步替换。
- 按他的说法,效率损耗是这样的:“你取 1GW 电力,把它转换成 700MW 的热量;再消耗 300MW,把这些热量排到大气中。这实际上就是数据中心。”从电网到芯片的转换链路中,可能有 8-10% 的电力损失。Heron 将其减半,对建设 1GW 数据中心的客户而言,“意味着可以多获得 35MW 的可用算力”。
12. 数据中心是电网最好的客户
- 核心论点是:一户拥有 200安培、约 40kW 接入容量的家庭,平均只用 1-2kW;一座拥有 1GW 并网容量的数据中心,平均用电量则达到 800MW。“它们基本就像铝冶炼厂或钢厂——是让其他所有用户都能负担电网成本的客户。”从实际数据看,数据中心渗透率最高的州“压倒性地拥有最低电价,而且电价确实下降过”。Lukas 追问:“所以你真的认为,数据中心会让电价下降?”Baglino 回答:“我确实这么认为。”
- 这套逻辑有前提:如果公用事业的资本开支激励机制导致过度建设,或者并网成本被分摊给居民用户,结论就不成立。他的解决方案是:“数据中心应该直接承担通往自身的基础设施成本,因为这些数据中心的投资回报率非常高,而这部分基础设施相对于 GPU 的成本其实并不高。”
- 稳定性方面,训练负载需要现场储能吸收“训练波动”;储能一旦部署,数据中心就可以帮助应对用电峰值、稳定频率和电压,而不是直接断开连接。历史上,数据中心一直是电网负担:整流器造成的闪变需要公用事业善后;而在一次电网波动期间,“就在本周,3GW 数据中心同时关停”。
13. “我支持核电”,但地热可能胜过核电
- Baglino 并不排斥核电:他很高兴 Diablo Canyon 延长了运营期限,希望美国制定真正的核废料处理方案,并指出亚洲已经走在学习曲线上——随着重复建设经验增加,单位 kW 建设成本“持续下降”,“没有出现任何安全问题……这并不是拿安全换成本”。美国停止建设核电后失去了这一趋势,但他“相信,只要重新开始建设核电,我们就能找到更可负担的方式”。
- 他给出的 LCOE 梯度是:100% 光伏加储能——Tesla 曾据此让 American Samoa 的岛屿实现完全可再生能源供电——成本仍“基本是 10 美分”,如果是中东这类极佳的沙漠资源,可能降至 7 或 8 美分;Fervo 式地热“正努力降到 6 或 5 美分”;完全折旧的现有核电约为“2 或 3 美分”;刚完工的 Georgia 核电设施“我认为超过了 10 美分”。他的判断是:“在可负担的全天候基荷可再生电力方面,地热将与核电正面竞争。”
- 对于中国低成本核电是否依赖补贴,他给出的是真诚但不正面回答的答案:“不管他们是不是直接补贴核电,他们都以某种方式补贴了核电所涉及的一切”——混凝土、钢材和高端金属都包括在内。
14. 从 70W GaN 充电器到 5MW Link,以及停车场电池
- 他指着笔记本电脑充电器作类比:MacBook 电源适配器已经是一台固态变压器,“大概每秒开关 800,000 次”;一个小型 70W 双输出 GaN 插头,里面就有一个小拇指大小的隔离变压器,可能配备约 5mm 的 GaN 芯片,并以每秒 1,000,000 次的频率开关。“Heron 做的基本上就是……把同样的东西用于工业电子。我们的产品额定功率不是 70W,而是 5MW。但概念是一样的。”
- 最后谈到充电为什么会变慢:锂离子电池就像体育场里的“巨大停车场”——前面的车位容易找到,最后的车位很难找到;如果是一个面积大得多的线性停车场,成本会“贵得离谱”,所以你始终在权衡二维与三维的问题。Lukas 的反应很到位:“这个比喻太棒了。”Baglino 回答:“这是锂离子电池最好的比喻。”