中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：改變世界的事情總是容易充滿爭(zhēng)議，特斯拉發(fā)布儲(chǔ)能電池產(chǎn)品引起的爭(zhēng)論就可見(jiàn)一斑。李開(kāi)復(fù)先生在微博上轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)友評(píng)論說(shuō)：“敢think big ，才有可能解決問(wèn)題！”
一個(gè)冰箱大的電池真的能夠改變世界嗎？這個(gè)問(wèn)題其實(shí)很大，隱約涉及到以后電力系統(tǒng)，甚至能源系統(tǒng)的發(fā)展模式。今天，無(wú)所不能推薦知乎用戶嚴(yán)同的文章，作者深度剖析了特斯拉電池商業(yè)化運(yùn)用的優(yōu)勢(shì)和可能遇到的一些阻礙，以及如果特斯拉推出的家用電池Powerwall可大范圍推廣將給世界帶來(lái)哪些變化？這款神級(jí)產(chǎn)品距離中國(guó)又有多遠(yuǎn)？
【無(wú)所不能 文|嚴(yán)同】4月30日，特斯拉公司發(fā)布了一系列特斯拉能源產(chǎn)品，其中家用的產(chǎn)品是家庭電池能量墻(Powerwall Home Battery)，在電力需求低谷的時(shí)候低價(jià)充電，在電價(jià)更高的需求高峰時(shí)段輸出電能；能夠存儲(chǔ)過(guò)剩的太陽(yáng)能發(fā)電，以便在沒(méi)有太陽(yáng)的時(shí)候使用；在斷電的時(shí)候提供電力保障。
本質(zhì)上特斯拉能量墻就是居民住宅里存儲(chǔ)能量的可充電的鋰電池，它將實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移負(fù)荷、電力備份、以及太陽(yáng)能發(fā)電自給。能量墻包含特斯拉鋰電池包、液態(tài)熱量控制系統(tǒng)，和一套接受太陽(yáng)能逆變器派分指令的軟件，設(shè)備安裝在室內(nèi)/外墻壁上。
簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)吧，冰箱大小的能量墻，可儲(chǔ)存7度電，售價(jià)3000美元。它的內(nèi)部除了許多鋰電池單元外，還有液態(tài)熱能控制系統(tǒng)和太陽(yáng)能調(diào)度系統(tǒng)，其架構(gòu)跟特斯拉跑車(chē)電池是一樣的。3000美元不包括附件如逆變器，也不含安裝費(fèi)。
據(jù)特斯拉首席執(zhí)行官馬斯克透露，已經(jīng)獲得了3.8萬(wàn)個(gè)Powerwall電池組的預(yù)訂，預(yù)訂量之高令公司吃驚，而明年上半年的產(chǎn)量，已經(jīng)提前售賣(mài)一空。
其實(shí)還有公用事業(yè)級(jí)別的電池系統(tǒng)，外觀如下。
Powerwall有哪些優(yōu)勢(shì)？
1）清潔能源導(dǎo)向
這個(gè)優(yōu)勢(shì)僅存在概念上。
因?yàn)榈览泶蠹叶级?，分布式新能?儲(chǔ)能看起來(lái)很美很環(huán)保，但是在本產(chǎn)品中并沒(méi)有本質(zhì)的突破，只是發(fā)布了一個(gè)價(jià)格稍低，各方面還不錯(cuò)的電池，分布式新能源+儲(chǔ)能的供電模式依舊存在困難，沒(méi)有補(bǔ)貼誰(shuí)也搞不定。
2）與電網(wǎng)的良性互動(dòng)
削峰填谷。通過(guò)峰谷電價(jià)的調(diào)節(jié)， Powerwall能夠就減輕高峰期的供電負(fù)擔(dān)。當(dāng)幾百萬(wàn)用戶一起開(kāi)著空調(diào)降溫的時(shí)候。如果這些用戶能夠使用離網(wǎng)型電池供電，電網(wǎng)負(fù)擔(dān)將會(huì)得到緩解。
事實(shí)上，如果儲(chǔ)能系統(tǒng)做的好，電網(wǎng)公司是第一個(gè)大客戶，電網(wǎng)本身就需要龐大的儲(chǔ)能電站，來(lái)解決用電的峰谷問(wèn)題，這個(gè)市場(chǎng)短期內(nèi)比家庭用戶巨大。
3）價(jià)格的略驚喜
數(shù)據(jù)顯示，今天的電池投資成本接近500-600 美元/kWh。
在特斯拉發(fā)布Powerwall之前，一些分析師對(duì)特斯拉家用電池的價(jià)格作了一番預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)價(jià)格均大大高于實(shí)際價(jià)格。如預(yù)計(jì)特斯拉10kWh容量電池約為為1.3萬(wàn)美元。沒(méi)有人想到如此便宜。
而且，Powerwall以后將變得更便宜，這也許歸因于其背后的超級(jí)電池工廠——“巨工廠” (Gigafactory)，這項(xiàng)投資高達(dá)50億美元的項(xiàng)目據(jù)說(shuō)將降低電池的成本30%。
4）設(shè)計(jì)感和實(shí)用性：顏值決定了...很多
逼格這塊特斯拉永遠(yuǎn)不缺。
大多數(shù)家庭能源存儲(chǔ)系統(tǒng)都相當(dāng)難看，而Powerwall安裝在墻壁上十分協(xié)調(diào)。因此，即使價(jià)格和性能相當(dāng)，特斯拉相對(duì)于大多數(shù)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手也略占優(yōu)勢(shì)。
而且不要忘了，他和充電汽車(chē)的接口，這也是極其自然的一個(gè)方便之處。
Powerwall 面臨哪些阻礙？
1）市場(chǎng)問(wèn)題：電網(wǎng)穩(wěn)定的地方基本不需要
人們是否需要Powerwall？
在同電網(wǎng)有著良好連接以及電網(wǎng)電能可靠的地方，家庭并不需要備份電池。甚至那些在屋頂上擁有太陽(yáng)能電池板和備用能源的家庭，可以將電網(wǎng)本身當(dāng)作電池來(lái)用。在很多地方，比如德國(guó)和美國(guó)的一些州，房屋所有者可以在白天向當(dāng)?shù)仉娏境鍪燮涠嘤嚯娏?，并在夜間買(mǎi)回。
看起來(lái)市場(chǎng)空間并不是特別廣闊，甚至電力公司和電網(wǎng)本身更需要廉價(jià)的能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)。
當(dāng)然這只是暫時(shí)的，目前的儲(chǔ)能責(zé)任在公用部門(mén)，比如電力公司，但政府的補(bǔ)貼機(jī)制可以調(diào)控這些，分?jǐn)偟接脩魝?cè)，這時(shí)候市場(chǎng)便會(huì)大不一樣了。
2）設(shè)備的本質(zhì)：逃不掉的電池技術(shù)與廣電轉(zhuǎn)換率
遠(yuǎn)遠(yuǎn)談不上顛覆性的設(shè)備，還只是一個(gè)電池。Powerwall的亮點(diǎn)在于兩個(gè)，一個(gè)是基于太陽(yáng)能的分布式發(fā)電，一個(gè)是利用鋰電池的分布式儲(chǔ)能，其實(shí)這兩種模式都不算新鮮。
真正的行業(yè)瓶頸，仍然是兩個(gè)，一是電池技術(shù)本身，二是光電轉(zhuǎn)換效率，這二者在當(dāng)下都還有著很大的提升空間，而Powerwall在這兩方面顯然沒(méi)有突破。
鋰電池固然有它的優(yōu)勢(shì)，比如其建設(shè)周期短、運(yùn)營(yíng)成本低、對(duì)環(huán)境影響低、不受地理?xiàng)l件限制等等，但這并不能改變鋰電池充放電壽命上的限制，以及它電力存儲(chǔ)能力上的有限，而且當(dāng)前來(lái)看，采用鋰電池已經(jīng)不是最佳的方案了。
3）成本問(wèn)題：還是貴貴貴
Powerwall產(chǎn)品本身還只是一個(gè)電池。
考慮到即便是3000美元的最低售價(jià)，折合到普通家庭也可能是數(shù)年的電費(fèi)用量，用這筆錢(qián)來(lái)添置一臺(tái)Powerwall，本身就不是大規(guī)模能實(shí)現(xiàn)的事情。
據(jù)美國(guó)能源部估計(jì)，要使能量存儲(chǔ)系統(tǒng)具有競(jìng)爭(zhēng)力，其花費(fèi)每千瓦時(shí)不能超過(guò)150美元。
而且，電池在整個(gè)太陽(yáng)能/存儲(chǔ)系統(tǒng)中的成本只占一小部分。一個(gè)整合的系統(tǒng)包括太陽(yáng)能面板、電池和換流器、智能控制器、建筑許可等，總成本大約在兩萬(wàn)美元以上。
在中國(guó)，Powerwall遇到的問(wèn)題顯然更多
1）應(yīng)用場(chǎng)景：人多地少，沒(méi)有大house可不行
其實(shí)，這款產(chǎn)品主要針對(duì)的是歐美市場(chǎng)，家庭儲(chǔ)能對(duì)于中國(guó)人來(lái)說(shuō)可能感覺(jué)沒(méi)有必要，畢竟停電的日子已經(jīng)過(guò)去很久了，但是對(duì)有些地區(qū)的美國(guó)人來(lái)說(shuō)停電還是時(shí)常發(fā)生的事情。
而且，很多人們住在獨(dú)立房屋中，每日用電量也比較大，Powerwall的價(jià)格對(duì)于美國(guó)家庭并不貴，與分布式的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)可以很好地結(jié)合。（下圖為美國(guó)的居民用戶脫網(wǎng)趨勢(shì)）
相比之下，中國(guó)城市中的消費(fèi)者則不太適合，空間不夠放置光伏組件，純粹儲(chǔ)能意義不大；而對(duì)于中國(guó)農(nóng)村家庭，3000多美元的電池加上光伏的一套系統(tǒng)，較為昂貴。
2）能源意識(shí)：在中國(guó)難以用Powerwall炫逼格
家用電池應(yīng)該對(duì)替代能源粉絲，環(huán)保意識(shí)人群具有吸引力，而中國(guó)目前這個(gè)人群的數(shù)量極小。
Powerwall這東西肯定貴，在中國(guó)肯定不劃算，你算個(gè)10年的電費(fèi)肯定沒(méi)他價(jià)格高，毋庸置疑。
但是，如果在一個(gè)環(huán)保意識(shí)較強(qiáng)，能源替代氛圍很濃的一個(gè)群體里面，這東西結(jié)合新能源應(yīng)該還是可以吸引一部分追隨者，就像蘋(píng)果產(chǎn)品，誰(shuí)會(huì)care價(jià)格？
你在中國(guó)，肯定不能領(lǐng)你的朋友到你家，隨意地介紹你的Powerwall，介紹其環(huán)保價(jià)值，裝逼條件不成立，行不通。
3）政策相關(guān)：中國(guó)儲(chǔ)能政策支持力度不夠
自發(fā)電+電池存儲(chǔ)的模式，在電力波峰波谷有價(jià)差的國(guó)家，可以吸引用戶，比如德國(guó)就有不少用戶自發(fā)電，把太陽(yáng)能電賣(mài)給電網(wǎng)。但用戶在賣(mài)電收入之外，還需要政府額外給予高額補(bǔ)貼，說(shuō)明這一模式還不是很經(jīng)濟(jì)。
而中國(guó)目前的峰谷差價(jià)還不是很成熟，儲(chǔ)能用戶也沒(méi)有專門(mén)的補(bǔ)貼。
2013年起，國(guó)外陸續(xù)出臺(tái)了儲(chǔ)能政策，如德國(guó)的《支持分布式光伏儲(chǔ)能的新政》于2013年5月發(fā)布實(shí)施，2013年10月美國(guó)加州公共事業(yè)委員會(huì)(CPUC)也通過(guò)了“儲(chǔ)能采購(gòu)框架和設(shè)計(jì)項(xiàng)目”，確立了三大公共事業(yè)公司到2020年將完成1.325GW儲(chǔ)能采購(gòu)的目標(biāo)。預(yù)計(jì)十三五期內(nèi)國(guó)內(nèi)有望出臺(tái)對(duì)于儲(chǔ)能的支持政策。
Powerwall可能給世界帶來(lái)哪些變化？—大電網(wǎng)還是微電網(wǎng)
目前Powerwall本質(zhì)上還是一個(gè)電池，但如果和光伏等分布式電源進(jìn)一步融合；如果類似設(shè)備更大范圍普及，這個(gè)問(wèn)題其實(shí)指向的就是未來(lái)的能源模式，大電網(wǎng)還是微電網(wǎng)？
事實(shí)上，便宜的太陽(yáng)能光電板與強(qiáng)勁的電池組組合起來(lái)足以讓任何國(guó)家電網(wǎng)部門(mén)感到恐慌。一旦如此，那么像十年前手機(jī)迅速替代電話，部分企業(yè)衰落的惡夢(mèng)就會(huì)重新席卷。
其實(shí)類似于私家車(chē)和公共交通，即使到了未來(lái)那一步，大電網(wǎng)和微電網(wǎng)肯定是共存的，畢竟光伏和場(chǎng)地限制巨大，裝機(jī)規(guī)模有限。美國(guó)發(fā)展屬于比較快的了，也只是出臺(tái)新政策力促光伏發(fā)電占比到2030年增長(zhǎng)至10%。下圖為我國(guó)的規(guī)劃電量數(shù)據(jù)。
所以未來(lái)電網(wǎng)的發(fā)展模式必定是超大型骨干電網(wǎng)和分布式微電網(wǎng)的結(jié)合體，只是電網(wǎng)公司的運(yùn)營(yíng)規(guī)模和模式會(huì)發(fā)生很大的改變。
然而微電網(wǎng)的大規(guī)模發(fā)展，除了光伏和儲(chǔ)能兩大設(shè)備問(wèn)題外，問(wèn)題依然很多。
微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間的快速隔離、并網(wǎng)狀態(tài)與孤網(wǎng)狀態(tài)的無(wú)縫切換，以及微電網(wǎng)內(nèi)部穩(wěn)定控制是微電網(wǎng)面臨的三大核心問(wèn)題。
以穩(wěn)定控制為例，微電網(wǎng)的發(fā)電側(cè)為具有間歇性的可再生能源，不可控，用電側(cè)由于范圍較小，用戶的負(fù)荷變化會(huì)對(duì)整體負(fù)荷造成較大影響，負(fù)荷也不可控。目前解決這一問(wèn)題的基本方向是通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)平衡發(fā)電側(cè)的不可控，通過(guò)通訊系統(tǒng)、雙向互動(dòng)、價(jià)格變化用電側(cè)響應(yīng)等來(lái)做到負(fù)荷的相對(duì)可控，但經(jīng)驗(yàn)還在摸索之中。
一旦大規(guī)模應(yīng)用，系統(tǒng)的處理復(fù)雜度和難度更將會(huì)是巨大的。
最后還是要寄希望于小米，做出適合于中國(guó)市場(chǎng)的產(chǎn)品，最好只要9999。
（有些文字引用自北極星和中國(guó)電池網(wǎng)）
【無(wú)所不能專欄作者，嚴(yán)同，電力系統(tǒng)高級(jí)工程師】 作者：能豆君 來(lái)源：知乎
