2017年10月12日 21:10:56 谈婧论道

文前小议

Tesla希望通过powerwall来实现脱离大电网、打造一个个自给自足的家庭微电网的目标。但与此同时,我们看到,未来电网的运营模式很可能是超大型骨干电网和分布式微电网的结合体。

在共享经济不断向上游生产推进的过程中,分布式微电网作为一个能源共享网络,真的可能从一个个“孤岛”上诞生吗?

20亿个电力孤岛=共享能源网络?

很难想象,在今天的硅谷,还有谁比Elon Musk更有名。SpaceX的火箭,超级高铁,特斯拉……这位大名鼎鼎的钢铁侠原型先生,在玩转互联网、能源、航天之后,又推陈出新:

他做了一款充电宝。

话不多说,我们先看一段视频。

  • 特斯拉Powerwall发布会

现代人出门分分钟离不开手机,充电宝也就成为背包中的常客。而Tesla推出的这款名为Powerwall的家用能源墙,可以说是一块安装在你房子里的大型充电宝。

别的不说,先看Powerwall的颜值——

不得不说确实很漂亮。

好皮囊下还藏着高技术。即使是完全不懂得电池技术的人,也知道这么小的体积储存10kWh、一块可以满足一家8小时的电量,已经非常厉害了。

天才的Elon Musk总是这么超前,但弊端又在于太超前。他的think big常常让我们又惊艳又疑惑——电力存储?这是怎么一回事?

作为有忧患意识的智慧人类,我们总是想储备些什么以备不时之需。电力存储更是热点关注对象,也是一个大问题。你会说,笔记本电池、智能手机、电动自行车,还有手机充电宝……

好吧,这么说也没错。但倾心于Powerwall美貌的我们,决定和你一起聊聊电力存储那些事儿。

有人或许会说,电力存储有这么麻烦吗?电池的“一节更比六节强”不就是电力存储吗?

学过物理的我们知道,在现有的电能储存方式中,除超导和超级电容是直接储存电磁场能量外,其他都是将电能转化为其他形式的的能量储存的。

材料遇到瓶颈、成本居高不下、损耗严重、技术要求高,大规模的电力存储总是由于各种问题而难以大规模实施。

这时,天才的Musk说,这一点也不cool!我们要利用“太阳能+电池”形成一个独立的家庭小电网、脱离大电网。

于是Musk就在去年推出了文章开头说到的这款革命性的能源产品——电池能量墙(Powerwall),与太阳能电板整合成一套清洁、智能甚至独立的家庭能源系统。这一超大号的“充电宝”在白天储存多余的太阳能发电,在晚上供应家用。

Tesla宣称2016年Powerwall要进入中国市场,Musk也说:“20亿个这电池的大号版,就能解决世界的能源问题。别认为20亿是天文数字,人类能有20亿辆车,为什麽不能有20亿个电池呢?”但就目前而言,并没有听说有哪个地方能大规模应用。

Powerwall要进入中国,到底还面临着哪些问题呢?

首先是国情和消费观念的问题。

欧洲和北美有相当比例的家庭住的是独门独户的House或者联排Town House,光伏智能屋顶的普及率也比较高,而且对供暖和能耗的要求普遍比较高,加上欧美普遍较高的环保意识,Powerwall在欧美应该市场不小。

但是放眼寸土寸金的中国大地,再加上大量的农村家庭,3000多美元的电池配上一套光伏电池智能屋顶系统,价格过于昂贵。同时,Tesla的自发电+电池存储的模式在电力波峰波谷有价差的欧美国家可以吸引到不少用户。但是,中国目前的峰谷差价还不是很成熟,针对普通居民用户也没有专门的补贴,削峰填谷实际操作起来仍然有诸多实际困难,普通家庭用户依然缺乏购买动力和使用热情。

其次,问题在于“脱网”是否能够实现。

有电网工程师表示,“在特斯拉的蓝图里找不到大电网的位置。利用“太阳能+电池”形成一个独立的家庭小电网、脱离大电网(“脱网”,Grid Defection)而独立运行这一新概念正在慢慢成形。很多特斯拉的拥趸者认为一旦特斯拉的超级电池工厂(Gigafactory)建成后,电池制造成本将大幅下降,摆脱大电网这个第二次工业革命的陈旧产物将指日可待;作为一个大电网工程师,模模糊糊的直觉是脱网不太可能,但特斯拉网站上那被涂上灰色叉圈的电线塔确是清晰的印在脑海深处。”

经过计算,跟电网说再见之后,太阳能发电和居民用电的不匹配就必须完全由电池来平衡。如下图所示,相比居民用电明显的季节效应(夏季四个月用电量占全年用电量的65%),太阳能发电的季节效应十分微弱,这意味着需要极大容量的年循环版电池来进行长期的电力电量平衡。这个结果也否定了业界原本很流行的一个假设:“太阳能+电池”脱网供电系统的瓶颈在遇到多个连续的阴雨天。

基于每小时的“电源-负荷”差额分析显示,电池累计充放电的年高峰、低谷分别为1970度(充电)和 -700度(放电),这意味着在理想电池充电深度(SOC,0%~100%)的情况下,需要2670(1970+700)度容量的电池才能实现长期脱网运行。

据了解,在现实工况下一般电池的充电深度区间约在15%~90%,考虑这个约束后,电池的容量要求将上升到3600度。如果换算成特斯拉6.4度容量的日循环版Powerwall,需要花费约170万美元安装562个Powerwall才能满足长期脱网运行的要求。根据官网公布的尺寸:86厘米(宽)×130厘米(高),562个Powerwall占墙面积为628平方米,估计要装满十个房间墙壁。

在特斯拉的眼里,电网好比固话、电池好比手机,用电池替代电网,实现固话时代从移动时代的跨越,是一次很自然的产业升级。但现实不一定如设想的那么浪漫,这很可能是特斯拉的一厢情愿。

虽然上述计算是基于完全脱网的极端情况,但是,如果不大幅度改变家庭用电方式,依靠“太阳能+电池”来脱离电网几乎是不可能完成的任务。从另一个角度看,电网能满足几千万个甚至几亿个家庭变化无常的用电需求,也可以称之为一个超级“大电池”。

2007年1月9日,苹果在推出第一代iPhone手机之后,将自己的公司名称由Apple Computer Inc.简化为Apple Inc.。至于原因,乔布斯引用了NHL名人堂冰球运动员Wayne Gretzky的话:“我只会滑到冰球即将达到的地方,而不是冰球曾经到过的地方。”

十年后的2017年2月1日,Tesla在其递交的财务报告中,正式由Tesla Motors Inc.改名为Tesla Inc.。此举也意味着,未来汽车将不再是特斯拉仅有的业务。

去年11月,Musk如愿完成了特斯拉公司和SolarCity的合并。至此,马斯克从创业之初就期望打造的两大公司成形:SpaceX和特斯拉。完成收购之后的特斯拉,可以在自己品牌名下出售太阳能产品的同时,出售电池产品。并且能够清晰明确的看出特斯拉的规划:专注于生产新能源电动汽车的同时,还可以推出更多的新能源产品,并非局限于现有的Powerwall、Powerpack等等。

可以预见,

Gigafactory+SolarRoof+Powerwall,将成为Elon新能源帝国的三剑客。

我们认为,Powerwall是一次勇敢的尝试,试着从大电网脱身打造家庭小电网。但仍然存在技术局限、模式不成熟等一系列问题。

如果将来类似Powerwall这样的设备在更大范围普及,那么问题的实质就是未来社会的能源模式问题,也就是大电网还是微电网的问题。事实上,廉价的太阳能光伏电池板或者其它可再生能源方式与强劲的储能电池组组合起来的微电网,足以对任何国家公营或者私营电网部门产生威胁。如果这个模式成功运行的话,那么像十年前手机迅速替代固定电话,部分企业乃至一个行业衰落或者新生的历史剧就会重演。

从电池技术的本质来看,Powerwall并没有根本性突破。

不过它的电池管理、温度控制,以及电池跟外部电网的互动,值得借鉴。

未来电网的运营模式有可能是超大型骨干电网和分布式微电网的结合体,只是电网公司的运营规模和模式会发生很大的改变。从这个角度而言,分布式储能的市场前景无疑将是很广阔的,当然这很大程度上取决于政府的政策导向和相关央企的态度。就Tesla目前的情况来看,公司的其中一项可能的利好因素是Musk目前与特朗普的关系。Musk参与了多次特朗普与企业高管的会议,并积极接触这位发誓将工作带回美国的总统。很多人认为,马斯克的态度可能会让特斯拉在特朗普的新政改革中获得一些优势,这对目前财报并不理想的Tesla可能会是一个转机。

Powerwall,是Tesla一次勇敢的尝试。

尝试之后,我们做出怎样的选择,这将是你的power。

powerwall的背后,是「美梦」还是「荆棘」,我们让时间见证。

声明

文中关于电网计算部分,引用节选自《【视点】特斯拉Powerwall低调停产 “光伏+储能”离脱离电网还有多远?》

原文链接:https://news.solarbe.com/201603/28/97061.html

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