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马斯克的梦想:用电池给全世界供电

2015-5-3 11:23| 发布者: 淘知道| 查看: 1644| 评论: 0|来自: 《连线》杂志

摘要: 伊隆·马斯克(Elon Musk)希望向你推销电池,而他并不在意你是否使用电动汽车。本周四晚,马斯克公布了旨在向全世界提供电力的“特斯拉能源”计划。这样做很合理。特斯拉目前正在美国内华达州的沙漠中建设“超级电 ...

伊隆·马斯克(Elon Musk)希望向你推销电池,而他并不在意你是否使用电动汽车。本周四晚,马斯克公布了旨在向全世界提供电力的“特斯拉能源”计划。这样做很合理。特斯拉目前正在美国内华达州的沙漠中建设“超级电池工厂”。该公司计划将新版本的Model S电池提供给居民用户、商业用户和供电公司。

这款被称作“Powerwall家用电池”的产品可以提供7千瓦时或10千瓦时的电力,而用户可以将来自太阳能发电的电力保存在这些电池中。如果愿意,用户甚至可以不再使用电网的服务。此外,特斯拉也将面向小企业提供这款产品。

对于大企业,特斯拉提供了一款名为Powerpack的产品,能保存100千瓦时的电力。这将帮助企业更多地使用可再生能源,避免高峰时间段较高的电费,以及在电网停电时继续维持运营。特斯拉也计划向供电公司提供大容量电池,帮助这些公司优化对需求的响应,增加对可再生能源的使用。

马斯克表示:“我们的目标是从基础改变全世界使用能源的方式,并实现极大的规模。”

“恰好的市场”

正如此前对汽车产业的做法类似,马斯克希望变革能源行业。今天,发电与用电紧密相关。发电厂不会储存已产生的电力,而是直接将电力上网。因此,发电厂在任何时刻都会按照最大需求去发电。Energy Storage Association执行主管马特·罗伯茨(Matt Roberts)将这样的情况称作“恰好的市场”。当你打开一盏灯时,发电厂需要增加电力生产,从而制造出所需的更多电力。

这种模式的一大问题在于,整个电力系统必须能满足最大需求,例如当夏天所有人都打开空调时。这意味着,电力系统的发电量通常会远超过实际需要。罗伯茨估计,美国电力系统的发电量比实际需求多30%至40%。

因此,供电公司通常会基于峰值能耗向大客户收取费用。尽管峰值耗电并不会持续太长时间,但发电厂必须在所有时刻为这样的需求做好准备。这带来了巨额成本。

这种模式的另一大问题在于,无法适应用户和监管部门对可再生能源的需求。发电厂可以持续烧煤或天然气,也可以让水力发电机按需要运转,但它们无法按照用户需求去操纵太阳光或风力。为了让可再生能源真正有效,它们需要找到一种方式保存电力,并在用户需要时提供电力。

电池可以实现这样的功能。因此罗伯茨表示,所有人都想要使用电池。“这将改变我们所有人做生意的方式。”

储电带来的机会

GTM Research高级能源存储分析师拉威·曼哈尼(Ravi Manghani)表示,能源存储的概念于70年代左右提出,但直到21世纪00年代,这一领域一直没有太大的发展。过去10年中,市场对可再生能源的需求出现提升,而太阳能面板和锂离子电池技术有了长足的发展。这吸引了许多公司来到这一市场。

曼哈尼表示,电池效率目前每年能提升约8%。IHS Technology太阳能和能源存储研究经理萨姆·威尔金森(Sam Wilkinson)表示,未来2到3年内,电池价格预计将下降50%。这部分是由于特斯拉的推动。而只要技术仍有发展空间,那么这一领域就值得一试。

根据威尔金森的说法,能源存储市场分为3大部分:供电公司、商业用户和居民用户。

以供电公司的规模来看,庞大的电池可以被纳入电网,从而平衡电力供需,使整个系统更具灵活性、效率更高。未来,发电工作将可以从大型发电厂逐渐转移至罗伯茨所说的“虚拟电厂”,即遍布美国全国的太阳能和风力发电装置,它们可以把产生的电力保存在连入电网的电池中。

商业用户可以自行建设电池组,从而减小对电网的依赖,尤其是在高峰时间段。在这样的时间段里,电价通常更高。威尔金森表示,你将可以“明显节约电费账单”。居民用户也将从电池的部署中受益。目前,美国有数万家庭已在屋顶安装了太阳能面板,而其中许多是SolarCity的用户。他们通过太阳能发电来降低电费账单,但在夜间和雨天,他们仍需要像其他人一样通过电网取电。在引入电池之后,他们可以存储额外的电力。

不过,这些用户可能并不希望存储当前不使用的电力。这是由于,许多人可以选择将电力上网,从而从供电公司处获得报酬。这样的电力上网价在各地有所不同。不过在大部分情况下,这一报酬与他们随后为用电(例如在晚间)而支付的费用没有太大不同。因此,安装大型电池并没有经济效益:用户可以出售用不完的电力,随后在需要时购买更多。

曼哈尼表示,美国20多个州的供电公司正在探索可变的费率结构,以改变现状。不过对用户来说,在可以售电并获得报酬的情况下,自己保存电力并没有太大的吸引力。

威尔金森指出,以居民用户的太阳能发电量来看,“从经济角度来说储存电力并不合理。这更多地与能源储备和能源安全有关,或是满足用户的某些心理,例如希望实现电力的自给自足。”

不过,尽管一些用户可能希望获得电力储备,或是实现能源自给,但过高的电池成本使得这样的目标不切实际。但威尔金森表示,如果前期安装成本足够低,或者用户可以通过向电网提供服务而获得收入,那么安装电池将会被认为是一笔不错的买卖。

特斯拉的计划

重达220磅(约合100千克)的Powerwall可以安装在墙上,从而便于家庭用户使用。这款产品只有6英寸(约合15厘米)厚,并有着多种配色。特斯拉提供了10年的质保。容量10千瓦时的版本价格为3500美元,而7千瓦时的版本价格为3000美元。这款产品连接至互联网,集成了交直流转换器。目前,Powerwall已经开放订购,经销商将负责帮助用户安装。特斯拉预计,这款产品将于夏季晚些时候发货。

马斯克表示,安装这一电池将给用户带来许多方便。如果电网停电,用户仍然可以维持电力供应。用户可以在电价较低的晚间给电池充电。电子行业咨询师、IEEE会员斯图·利珀夫(Stu Lipoff)表示,通常情况下,美国家庭每天用电约30千瓦时。因此,在电网停电时,Powerwall也不能坚持太长时间。不过,这款产品仍可以带来很大帮助。

马斯克表示,在美国,用户通常需要以批发价向电网出售电力,但在使用电力时支付的是零售价。因此,安装电池“有着巨大的经济合理性”。在美国国外,例如德国,这样做将更有意义,因为向电网售电的价格要远远低于用电价格。

特斯拉此次还推出了容量更大的Powerpack,其尺寸和形状类似一台电冰箱。如果企业用户不满意Powerwall的容量,那么可以使用Powerpack,从而避免峰值电费,并在发生自然灾害、电网供电中断时维持电力供应。塔吉特和Jackson Family Wines已决定测试这款产品。

供电公司需要更多的电力。因此,Powerpack的容量将是“无限可扩展”的。马斯克表示,用户可以将尽可能多的Powerpack堆叠在一起。已有多家公司与特斯拉展开合作,其中包括南加州爱迪生公司。你需要20亿台这样的电池,才能将整个世界转向可再生能源。目前,全球道路上行驶的小汽车和卡车也有着这么多的数量。

如果特斯拉是正确的,那么居民用户和企业用户将可以通过储电来节约电费。其他人也将从中受益。在这样的世界中,已经老化的电网将不必再承受巨大的压力。此外,我们无需燃烧化石燃料,而只要利用太阳能,即可给汽车提供动力。


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