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馬斯克為誰生產家用電池儲能系統

劉遠舉 / 2015-5-19 12:01:25

以純電動車聞名的美國特斯拉,5月1日發布了全新產品家用電池儲能系統(Powerwall)。Power wall包含可充電的特斯拉鋰電池包、液態熱量控制系統和一套接受太陽能逆變器派分指令軟件。Power wall安裝于家庭的墻壁上,與當地電網或家庭太陽能發電系統連接,實現轉移負荷、電力備份以及太陽能發電自給。目前,Power wall分為普通家庭7千瓦時和10千瓦時兩個版本,未來將推出公共用電級別、容量達100千瓦時的Powerpack。

Powerwall可以在優惠電價時存儲電力,而在用電高峰時輸出電力,讓用戶不承擔高峰電價,節省成本。實際上,節省成本只是表象,背后是電力行業的特殊形態。用電需求是典型有高峰與低谷的需求,通常高峰用電是低谷時期的兩倍。與之相對應的是,傳統的火力、水力發電,不能像汽車那樣隨開隨關,為了保持高峰的穩定,發電廠即便在用電低谷時候也必須開機,這也是低谷時段優惠電價的由來,但即便如此,還是有一部分電力被浪費掉了。而且,高峰用電的穩定需求,會顯著加劇污染物的排放。所以,有專業人士呼吁,一般民用電的穩定是缺乏經濟效率與環保效率的,所以,政府應該教育民眾接受用電的不穩定。雖然從純學理角度,這種說法是正確的,但是,這顯然是不可實現的。

從商業角度講,處于競爭中的供電公司必然是迎合客戶需求的,不能穩定供電的供電公司,在市場上會被消費者拋棄。試想消費者正在看NBA或者正與女朋友視頻聊天,突然,停電了,消費者會接受這樣的電力公司嗎?其次,對居民而言,污染并不重要,重要的是不直接污染到自己。用電穩定的不經濟、不環保,不會在民眾的考慮之中。在民主社會中,政府只能接受居民的這種不理性,即使從經濟與環境角度來說,穩定居民用電是缺乏效率的,但企業與政府也不得不這樣做。政府唯一的選擇就是滿足民眾的需求,甚至補貼電力市場。

除了傳統電力市場存在這種波峰與低谷的供需錯位,新能源技術的局限性,也加大了電力供給的波動性。

風電發電量,靠天吃飯,有可能在短時間內暴跌90%。以美國德州西北地區的風力發電為例,就有過4000兆瓦發電能力在短時間內消失的情況。為了應對這個暴跌,保障老百姓供電,就須讓許多火電機組提前幾小時開啟到50%以上持續運行,時刻準備著應付風力發電的暴跌,但是,這種持續50%的運行卻是低效的,污染排放量巨大。

風力如此,太陽能也是如此。太陽能發電,白天發電,晚上不能發電,即使在白天,也是不穩定的,遇上陰雨天氣發電能力下降,中午收集的太陽能也比清晨與傍晚多很多。

目前,整個歐洲的光伏裝機容量為81GW,德國光伏裝機容量則達到了38GW,占德國發電量的6%。2015年3月20日,歐洲出現日食。日食開始時,德國的太陽能發電暴跌70%,太陽能發電入網功率減少1.2萬兆瓦,而日食結束后時間接近正午,入網功率又可能增加1.9萬兆瓦。這相當于十多座大型核電站的總裝機容量突然接入電網,對電網帶來嚴重沖擊。德國政府在日食前提醒民眾預備好收音機、手電等應急物品,以備可能出現的突然停電。有趣的是,如果日食當天,德國多云或下雨,日照情況變化不大,電網則將不會受到太大影響。最終,歐洲電力商好幾個月的準備并沒白費,德國最終順利度過日食帶來的電網沖擊。

美國能源信息公司Opower的一位研究員兼作家Barry Fischer表示,“當歐洲和其他地區要擴大它們的可再生能源裝機容量的時候,這次日食帶來的挑戰很有可能就像是一種更為普通的現象”。

所以,不管是傳統的電力供給,還是新能源技術,都需要市場尋找一種高效率的儲能技術,以匹配、緩沖發電與用電之間的矛盾。特斯拉的Power wall可看作一次最新的努力。所以,馬斯克的愿景符合電力系統的大方向。不過,目前來看,Power wall并不能經濟的實現這個需求。

特斯拉表示,該公司的7千瓦時Power wall能夠每天循環,而10千瓦時系統可以每周循環,但特斯拉沒有給出總壽命的數據。目前尚不清楚Power wall可以實現多少次充放電循環。此前,特斯拉退出的Roadster用的是鈷酸鋰電池,壽命比較短,而特斯拉電動車用的則是松下為其定制的三元NCA(鎳鈷鋁)鋰電池,比鈷酸鋰電池壽命更長。有專業人士在博客上測試類似NCA電池,充1700次左右,還有70%的容量。有理由相信,Power wall的電池的數據比NCA更好。

但是,雖然比競爭對手的價格低廉很多,但在經濟上仍難說是合算的。

應用材料公司(AppliedMaterials)前首席技術官、研究人員溫弗里德霍夫曼指出,對于初始安裝成本為400美元/千瓦時、效能為80%,同時可以充放電5,000個循環的鋰電池系統而言,儲存電力的平均成本將為15美分/千瓦時。而根據美國能源部的數據,美國平均零售電價為12.5美分/千瓦時。如果是太陽能發電,這個成本更高一些,特斯拉的姐妹公司SolarCity按15美分一度收費。顯然,太陽能所發的電,再加上一次存儲轉化,最高能達到30美分,這顯然是一個不可接受的高價。

但無論如何,特斯拉需要這個產品。

首先,特斯拉公司需要新產品來提振市場預期。拉斯·特維德在《金融心理學》中這樣總結:“第一項基本原理,市場走在前面?!边@也就是說,市值不但是與當下業績相關,也與未來業績相關,是未來業績的預先實現。所以,資本市場的表現,不僅是基于業績的,也是基于未來技術的。

資本市場會很敏銳的發現新業務、新產品未來的預期,并將之變為資本市場上的用腳投票。正因為如此,Google要做無人駕駛,因為基于搜索市場的預期已經被資本市場發掘并反映在市盈率中。同樣的,特斯拉帶來的預期已經反映在了市盈率上,而且,財務數據并不太好,所以,特斯拉公司需要新產品來給資本市場講一個新故事。據業內人士估計,到2020年,Power wall會為特斯拉帶來額外的每股100美元的價值。

另一方面,特斯拉公司建造的Gigafactory超級鋰電池工廠,產量巨大。規模效應能有效地降低電池價格,從而降低特斯拉電動車的價格。但是,特斯拉必須每年賣出50萬輛電動汽車才能夠消化掉電池工廠的正常產能,從而獲得規模效應,降低電動車的價格。如果市場需求低于預期,這一超級工廠將面臨開工不足的問題,而一旦開工不足,鋰電池成本就很難下降,降低電動汽車價格的企圖也會變成空談。所以,特斯拉需要一個新產品來消耗Gigafactory超級鋰電池工廠的產能。

實際上,技術發展也需要這個產品。

從整個生命周期看,Powerwall消耗的能源與碳排放未必會低,制造、使用、廢棄過程中帶來的污染也可能遠超“超臨界電廠”和熱電廠在用能過程中帶來的污染和排放。不過,不管是電池的效率、壽命、成本,還是降低產品全周期內的污染與能源消耗——很多時候,這些問題就是一個硬幣的不同面——都得在不斷的發展中才能解決,而不斷的發展,則需要資金的投入,需要不斷的銷售、生產循環。所以,從商業推動技術發展的角度去看Power wall,不難發現其意義所在。

在馬斯克之前,儲能行業早已有分布式發電和儲能的概念,但這僅僅是小圈子中的概念,大眾不接受,不消費,投入資金少,僅僅是一個概念。隨著Power Wall的發布,這種概念成為時尚,這就使得,甚至僅僅在回收成本的邊界上,也有很多人愿意購買。培養了需求,提高了公司估值、吸引更多資本進入、研究和關注儲能領域,于是,一個良性的循環就形成了。

退一步講,即便powerwall不經濟,但比起同類競爭產品,已經有價格與成本優勢。美國地廣人稀,即便在目前,偏遠、不發達、供電不穩定地區,也有著現實的需求。據國外媒體報道,馬斯克稱,市場對于Power wall的反應非常瘋狂,在不到一周的時間內,Power wall家用儲能電池的預訂量已達3.8萬個,而面向企業商用的PowerPack電池組的預訂量為2500個訂單,每個訂單包括10個電池組,因此總計為2.5萬個。這個預定量,預計要到2016年上半年才能消化完。

刊于《上海經濟評論》 | 2015-5-19


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