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特斯拉電池: 一場革命還是一個笑談
來源:中國能源報 | 0評論 | 6248查看 | 2015-05-20 10:56:00    
  剛剛步入5月,特斯拉隨著漸高的氣溫又火了一把。Powerwall、Powerpack、Gigafactory這些名詞,隨著媒體鋪天蓋地的報道讓人們熟知。

  據悉,截止到5月8日,特斯拉已收到了3.8萬個Powerwall訂單和2500個Powerpack訂單,相當于埃隆·馬斯克在中國賣了6765輛特斯拉汽車。

  售價3000美元的電池,在發布后的8天時間內獲得8億美元訂單。1天預訂達1億美元。除了特斯拉, 也許沒有別的公司生產的儲能設備會有這樣的吸引力了。

  Powerwall的熱潮和美國民用電價較高密不可分,但不可否認,儲能產業在積蓄多年之后終于成為了大眾關注焦點。“特斯拉能源”無疑讓“電力商品”這個概念更為直觀地展現在大眾面前。

  改變世界的事情總是容易充滿爭議,特斯拉發布的儲能電池產品引起的爭論就可見一斑。一個冰箱大的電池真的能夠改變世界嗎?這個問題其實很大,隱約涉及到未來的電力系統,甚至是能源系統的發展模式。

核電可以歇歇了

  4月30日晚,距特斯拉宣布“重大消息”還有3個小時,美國西北大學的一間教室內正進行著一場有關核能未來的辯論。辯論雙方分別是美國著名核電批評家阿爾尼·岡德森與美國阿貢國家實驗室核工程分部主管霍爾迪·羅格蘭斯-里巴斯。


  里巴斯辯稱,未來若要擺脫化石燃料,就離不開核電。核電可以全天候零碳排放發電,并提供太陽能與風能等所欠缺的可靠性。

  岡德森則斥之為“營銷手段”,并表示:“誰都知道風不會不停地吹,太陽也不會天天露面。但核工業會試圖讓你相信,人類聰明到可以設法將核廢料儲存25萬年,卻笨到無力將太陽能電力存儲一個晚上。對我而言,這怎么都說不通。”

  岡德森告訴在場的約80名由西北大學學生和訪客組成的聽眾,這是具有重大歷史意義的一天。岡德森說:“就在今晚,埃隆·馬斯克這位PayPal創始人、SpaceX與SolarCity董事長以及特斯拉汽車公司的產品締造者,將舉辦一場媒體發布會,宣布其所構建的工業級蓄電池。據我所知,這些大型電池的價格只相當于每度電價多花2美分。這是一項巨大的突破。”

  岡德森更是指出,“核電是唯一的全天候無休能源”的論辯可以歇歇了,因為“馬斯克使我相信,工業級蓄電其實是可以實現的,而且它就近在眼前。”

  幾個小時后,馬斯克在美國加州公開宣布“特斯拉能源”時說:“這是一整套同時適用于家用、商用與公用的電池產品,旨在構建清潔能源生態系統,幫助世界逐步脫離對化石燃料的依賴。”

  不少人都猜到了這是一款電池,但卻沒有猜到價格。其中的家用電池Powerall售價為3500美元,僅為預期的13000美元的一個零頭。也許更為重要的是,這也是其歐洲競爭對手Sungevity和Sonnenbatterie早些時候發布的1萬美元電池售價的一個零頭。

  眾所周知,英國政府剛剛簽署一項協議,就英格蘭薩默塞特郡海岸欣克利角核反應堆達成了每千瓦時16美分的商定電價。岡德森認為,這份新鮮出爐的合約是新核電站市場電價的一個例子。太陽能電價在6到7美分之間,風能電價在4到5美分,加上公用級特斯拉電池額外的2美分成本,可再生能源加可靠蓄電電池的電價之和,也不到新建核電站電價的一半。且該價格還在不斷接近現有核電站的電價。

  以伊利諾伊為例,愛克斯龍公司正計劃再關閉5家核電站,因為其再也無法與風能相競爭了。

  各類能源的真正電價仍是一個有待爭論的話題。去年,美國能源部稱,風電電價創下每千瓦時2.5美分的新低。太陽能電價通常被定得更高,但據國際能源署估計,太陽能電價將在未來幾十年中降至每千瓦時4美分。

  岡德森的辯論對手里巴斯沒有提及特斯拉電池。在岡德森打出電池牌之前,他的論辯主要建立在可靠性上,他認為單是可靠性并不足以維系核電,另外還需要監管部門幫助其參與競爭。

  里巴斯表示:“關鍵是圍繞可靠性在電網中建立起切實的激勵機制,可靠性是核電扮演關鍵角色的領域。”

  一座反應堆中每消耗1千克鈾,就能省去“幾千噸乃至上百萬噸的二氧化碳排放量”,當然“可再生能源也能達到同樣的效果”。但里巴斯預言,如果完全依賴可再生能源,美國終有一天會出現電力供不應求的局面。

  “要擺脫化石燃料、擺脫溫室氣體排放,解決之道是將核能、可再生能源和其他能源都囊括進來,包括提供調峰電源的燃氣渦輪機等。”里巴斯總結道。

  但岡德森駁斥了核能的貢獻,認為它太過昂貴且見效緩慢,即便美國可以批準并負擔新反應堆的建設,那至少也要等到2023年才能并網發電。他主張以電池和蓄電取代核能的位置。

  岡德森直言:“關鍵點是現在。要想削減進入大氣的二氧化碳排放量,有些事情是可以立刻實施的:我們知道如何給建筑隔熱,知道如何給它們安上雙層和三層玻璃的窗戶。我們知道如何建造風車、安裝太陽能電池。這些都是近在眼前的。我們不用投資50萬億美元,然后等它在15年后見效。可再生能源發電只是解決方案的其中一半。另一半是蓄電。”

(來源:《福布斯》,文章有刪節、標題有改動)

只是有錢環保控的一個玩具

  媒體對“特斯拉能源”鋪天蓋地的報道,仿佛是在迎接一個新的時代。然而,大多數人都忽略了一件重要的事情:對現實成本的冷靜討論。因此,我們不妨來分析分析成本,看看這個震撼世界、翻天覆地的創新是否真的具有合理性。

  埃隆·馬斯克宣布,7千瓦時電池組售價將為3000美元,而10千瓦時容量的售價將為3500美元。這并不包括直流/交流轉換器的成本,約為2000美元,以及專業安裝的費用。

  首先,解釋一下這個容量的含義。1個10千瓦時容量的系統可以為你的家庭以1千瓦的電流連續供電10小時。這是一筆相當大的能量。據美國能源部的統計,美國家庭每天的耗電功率平均為1.2千瓦。說得直觀點,一臺臺式電腦功率大約為100瓦,一臺大屏幕電視為200瓦。冰箱不斷啟動和關閉制冷進行循環,但平均功率大約只有100瓦。

  那么這種電池的電力成本又是多少呢?我們暫時不考慮生產這種電力的成本,只看一下使用電池儲電然后再使用的成本。應用材料公司前首席技術官、研究人員溫弗里德·霍夫曼在降低電池電力成本方面曾做過一些很有意思的研究。他指出,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5000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。

  這個估算可能比較保守。加州的太陽能公司正在與德國的電池公司合作,其產品可充放電1萬個循環。但是,這種估算也有可能還不夠保守。現在尚不清楚Powerwall可以實現多少次充放電循環。特斯拉表示,該公司的7千瓦時Powerwall能夠每天循環,而10千瓦時系統可以每周循環。電池的成本會攤到整個使用壽命期中的總循環發電量上。使用越少,單位平均成本就越高。

  無論哪種方式,15美分/千瓦時的電池儲電成本看起來都大致合理。

  為了算出真正的電力成本,你必須在15美分的基礎上,加上最開始獲取電力需要支付的成本。由于電池組將和太陽能協同工作,因此我們來看一下特斯拉的姐妹公司SolarCity是怎樣對消費者收費的。根據SolarCity的政策,消費者無需繳納系統的前期費用,但是之后每發1度電將收取15美分。根據合約,SolarCity每年可以將費率提高2.9%,這個比例看起來不多,但是20年期限結束時你的成本將提高至每度20美分以上。因此,太陽能發電每千瓦時15美分的成本,加上電池組充放電循環中每千瓦時15美分的成本,你的電力成本將達到30美分/千瓦時。

  筆者認為,30美分/千瓦時這個價格非常離譜。在德克薩斯州,用戶向Reliant Energy公司支付的電費是10美分/千瓦時,這些電力主要來自天然氣發電站。據美國能源部的數據,全國平均零售電價為12.5美分/千瓦時。現在,加利福尼亞、夏威夷以及世界上其他電網不健全的地區的電價要高出很多,但是在美國絕大部分地區,沒有人支付的電力成本接近30美分/千瓦
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