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 | 7048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(jù)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(fā)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(yè)在積蓄多年之后終于成為了大眾關注焦點?！疤厮估茉础睙o疑讓“電力商品”這個概念更為直觀地展現(xiàn)在大眾面前。
改變世界的事情總是容易充滿爭議，特斯拉發(fā)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(tǒng)，甚至是能源系統(tǒng)的發(fā)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(fā)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(yè)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?！?/div>
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(chuàng)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(fā)布會，宣布其所構建的工業(yè)級蓄電池。據(jù)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(yè)級蓄電其實是可以實現(xiàn)的，而且它就近在眼前?！?/div>
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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(tài)系統(tǒng)，幫助世界逐步脫離對化石燃料的依賴?！?/div>
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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(fā)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(xié)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(xiàn)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(chuàng)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(jù)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(jiān)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(wǎng)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(xiàn)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(wǎng)發(fā)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(xiàn)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?？稍偕茉窗l(fā)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(jié)、標題有改動）
只是有錢環(huán)?？氐囊粋€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(shù)人都忽略了一件重要的事情：對現(xiàn)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(chuàng)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(yè)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(tǒng)可以為你的家庭以1千瓦的電流連續(xù)供電10小時。這是一筆相當大的能量。據(jù)美國能源部的統(tǒng)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(huán)，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(huán)的鋰電池系統(tǒng)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(huán)。但是，這種估算也有可能還不夠保守。現(xiàn)在尚不清楚Powerwall可以實現(xiàn)多少次充放電循環(huán)。特斯拉表示，該公司的7千瓦時Powerwall能夠每天循環(huán)，而10千瓦時系統(tǒng)可以每周循環(huán)。電池的成本會攤到整個使用壽命期中的總循環(huán)發(fā)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(xié)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(jù)SolarCity的政策，消費者無需繳納系統(tǒng)的前期費用，但是之后每發(fā)1度電將收取15美分。根據(jù)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(fā)電每千瓦時15美分的成本，加上電池組充放電循環(huán)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(fā)電站。據(jù)美國能源部的數(shù)據(jù)，全國平均零售電價為12.5美分/千瓦時?，F(xiàn)在，加利福尼亞、夏威夷以及世界上其他電網(wǎng)不健全的地區(qū)的電價要高出很多，但是在美國絕大部分地區(qū)，沒有人支付的電力成本接近30美分/千瓦
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