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马斯克用一块电池打破了新能源僵局

最新更新时间:2021-08-31 09:23
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十年后,我们开灯关灯的场景,与我们父辈甚至祖辈所处的时代也许并无二致,但其背后的供电系统将截然不同。今天我们所使用的电力来自于大型集中式发电站,但十年后,它可能来自你邻居家的太阳能电池板。这些电能存储在你车库里的大型电池中,你下班回到家后即可使用。

输电网络建成至今已有一个多世纪,如今它正迎来有史以来最大的变革。以往,电力生产和分发的控制权被电力公司牢牢掌控,但未来它将分散到我们每一个人手中。

这场变革波及甚广,普通居民、创业公司以及拥有数十年历史的老牌电力公司都牵涉其中。但要说到其中最具远见卓识,以及收益最多的,还要数特斯拉的 CEO 埃隆 · 马斯克。除了大众所熟知的特斯拉电动汽车,马斯克还推出了太阳能屋顶发电系统,以及家庭储能系统 Powerwall。

特斯拉家庭储能系统 Powerwall

在这场电力网络的变革中,马斯克不过刚刚迈出了几小步,但影响十分深远。他正在努力搭建一个 “人人可以发电,人人可以用电”,同时家家户户(甚至电力公司)拥有大型储能电池的新型电力网络。这些大型储能电池可以在电力富余时存储电能,供电力紧张时使用。

太平洋煤气电力公司的电网创新主管 Vivek Narayanan 对此描述道:“我们正在努力摆脱传统的单向电力网络,朝着未来电网进发。”

“零缓冲” 的电力网络

通常我们会在汽车油箱里的油耗尽之前补充燃料,但电力网络的工作方式与此不同。每年的不同季节,每天的不同时段,我们对于电力的需求都在不断变化。以英国为例,很多人会在肥皂剧《EastEnders》结束后烧开水泡茶,导致电力需求激增。电力运营商必须随时调整,以确保电力供应与用户的需求保持平衡。

再以一个日常生活场景为例:很多人会在银行账户中储蓄,以备不时之需;但电力运营商并没有这样的 “储蓄账户”,面对电力需求的波动,他们没有任何缓冲余地。而这正是替代能源的瓶颈所在。

煤电、水力发电和核能发电通常能产生稳定的电力输出,其他发电方式——比如越来越常见的天然气发电,供电部门也可以在用电高峰期时开启,以保证电力供应。但替代能源,尤其是太阳能发电和风力发电,只有在有阳光和风的情况下才能工作。这就使得供需匹配难以实现,晚上你下班回到家后正准备开灯,太阳能发电系统却早已停止了工作。

不久前,美国总统特朗普在白宫宣布退出《巴黎协定》,引发轩然大波。美国能源基础设施实践总监 Jonathan Mir 表示:“特朗普政府无视全球气候变暖,仍然试图复兴煤电,但天然气价格暴跌已经宣示了煤电时代的终结。” 可再生能源一旦变得比化石能源发电更便宜,用新型电力取代煤电便是水到渠成的事情。

储能电池打破僵局

Eos 储能公司的首席执行官 Michael Oster 指出:“我们今天使用的电力网络,是以能满足最极端的用电情况为标准而设计的。如果我们拥有电力存储系统,那么只需要建设能满足平均用电需求的电力网络就够了。”

电力存储系统的问世将削弱传统电力运营商的重要性。以特斯拉的 Powerpack 电力存储系统为例,它可以为数百户人家提供足够的电力。不过这些电力存储系统并不便宜。一个兆瓦级的 Powerpack 可以供 750 个家庭使用 4 小时,同时其成本也高达 180 万美元。不过,与升级传输线和其他设备的成本相比,它们还是很便宜的。

太平洋煤气电力公司在萨克拉门托以北 50 英里的一个变电站,安装了容量为 2000 千瓦时的电池,这块电池足以供 375 个家庭使用 4 小时。2000 千瓦时是一个什么概念呢?大致相当于 33 辆雪佛兰 Bolt 电动汽车,或者 36400 台 13 英寸 MacBook Pro 笔记本电脑的电池容量总和。

雷锋网了解到,还有两个更大容量的 Powerpack 系统也已经投入使用。其中一个位于夏威夷,容量高达 52 兆瓦时——相当于 870 辆雪佛兰 Bolt;另一个则位于南加利福尼亚州,容量为 80 兆瓦时——相当于 1330 雪佛兰 Bolt。

特斯拉位于夏威夷考艾岛的太阳能设施

特斯拉认为,其电池工厂 Gigafactory 将在 2018-2020 年间实现满负荷运转,届时能将电池的成本再压缩 30%。Mir 指出,太阳能和风能在价格下降后便开始流行开来,电力存储也将遵循同样的规律。

电网级的电力存储系统对电力公司来说很有价值,但特斯拉志不在此。它希望向家庭用户销售价值 5500 美元的 Powerwall 2,据特斯拉宣称,这样一块电池可以供普通两居室家庭使用一整天。据雷锋网 (公众号:雷锋网) 了解,如果将安装费用计算在内,Powerwall 2 的成本高达 7000 美元。

Mir 认为这样的电池对大多数人来说并不经济实惠,难以在市场推广。Regulatory Assistance Project 高级顾问吉姆 · 拉扎尔(Jim Lazar)认为,储能电池有用武之地,但前提是它能变得更加便宜。在美国,有许多由电力公司控制的热水器和制冰空调,它们会在非高峰用电时段工作。拉扎尔认为,价值 5500 美元的 Powerwall 存储的能量还没有这些价值 500 美元的热水器多。

未来更加经济

不过,随着能源价格的变化,这一局面有可能发生变化。

目前,大多数屋顶太阳能电池板的用户仅需要为超出产生部分的电力付费——这种方案被称作净计量。这意味着,如果你使用的电能与你家的太阳能电池产生的电能一样多,就无需支付任何费用。这对消费者来说自然是一桩好消息,但电力公司可不这么认为。

美国已经有 40 个州出台了净计量政策,但这导致了电力公司和太阳能用户间的摩擦。为了更好地调整用电高峰期的用电成本,加州等地正在修改净计量率和相关法规。

净计量政策的废除和调整可能会促使人们购买大型电池,用于储存家庭产生的电能,供用电高峰时段使用。这一做法正变得越来越普遍,最终可能会让储能电池更加经济实惠。南加利福尼亚州爱迪生先进能源储存集团高级经理 Loic Gaillac 预计,如果净计量率和相关法规发生变化,家庭电力存储将迎来爆发式增长。

随着数以百万的家庭开始使用电力存储系统,传统电力公司面临着两个选择:要么主动适应,要么被时代淘汰。拉扎尔指出,“这种演变不可避免,同时也很必要。”

当然,电力网络的变革之路也很坎坷,但马斯克这样的企业家们正在奋力前行。如今,太阳能屋顶和特斯拉电动汽车已经走进了我们的生活,相信全新的电力网络也已经离我们不远了。

via  cnet     雷锋网编译

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