编者按:刚刚步入5月,特斯拉随着渐高的气温又火了一把。Powerwall、Powerpack、Gigafactory这些名词,随着媒体铺天盖地的报道让人们熟知。
据悉,截止到5月8日,特斯拉已收到了3.8万个Powerwall订单和2500个Powerpack订单,相当于埃隆˙马斯克在中国卖了6765辆特斯拉汽车。
售价3000美元的电池,在发布后的8天时间内获得8亿美元订单。1天预订达1亿美元。除了特斯拉, 也许没有别的公司生产的储能设备会有这样的吸引力了。
Powerwall的热潮和美国民用电价较高密不可分,但不可否认,储能产业在积蓄多年之后终于成为了大众关注焦点。“特斯拉能源”无疑让“电力商品”这个概念更为直观地展现在大众面前。
改变世界的事情总是容易充满争议,特斯拉发布的储能电池产品引起的争论就可见一斑。一个冰箱大的电池真的能够改变世界吗?这个问题其实很大,隐约涉及到未来的电力系统,甚至是能源系统的发展模式。
只是有钱环保控的一个玩具
媒体对“特斯拉能源”铺天盖地的报道,仿佛是在迎接一个新的时代。然而,大多数人都忽略了一件重要的事情:对现实成本的冷静讨论。因此,我们不妨来分析分析成本,看看这个震撼世界、翻天覆地的创新是否真的具有合理性。
埃隆˙马斯克宣布,7千瓦时电池组售价将为3000美元,而10千瓦时容量的售价将为3500美元。这并不包括直流/交流转换器的成本,约为2000美元,以及专业安装的费用。
首先,解释一下这个容量的含义。1个10千瓦时容量的系统可以为你的家庭以1千瓦的电流连续供电10小时。这是一笔相当大的能量。据美国能源部的统计,美国家庭每天的耗电功率平均为1.2千瓦。说得直观点,一台台式电脑功率大约为100瓦,一台大屏幕电视为200瓦。冰箱不断启动和关闭制冷进行循环,但平均功率大约只有100瓦。
那么这种电池的电力成本又是多少呢?我们暂时不考虑生产这种电力的成本,只看一下使用电池储电然后再使用的成本。应用材料公司前首席技术官、研究人员温弗里德˙霍夫曼在降低电池电力成本方面曾做过一些很有意思的研究。他指出,对于初始安装成本为400美元/千瓦时、效能为80%,同时可以充放电5000个循环的锂电池系统而言,储存电力的平均成本将为15美分/千瓦时。
这个估算可能比较保守。加州的太阳能公司正在与德国的电池公司合作,其产品可充放电1万个循环。但是,这种估算也有可能还不够保守。现在尚不清楚Powerwall可以实现多少次充放电循环。特斯拉表示,该公司的7千瓦时Powerwall能够每天循环,而10千瓦时系统可以每周循环。电池的成本会摊到整个使用寿命期中的总循环发电量上。使用越少,单位平均成本就越高。
无论哪种方式,15美分/千瓦时的电池储电成本看起来都大致合理。
为了算出真正的电力成本,你必须在15美分的基础上,加上最开始获取电力需要支付的成本。由于电池组将和太阳能协同工作,因此我们来看一下特斯拉的姐妹公司SolarCity是怎样对消费者收费的。根据SolarCity的政策,消费者无需缴纳系统的前期费用,但是之后每发1度电将收取15美分。根据合约,SolarCity每年可以将费率提高2.9%,这个比例看起来不多,但是20年期限结束时你的成本将提高至每度20美分以上。因此,太阳能发电每千瓦时15美分的成本,加上电池组充放电循环中每千瓦时15美分的成本,你的电力成本将达到30美分/千瓦时。
笔者认为,30美分/千瓦时这个价格非常离谱。在德克萨斯州,用户向Reliant Energy公司支付的电费是10美分/千瓦时,这些电力主要来自天然气发电站。据美国能源部的数据,全国平均零售电价为12.5美分/千瓦时。现在,加利福尼亚、夏威夷以及世界上其他电网不健全的地区的电价要高出很多,但是在美国绝大部分地区,没有人支付的电力成本接近30美分/千瓦时。
现实情况比这还要更糟。让我们进一步想想这种Powerwall系统的真实功用。根据美国能源部的数据,每年的平均家庭用电为1.09万千瓦时,相当于每个月900千瓦时,也就是每天平均1.2千瓦的电力需求。现在由于更加注意用电效率,家庭平均电力需求可能降低至1千瓦,这样低的需求可能足以让特斯拉的10千瓦时Powerwall电池满足大约半天的用电需求。
当然,这种想法的前提是,一个100%太阳能供电家庭的太阳能板能够在白天给家庭供电的同时,完成对Powerwall电池的充电,然后在晚上依靠电池供电。
这就是Powerwall在经济学上站不住脚的原因所在。如果你没有一个足够大的太阳能系统来让家庭完全脱离电网,那么通过Powerwall以30美分/千瓦时的成本获取电力就完全没有意义。在晚上没有太阳能发电时,你完全可以从电网获取电力,平均成本只要12.5美分/千瓦时。
换句话说,除非你的太阳能供电家庭完全脱离电网,或者你的太阳能系统强大到足够满足你的所有电力需求,否则的话,像Powerwall这样昂贵的电池备用系统在经济上完全不合理。
毫无疑问,电池技术对于未来电网的管理非常重要,但是就目前来说,普通家庭应该让大型公共发电事业部门承担完善技术的风险和成本。毕竟,任何真正可行的能源,大规模实施要比小规模更加经济。