特斯拉电池： 一场革命还是一个笑谈
来源：中国能源报 | 0评论 | 5470查看 | 2015-05-20 10:56:00
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。
核电可以歇歇了
4月30日晚，距特斯拉宣布“重大消息”还有3个小时，美国西北大学的一间教室内正进行着一场有关核能未来的辩论。辩论双方分别是美国著名核电批评家阿尔尼·冈德森与美国阿贡国家实验室核工程分部主管霍尔迪·罗格兰斯-里巴斯。
里巴斯辩称，未来若要摆脱化石燃料，就离不开核电。核电可以全天候零碳排放发电，并提供太阳能与风能等所欠缺的可靠性。
冈德森则斥之为“营销手段”，并表示：“谁都知道风不会不停地吹，太阳也不会天天露面。但核工业会试图让你相信，人类聪明到可以设法将核废料储存25万年，却笨到无力将太阳能电力存储一个晚上。对我而言，这怎么都说不通。”
冈德森告诉在场的约80名由西北大学学生和访客组成的听众，这是具有重大历史意义的一天。冈德森说：“就在今晚，埃隆·马斯克这位PayPal创始人、SpaceX与SolarCity董事长以及特斯拉汽车公司的产品缔造者，将举办一场媒体发布会，宣布其所构建的工业级蓄电池。据我所知，这些大型电池的价格只相当于每度电价多花2美分。这是一项巨大的突破。”
冈德森更是指出，“核电是唯一的全天候无休能源”的论辩可以歇歇了，因为“马斯克使我相信，工业级蓄电其实是可以实现的，而且它就近在眼前。”
几个小时后，马斯克在美国加州公开宣布“特斯拉能源”时说：“这是一整套同时适用于家用、商用与公用的电池产品，旨在构建清洁能源生态系统，帮助世界逐步脱离对化石燃料的依赖。”
不少人都猜到了这是一款电池，但却没有猜到价格。其中的家用电池Powerall售价为3500美元，仅为预期的13000美元的一个零头。也许更为重要的是，这也是其欧洲竞争对手Sungevity和Sonnenbatterie早些时候发布的1万美元电池售价的一个零头。
众所周知，英国政府刚刚签署一项协议，就英格兰萨默塞特郡海岸欣克利角核反应堆达成了每千瓦时16美分的商定电价。冈德森认为，这份新鲜出炉的合约是新核电站市场电价的一个例子。太阳能电价在6到7美分之间，风能电价在4到5美分，加上公用级特斯拉电池额外的2美分成本，可再生能源加可靠蓄电电池的电价之和，也不到新建核电站电价的一半。且该价格还在不断接近现有核电站的电价。
以伊利诺伊为例，爱克斯龙公司正计划再关闭5家核电站，因为其再也无法与风能相竞争了。
各类能源的真正电价仍是一个有待争论的话题。去年，美国能源部称，风电电价创下每千瓦时2.5美分的新低。太阳能电价通常被定得更高，但据国际能源署估计，太阳能电价将在未来几十年中降至每千瓦时4美分。
冈德森的辩论对手里巴斯没有提及特斯拉电池。在冈德森打出电池牌之前，他的论辩主要建立在可靠性上，他认为单是可靠性并不足以维系核电，另外还需要监管部门帮助其参与竞争。
里巴斯表示：“关键是围绕可靠性在电网中建立起切实的激励机制，可靠性是核电扮演关键角色的领域。”
一座反应堆中每消耗1千克铀，就能省去“几千吨乃至上百万吨的二氧化碳排放量”，当然“可再生能源也能达到同样的效果”。但里巴斯预言，如果完全依赖可再生能源，美国终有一天会出现电力供不应求的局面。
“要摆脱化石燃料、摆脱温室气体排放，解决之道是将核能、可再生能源和其他能源都囊括进来，包括提供调峰电源的燃气涡轮机等。”里巴斯总结道。
但冈德森驳斥了核能的贡献，认为它太过昂贵且见效缓慢，即便美国可以批准并负担新反应堆的建设，那至少也要等到2023年才能并网发电。他主张以电池和蓄电取代核能的位置。
冈德森直言：“关键点是现在。要想削减进入大气的二氧化碳排放量，有些事情是可以立刻实施的：我们知道如何给建筑隔热，知道如何给它们安上双层和三层玻璃的窗户。我们知道如何建造风车、安装太阳能电池。这些都是近在眼前的。我们不用投资50万亿美元，然后等它在15年后见效。可再生能源发电只是解决方案的其中一半。另一半是蓄电。”
（来源：《福布斯》，文章有删节、标题有改动）
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
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