鉅大LARGE | 點擊量：1333次 | 2021年10月26日
特斯拉家用儲能電池：或在我國遇冷 挑戰(zhàn)與機遇并存
特斯拉的電池廠的最大問題在于戰(zhàn)略，而非技術(shù)。畢竟，實驗室里的創(chuàng)新和實用產(chǎn)品不是一回事。一切都還未塵埃落定，在科技市場，先面世或許可以獲得一定的市場份額，但是，決定勝負(fù)的還是最終產(chǎn)品的性能。
當(dāng)?shù)貢r間四月三十日，特斯拉為其新品公布會發(fā)出了極為“特別”的邀請函——邀請函上只有一個類似于白盒子的輪廓，并帶有“消失的部分(themissingpiece)”一行標(biāo)語。
此舉讓外界猜測不斷。隨后，科技界的傳奇人物、特斯拉CEO埃隆·馬斯克(ElonMusk)在活動中揭開了謎底——他搬來了一臺白色的“大冰箱”，上面寫著“TESLA”(特斯拉)。不過，這可不是一個靠電動汽車“吃飯”的附屬品，它是既可被掛在墻壁上，也可與電動汽車匹配的家用儲能電池“Powerwall”。
這臺“大冰箱”面世之后，贊嘆聲和質(zhì)疑聲也隨之而來。有人感嘆，這將是特斯拉的又一顛覆性產(chǎn)品；也有觀點質(zhì)疑，這臺售價3000美元起的家用太陽能儲電電池組，有關(guān)我國市場來說，價值并沒有那么大。
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值得一提的是，記者獲悉，今年一月，富士色素株式會社(并非富士子公司)就已宣布，在鋁空氣電池技術(shù)上取得重大突破。這個產(chǎn)品與特斯拉即將量產(chǎn)的鋰聚電池相比，鋁空氣電池的理論容量多出40倍以上。而且富士色素表示，將在今年年底前實現(xiàn)商業(yè)化。
業(yè)內(nèi)人士直言，假如富士色素株式會社的產(chǎn)品按時推廣，就意味著斥資50億美元、定于2016年投產(chǎn)的特斯拉超級電池廠可能未開張就已過時。
何為“能量墻”
要研究特斯拉的新產(chǎn)品到底過不過時，首先得弄清Powerwall究竟是什么？
具體來說，Powerwall猶如在家安裝的一塊巨型電池，用戶可以用它將清潔能源所供給的電量保存起來，從而輔助家用電網(wǎng)。
當(dāng)然，最重要的是，Powerwall可被安裝到車庫中直接為特斯拉充電。在容量方面，特斯拉供應(yīng)了兩種版本：一是專為普通用戶設(shè)計使用的10千瓦時大容量版，另外一種是功率為7千瓦時的版本。相對前者，這一款更適合家有太陽能供電系統(tǒng)的家庭。據(jù)悉，Powerwall在使用時可供應(yīng)2千瓦至3千瓦的最大功率，正常日用并無問題。總而言之，Powerwall就像它的名字相同，可以被掛在墻上，成為家庭電力來源，所以業(yè)內(nèi)俗稱“能量墻”。
對此，有專業(yè)人士普及，能量墻的電力來自于不同渠道，既可以是太陽能，也可以是電網(wǎng)或者特斯拉ModelS電動汽車。它既可以在電價低的時候作為儲能、電價高時供應(yīng)電力并節(jié)省電費，也可以在停電時應(yīng)急用。假如把能量墻里面的鋰離子電池取出來串聯(lián)在一起，便可作為能量包，供工商業(yè)直接使用。
齊魯證券分析師沈成在接受媒體采訪時表示，能量墻是一種儲能技術(shù)。目前，該技術(shù)重要分為幾類：物理儲能(抽水儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能)、化學(xué)儲能(鋰離子電池、鉛酸電池、液流電池、鈉硫電池)，以及其他儲能(超級電容器、燃料動力鋰電池)。其中，以鋰離子電池為代表的化學(xué)儲能具有建設(shè)周期短、運營成本低、對環(huán)境負(fù)面影響小、不受地理條件限制等優(yōu)點，適用于電網(wǎng)的儲能應(yīng)用。因此，逐漸成為儲能的首選方法。而且在電動汽車大規(guī)模推廣后，各類配件成本也有望下降，推進(jìn)了鋰離子電池在儲能方面的降價。
然而，作為儲能裝置，能量墻與ModelS的差別并不大：同類電池管理系統(tǒng)、技術(shù)和架構(gòu)，不同的是，前者分為10千瓦時、7千瓦時等更小的容量，售價分別為2.17萬元人民幣(約合3500美元)和1.86萬元人民幣(約合3000美元)，比后者劃算許多。另有外媒引述穆迪今年一月公布的報告稱，目前電池投資成本已接近500到600美元/千瓦時，因此上述報價并不算太貴。
事實上，除了特斯拉汽車外，馬斯克還有一家名為“Solarcity”的公司，專門供應(yīng)光伏服務(wù)，包括光伏系統(tǒng)安裝、光伏租賃以及電力購買協(xié)議(PPA)業(yè)務(wù)。其曾提出，到2017年將發(fā)展100萬用戶，即擁有總計60億美元的合同。2013年十二月，Solarcity推出了一種名為DemandLogic的儲能系統(tǒng)服務(wù)，該服務(wù)用于補充發(fā)電設(shè)備的儲能方法，也使用特斯拉電池技術(shù)。但是，DemandLogic儲能電池的價格在當(dāng)時并不便宜，而且特斯拉一直希望推出一個家庭可以接受的新電池。如今，能量墻的出現(xiàn)，就可以很好地配合Solarcity在美國的全新家庭儲能戰(zhàn)略。
“從這些條件和性能來看，這是一項顛覆性的產(chǎn)品。”新能源技術(shù)研究員陳浩在接受記者采訪時表示，單從概念層面上看，這項產(chǎn)品讓未來居民用電逐步脫離了傳統(tǒng)的發(fā)電站，讓可循環(huán)的新能源成為人類生活主流，是一項科技創(chuàng)新。
或在我國遇冷
與其說這是一項科技創(chuàng)新，倒不如說馬斯克的野心早已盯上新能源市場。事實上，早在數(shù)年前，馬斯克就已經(jīng)在籌劃做這樣的儲能電池了，因此，Powerwall的推出并沒有讓業(yè)界感到特別意外。
媒體分析稱，馬斯克的能源戰(zhàn)略證明，他已經(jīng)不拘泥于光伏電站、電動汽車等領(lǐng)域，而是要構(gòu)建一個更為龐大的能源生態(tài)鏈。
一位專業(yè)人士舉例說明，“假設(shè)白天你用了1千瓦時的電，但家里的小電站發(fā)了10千瓦時，那么9千瓦時就可以用能量墻儲存下來，并在晚上給你的電冰箱、電視、電腦以及電動熱水器、空調(diào)供電。”由于美國的家用電費比較貴，加上每年電費的漲幅預(yù)期可能在10%到30%之間。因此，能量墻與Solarcity所構(gòu)建的小電站模式，將會給居民節(jié)省不少電費，這也是為何Solarcity一直在美國有較高估值的原因所在。
而如今，特斯拉將發(fā)展目標(biāo)放在了潛力巨大的我國市場。該公司對外表示，能量墻將于今年夏季正式發(fā)售，目前接受預(yù)訂，明年可能登陸我國市場。
然而，相比特斯拉的樂觀，更多人有關(guān)這樣的發(fā)展戰(zhàn)略提出質(zhì)疑。他們認(rèn)為，這樣的“市場價值”是有地域劃分的。
一家我國媒體就報道稱，“在我國，儲能產(chǎn)品的售價還是偏貴。裝一套儲能系統(tǒng)要比單純裝一個電站貴出50%，甚至更多?！蹦壳?，用儲能產(chǎn)品的還重要是偏遠(yuǎn)山區(qū)和海島等地。而且在我國，家用電費與使用光伏發(fā)電的差價也不如美國那么大。有關(guān)一般家庭用戶來說，吸引力明顯不足。除非家用發(fā)電可以享有一定的優(yōu)惠政策和更多的補貼，這樣我國的家用儲能和電站產(chǎn)品才可能全面發(fā)展。
我國能源網(wǎng)首席信息官韓曉平也表示，這款產(chǎn)品重要針對的是美國市場。美國部分地區(qū)自然災(zāi)害較多，停電經(jīng)常發(fā)生。而且，很多美國人住在獨立房屋中，每日用電量也比較大，能量墻的價格有關(guān)美國家庭來說并不貴，與分布式的太陽能發(fā)電系統(tǒng)可以很好地結(jié)合。
“相比之下，我國城市家庭則不太適合。”韓曉平說，而我國農(nóng)村也可以通過合作機制，建立小的分布式電站，減少對外部的供電需求。一方面可以減少電力遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膿p失，一方面間接減少排放。所以特斯拉電池組在我國的需求并沒有想象中的那么大。
“畢竟3000美元的電池有關(guān)大部分我國家庭來說，并不劃算?！辟Y深家電分析師劉步塵告訴記者，目前，停電在我國城市已經(jīng)成為小概率事件，蓄能電池顯然是無法普及的，而且價格方面也會讓我國消費者對其“性價比”出現(xiàn)疑慮。
戰(zhàn)略決定一切
除了在我國市場的發(fā)展受到外界質(zhì)疑，全球電池技術(shù)的迅速發(fā)展，也給特斯拉設(shè)在美國內(nèi)華達(dá)州的超級電池廠(Gigafactory)籠上一片陰云。
盡管新技術(shù)面對諸多障礙，但假如5年內(nèi)市面上出現(xiàn)既實用又遠(yuǎn)好于現(xiàn)有產(chǎn)品的電池，特斯拉斥資50億美元新建的鋰離子聚合物電池廠就可能變成巨大負(fù)擔(dān)。
這并非空穴來風(fēng)。事實上，今年一月，富士色素株式會社就宣布，已在鋁空氣電池技術(shù)上取得重大突破。與特斯拉即將量產(chǎn)的鋰聚電池相比，鋁空氣電池理論容量多出40倍以上。而且富士色素表示，將在今年年底前實現(xiàn)項目商業(yè)化。這意味著，定于2016年投產(chǎn)的特斯拉超級電池廠可能從一開始就處于落后位置，而該廠預(yù)計還要7至10年才能達(dá)到設(shè)計產(chǎn)量并收回成本。
據(jù)財富中文網(wǎng)報道指出，在電池領(lǐng)域，創(chuàng)新遵循的規(guī)律基本一致：電池都有陰極和陽極，靠陰陽極之間的電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)出現(xiàn)電流。鋁空氣電池以水為電解質(zhì)，通過氧氣和鋁的反應(yīng)出現(xiàn)電流。標(biāo)準(zhǔn)的鋁—空氣反應(yīng)會消耗鋁陽極，因此必須替換陽極，并不能簡單充電了事。
而富士色素表示，通過在關(guān)鍵位置放置陶瓷和碳精片隔層，即可抑制腐蝕和副產(chǎn)品，這樣鋁空氣電池只需加水就能多次充電。
對此，美國西北大學(xué)材料科學(xué)和工程學(xué)教授馬克·赫爾薩姆認(rèn)為，假如富士色素真能完成鋁空氣電池的商業(yè)化，那就“非常了不起”。不過，他認(rèn)為，還有一些問題沒有解決，比如鋁空氣電池的體積在使用過程中會縮小，可能出現(xiàn)破裂，因此很難集成到無法容錯的汽車系統(tǒng)中。
財富中文網(wǎng)援引的一封電子郵件也顯現(xiàn)出，富士色素的預(yù)期并不像其公司通告中所說的那樣容易達(dá)到。富士色素鋁空氣電池項目首席研究員森亮平在給財富中文網(wǎng)的郵件中寫到：“我們?nèi)蕴幱陂_發(fā)階段，近期內(nèi)可能大規(guī)模生產(chǎn)。”措辭中充滿了謹(jǐn)慎與不肯定。
即便如此，特斯拉也不能因此放松警惕，因為苦心鉆研先進(jìn)電池技術(shù)的并不只有富士色素一家。以色列公司Phinergy也在追尋鋁空氣電池夢。美國初創(chuàng)公司PathionandSakti3則著眼于更激進(jìn)的創(chuàng)新，他們的想法是用陶瓷或水晶代替液態(tài)電解質(zhì)，制造固態(tài)電池。該公司已成功展示了一種新電池，能量密度為每升1000瓦時，一旦啟用可將特斯拉的行駛里程新增一倍以上。PathionandSakti3的首席執(zhí)行官邁克爾·利德爾預(yù)計，固態(tài)電池技術(shù)可在兩年內(nèi)投放市場。
當(dāng)然，特斯拉的電池廠重要任務(wù)不是生產(chǎn)最先進(jìn)的電池，而是采用現(xiàn)有技術(shù)并通過量產(chǎn)來降低成本。特斯拉理想的電動汽車售價為3.5萬美元。在降低成本方面，鋁空氣電池和固態(tài)電池都有潛在優(yōu)勢。而鋁比鋰便宜得多，固態(tài)電池則可以像計算機芯片相同“壓制”出來，比起鋰聚電池生產(chǎn)所需的金屬分層和軋制工藝效率高多了。
說到底，特斯拉的電池廠長期維繼的最大問題在于戰(zhàn)略，而非技術(shù)。畢竟，實驗室里的創(chuàng)新和實用產(chǎn)品不是一回事。正如PathionandSakti3首席執(zhí)行官邁克爾·利德爾所言，電池研究處于“零敲碎打”的狀態(tài)，實際推進(jìn)有限。許多初創(chuàng)公司和研究人員都可以制造出更好的陰極、陽極或者電解質(zhì)，但三者得完美結(jié)合才能成為電池。一直以來，很少有資金用在結(jié)合三者并進(jìn)行大規(guī)模量產(chǎn)方面。
而有關(guān)特斯拉的電池可能“過時”一說，陳浩持否認(rèn)態(tài)度。他認(rèn)為，這不過是外界的揣測，“一切都還未塵埃落定，在科技市場，你先面世或許可以獲得一定的市場份額。但是，決定勝負(fù)的還是最終產(chǎn)品的性能?！?/p>
在陳浩看來，稱霸電動汽車市場的特斯拉不會讓自己處于“被動”和“被過時的”的境地。
更多機遇并存
雖然外界有關(guān)特斯拉新電池的議論不斷，但是一些專業(yè)人士對其未來市場還是保持了樂觀的態(tài)度。
有媒體指出，特斯拉可以選擇改進(jìn)超級電池廠的鋰聚電池。新加坡南洋理工大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出可快速充電的二氧化鈦陽極；馬克·赫爾薩姆在西北大學(xué)的團(tuán)隊則通過加入石墨烯等材料，將鋰聚電池陽極的失電子能力提高了一倍。盡管陰極方面已經(jīng)落后，但特斯拉整合新材料應(yīng)該不用徹底革新鋰聚電池生產(chǎn)工藝。
然而，據(jù)咨詢公司NextEnergy負(fù)責(zé)工業(yè)及創(chuàng)新發(fā)展的副總裁丹·拉多姆斯基介紹，對特斯拉來說，新出現(xiàn)的創(chuàng)新調(diào)整會非常困難，“這就與從盒式錄像帶轉(zhuǎn)向光盤差不多，會改變整個供應(yīng)鏈?！?/p>
不過，一些國家新能源政策的出臺或許會對特斯拉Powerwall的普及運用有著積極的推動用途。
沈成就指出，2013年起，國外陸續(xù)出臺了儲能政策：德國于2013年五月公布執(zhí)行《支持分布式光伏儲能的新政》；2013年十月，美國加州公共事業(yè)委員會(CPUC)也通過了“儲能采購框架和設(shè)計項目”，確立了三大公共事業(yè)公司到2020年將完成1.325GW儲能采購的目標(biāo)。
值得一提的是，國務(wù)院辦公廳2014年十一月印發(fā)的《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014-2020年)》首次將儲能列入9個重點創(chuàng)新領(lǐng)域之一，儲能的戰(zhàn)略地位逐步提升。中共中央和國務(wù)院聯(lián)合下發(fā)的《有關(guān)深化電力體制改革若干意見》中明確提到鼓勵儲能技術(shù)、信息技術(shù)的應(yīng)用來提高能源使用效率。與此同時，能源局2014年底首次委托專業(yè)機構(gòu)評估儲能產(chǎn)業(yè)，科技部也正在研究如何將儲能列入“十三五”規(guī)劃。
沈成認(rèn)為，儲能產(chǎn)品的前景很廣闊：一方面，儲能技術(shù)配合的是光伏發(fā)電，這類發(fā)電的特點是“白天有、晚上無”，儲能有利于更好地調(diào)配電量；其次，光伏與風(fēng)電等屬于間歇性的電源。當(dāng)其發(fā)電占比較高時，會對電網(wǎng)造成一定的沖擊(如德國光伏發(fā)電裝機容量約占德國電力總裝機容量的21.5%)，所以要用到儲能；第三，在能源互聯(lián)網(wǎng)中，可再生能源與分布式能源會大量介入，而且微網(wǎng)和電動汽車也會普及，儲能技術(shù)也是協(xié)調(diào)上述應(yīng)用的重要一環(huán)。
陳浩對本報記者表示，如今汽車行業(yè)的需求也許會成為特斯拉的優(yōu)勢。由于高溫和低溫對電池性能的影響很大，相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)然也很嚴(yán)格。而目前新技術(shù)生產(chǎn)的各類電池，要市場的長時間檢測。有關(guān)有電動汽車的特斯拉來說，他們的電池性能應(yīng)該更契合未來的電動汽車。
“我們了解，隨著凱迪拉克和寶馬等重要汽車廠商更積極開拓電動汽車市場，汽車市場的局面已經(jīng)改變，電池技術(shù)已成關(guān)鍵競爭點?！标惡普J(rèn)為，電池領(lǐng)域正飛速革新，未來有關(guān)馬斯克來說，是極具挑戰(zhàn)的，但是不可否認(rèn)的是，更多機遇并存。
