20億個電力孤島=共享能源網路？

文前小議

Tesla希望通過powerwall來實現脫離大電網、打造一個個自給自足的家庭微電網的目標。但與此同時，我們看到，未來電網的運營模式很可能是超大型骨幹電網和分散式微電網的結合體。

在共享經濟不斷向上游生產推進的過程中，分散式微電網作為一個能源共享網路，真的可能從一個個「孤島」上誕生嗎？

20億個電力孤島=共享能源網路？

很難想像，在今天的矽谷，還有誰比Elon Musk更有名。SpaceX的火箭，超級高鐵，特斯拉……這位大名鼎鼎的鋼鐵俠原型先生，在玩轉互聯網、能源、航天之後，又推陳出新：

他做了一款充電寶。

話不多說，我們先看一段視頻。

特斯拉Powerwall發布會_騰訊視頻 https://v.qq.com/x/cover/a0153l3j23g/a0153l3j23g.html

特斯拉Powerwall發布會

現代人出門分分鐘離不開手機，充電寶也就成為背包中的常客。而Tesla推出的這款名為Powerwall的家用能源牆，可以說是一塊安裝在你房子里的大型充電寶。

別的不說，先看Powerwall的顏值——

不得不說確實很漂亮。

好皮囊下還藏著高技術。即使是完全不懂得電池技術的人，也知道這麼小的體積儲存10kWh、一塊可以滿足一家8小時的電量，已經非常厲害了。

天才的Elon Musk總是這麼超前，但弊端又在於太超前。他的think big常常讓我們又驚艷又疑惑——電力存儲？這是怎麼一回事？

作為有憂患意識的智慧人類，我們總是想儲備些什麼以備不時之需。電力存儲更是熱點關注對象，也是一個大問題。你會說，筆記本電池、智能手機、電動自行車，還有手機充電寶……

好吧，這麼說也沒錯。但傾心於Powerwall美貌的我們，決定和你一起聊聊電力存儲那些事兒。

有人或許會說，電力存儲有這麼麻煩嗎？電池的「一節更比六節強」不就是電力存儲嗎？

學過物理的我們知道，在現有的電能儲存方式中，除超導和超級電容是直接儲存電磁場能量外，其他都是將電能轉化為其他形式的的能量儲存的。

材料遇到瓶頸、成本居高不下、損耗嚴重、技術要求高，大規模的電力存儲總是由於各種問題而難以大規模實施。

這時，天才的Musk說，這一點也不cool！我們要利用「太陽能+電池」形成一個獨立的家庭小電網、脫離大電網。

於是Musk就在去年推出了文章開頭說到的這款革命性的能源產品——電池能量牆(Powerwall)，與太陽能電板整合成一套清潔、智能甚至獨立的家庭能源系統。這一超大號的「充電寶」在白天儲存多餘的太陽能發電，在晚上供應家用。

Tesla宣稱2016年Powerwall要進入中國市場，Musk也說：「20億個這電池的大號版，就能解決世界的能源問題。別認為20億是天文數字，人類能有20億輛車，為什麽不能有20億個電池呢？」但就目前而言，並沒有聽說有哪個地方能大規模應用。

Powerwall要進入中國，到底還面臨著哪些問題呢？

首先是國情和消費觀念的問題。

歐洲和北美有相當比例的家庭住的是獨門獨戶的House或者聯排Town House，光伏智能屋頂的普及率也比較高，而且對供暖和能耗的要求普遍比較高，加上歐美普遍較高的環保意識，Powerwall在歐美應該市場不小。

但是放眼寸土寸金的中國大地，再加上大量的農村家庭，3000多美元的電池配上一套光伏電池智能屋頂系統，價格過於昂貴。同時，Tesla的自發電+電池存儲的模式在電力波峰波谷有價差的歐美國家可以吸引到不少用戶。但是，中國目前的峰谷差價還不是很成熟，針對普通居民用戶也沒有專門的補貼，削峰填谷實際操作起來仍然有諸多實際困難，普通家庭用戶依然缺乏購買動力和使用熱情。

其次，問題在於「脫網」是否能夠實現。

有電網工程師表示，「在特斯拉的藍圖裡找不到大電網的位置。利用「太陽能+電池」形成一個獨立的家庭小電網、脫離大電網（「脫網」，Grid Defection）而獨立運行這一新概念正在慢慢成形。很多特斯拉的擁躉者認為一旦特斯拉的超級電池工廠（Gigafactory）建成後，電池製造成本將大幅下降，擺脫大電網這個第二次工業革命的陳舊產物將指日可待；作為一個大電網工程師，模模糊糊的直覺是脫網不太可能，但特斯拉網站上那被塗上灰色叉圈的電線塔確是清晰的印在腦海深處。」

經過計算，跟電網說再見之後，太陽能發電和居民用電的不匹配就必須完全由電池來平衡。如下圖所示，相比居民用電明顯的季節效應（夏季四個月用電量佔全年用電量的65%），太陽能發電的季節效應十分微弱，這意味著需要極大容量的年循環版電池來進行長期的電力電量平衡。這個結果也否定了業界原本很流行的一個假設：「太陽能+電池」脫網供電系統的瓶頸在遇到多個連續的陰雨天。

基於每小時的「電源-負荷」差額分析顯示，電池累計充放電的年高峰、低谷分別為1970度（充電）和 -700度（放電），這意味著在理想電池充電深度(SOC，0%～100%)的情況下，需要2670(1970+700)度容量的電池才能實現長期脫網運行。

據了解，在現實工況下一般電池的充電深度區間約在15%～90%，考慮這個約束後，電池的容量要求將上升到3600度。如果換算成特斯拉6.4度容量的日循環版Powerwall，需要花費約170萬美元安裝562個Powerwall才能滿足長期脫網運行的要求。根據官網公布的尺寸：86厘米（寬）×130厘米(高)，562個Powerwall占牆面積為628平方米，估計要裝滿十個房間牆壁。

在特斯拉的眼裡，電網好比固話、電池好比手機，用電池替代電網，實現固話時代從移動時代的跨越，是一次很自然的產業升級。但現實不一定如設想的那麼浪漫，這很可能是特斯拉的一廂情願。

雖然上述計算是基於完全脫網的極端情況，但是，如果不大幅度改變家庭用電方式，依靠「太陽能+電池」來脫離電網幾乎是不可能完成的任務。從另一個角度看，電網能滿足幾千萬個甚至幾億個家庭變化無常的用電需求，也可以稱之為一個超級「大電池」。

2007年1月9日，蘋果在推出第一代iPhone手機之後，將自己的公司名稱由Apple Computer Inc.簡化為Apple Inc.。至於原因，喬布斯引用了NHL名人堂冰球運動員Wayne Gretzky的話：「我只會滑到冰球即將達到的地方，而不是冰球曾經到過的地方。」

十年後的2017年2月1日，Tesla在其遞交的財務報告中，正式由Tesla Motors Inc.改名為Tesla Inc.。此舉也意味著，未來汽車將不再是特斯拉僅有的業務。

去年11月，Musk如願完成了特斯拉公司和SolarCity的合併。至此，馬斯克從創業之初就期望打造的兩大公司成形：SpaceX和特斯拉。完成收購之後的特斯拉，可以在自己品牌名下出售太陽能產品的同時，出售電池產品。並且能夠清晰明確的看出特斯拉的規劃：專註於生產新能源電動汽車的同時，還可以推出更多的新能源產品，並非局限於現有的Powerwall、Powerpack等等。

可以預見，

Gigafactory+SolarRoof+Powerwall，將成為Elon新能源帝國的三劍客。

我們認為，Powerwall是一次勇敢的嘗試，試著從大電網脫身打造家庭小電網。但仍然存在技術局限、模式不成熟等一系列問題。

如果將來類似Powerwall這樣的設備在更大範圍普及，那麼問題的實質就是未來社會的能源模式問題，也就是大電網還是微電網的問題。事實上，廉價的太陽能光伏電池板或者其它可再生能源方式與強勁的儲能電池組組合起來的微電網，足以對任何國家公營或者私營電網部門產生威脅。如果這個模式成功運行的話，那麼像十年前手機迅速替代固定電話，部分企業乃至一個行業衰落或者新生的歷史劇就會重演。

從電池技術的本質來看，Powerwall並沒有根本性突破。

不過它的電池管理、溫度控制，以及電池跟外部電網的互動，值得借鑒。

未來電網的運營模式有可能是超大型骨幹電網和分散式微電網的結合體，只是電網公司的運營規模和模式會發生很大的改變。從這個角度而言，分散式儲能的市場前景無疑將是很廣闊的，當然這很大程度上取決於政府的政策導向和相關央企的態度。就Tesla目前的情況來看，公司的其中一項可能的利好因素是Musk目前與特朗普的關係。Musk參與了多次特朗普與企業高管的會議，並積極接觸這位發誓將工作帶回美國的總統。很多人認為，馬斯克的態度可能會讓特斯拉在特朗普的新政改革中獲得一些優勢，這對目前財報並不理想的Tesla可能會是一個轉機。

Powerwall，是Tesla一次勇敢的嘗試。

嘗試之後，我們做出怎樣的選擇，這將是你的power。

powerwall的背後，是「美夢」還是「荊棘」，我們讓時間見證。

聲明

文中關於電網計算部分，引用節選自《【視點】特斯拉Powerwall低調停產 「光伏+儲能」離脫離電網還有多遠?》

原文鏈接：https://news.solarbe.com/201603/28/97061.html