能量墙与家庭电厂

作者: 阮一峰

日期: 2015年6月 2日

去年下半年,《财新周刊》缺一个专栏作者,问我写不写。

我就写了,到现在也有八、九篇文章了。大多数时候,搜索枯肠,还是写得不满意。因为从来没写过,也不知道如何在1500+字里,向大众介绍技术问题。

下面这篇是上周写的,自我感觉写得还行,就贴过来跟大家分享。

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能量墙与家庭电厂

作者:阮一峰

(原载2015年6月1日的《财新周刊》

今年五一节,有一件重大的科技新闻。国内正好是假期,并没有得到足够报道。

那天晚上,特斯拉汽车发布了一个重量级的新产品。事前大家猜测,可能是一款新型号的电动汽车,但是出人意料,发布的是一款充电电池,就是笔记本、手机里面的那种电池,但是体积大了10000倍,可以为整个家庭充电,特斯拉将这款产品命名为"能量墙"(powerwall)。

能量墙的大小跟一个储物架差不多,长130厘米,宽86厘米,高18厘米,放在家里确实有点像一堵墙。它有两个型号,分别能储存10度电和7度电,价格是2.17万元人民币(3500美元)和1.86万元人民币(3000美元),属于有史以来最便宜的工业级电池,只相当于现在市场上同级别产品的价格的一个零头。特斯拉同时还宣布,后续将推出商用级别的、储存100度电的"能量包"(Powerpack),内置10个一组的能量墙。

你可能会问,就算价格比以前大大降低,但是家庭购买一个这样的巨型电池,有什么用呢?难道真有人会用它来供电?花了2万元,只能供应10度电啊。

首先,供电不稳定的边远地区、高山、小岛,需要这种电池。不过,这属于特殊需求。

对于大众用途来说,很容易想到的就是峰谷电的电价差。

由于电厂无法储存电能,很多城市实行峰谷电制度,低谷时段的电价更便宜,鼓励人们在那个时段用电。以上海的居民电价为例,峰时段最高为每度0.977元,谷时段为0.487元,每度电有4毛9分的差价。如果使用能量墙,每天晚上充电,白天用电,那么10度电可以节省4.9元电费,连续用上13年,可以收回能量墙的投资。

喔,13年那么漫长......(其实算一下投资回报率,你会发现它没听上去那么差,已经超过了7%了)

能量墙的真正前景,在于分布式发电。也就是说,如果家庭采用太阳能或者风能发电,就需要有地方来储存电能,这时能量墙就能派上用处了。

家庭的太阳能发电,是政府鼓励的方向,所以会有补贴。根据2013年7月的《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》,目前光伏发电每度电有0.42元国家补贴。此外,各地还有地方补贴,上海市是每度电0.40元,两者相加就是0.82元。我的一个同事投资4万元,在屋顶装了5千瓦的太阳能板,平均一天可以发电15度,这就等于每天什么也不做,就可以从政府拿到12.30元,一年下来就是4000多元。

太阳能发电依赖光照,晚上不能发,阴雨天也效果不好。如果没有电池,就不能储存电能,晚上就没电了,所以还是依赖外部电网。"能量墙"的诞生,意味着个人完全有可能摆脱电网,建立电能自给自足的住宅,即真正意义上的"家庭电厂"。

让我们来算一笔帐,如果一个家庭平均每天用电20度,一个月是600度,根据上海的价格,一年的电费大约6600元。现在,这个家庭建立一个"家庭电厂",采用的设备是10千瓦光伏板和2块能量墙,总投资大概在12万元左右。从此,不仅不用付电费,还能从政府拿太阳能发电的补贴,一年至少7、8千。如果自用有余,可以把多余的电卖给电网,就又多一笔卖电的收入。这样算下来,一年的收益至少就是1.5万元,不超过8年就可以收回投资(投资收益率高达12.5%),此后每天都是净赚。

"家庭电厂"不仅经济上可行,又十分环保,而且由于自己控制了发电设备和电池,就可以玩很多花样,实现智能用电。举例来说,能量墙可以连上互联网,能通过手机或者笔记本远程控制,给哪个设备供电、什么时候供电、供多少电,都是可以指定的。而且,所有设备的用电记录都可以查到,毫不费力就能建立档案,用来做数据分析。

正因为如此,能量墙的市场反响极为热烈,特斯拉宣称不到一周,预订量已达3.8万个。商用的PowerPack预订量为2500个,相当于2.5万个能量墙。这个预定量已经超过了生产能力,预计要到明年上半年才能全部生产出来。

能量墙的出现,标志着一个"新发电时代"的来临。人类的主要能源现在还是化石燃料,不仅污染严重,而且属于不可再生能源,数量只会越用越少,价格只会越来越高。寻找替代能源是人类的当务之急。

核能虽然便宜又环保,但有放射性危险,核废料的处置更是令人头痛。太阳能和风能,虽然取之不竭用之不完,但是不稳定。一条有趣的新闻是,今年3月20日,欧洲有一次日全食,德国政府如临大敌,因为日食发生时,几分钟内全德国的光伏发电量会瞬间下滑,而日食过后,又会在短短几分钟内迅速上升,对整个电网安全和稳定带来巨大挑战。

能量墙能够解决这个问题,储存电能,普及绿色发电,推动分布式的家庭电厂,让以火电厂为代表的集中发电模式走进历史。

(完)