特斯拉的 Powerwall 對電網的真正意義是什麼?

特斯拉的 Powerwall 是美國家用儲能市場首個認真的參與者,但不要指望它會一夜之間釋放太陽能或扼殺公用事業公司。

加入我們的科學愛好者社群!

本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點


本月初,特斯拉宣佈了其新的 Powerwall,這是一個旨在懸掛在家中或車庫的家用電池系統。自從宣佈以來,關於這個新裝置的熱議爆炸式增長,有些人已經宣佈特斯拉戰勝了化石燃料和公用事業公司。在這篇文章中,我將介紹 Powerwall,並討論為什麼你不應該指望它會釋放太陽能或扼殺公用事業公司,儘管炒作如此。

Powerwall 簡介

Powerwall 是一款壁掛式鋰離子電池組,旨在儲存來自電網或屋頂太陽能電池板的能量。該電池組的設計保持不引人注目,從牆壁到外殼的深度僅為 7 英寸。儘管外形纖薄,但該電池組最多可儲存 10 千瓦時的能量,足以滿足美國家庭約 10 小時的用電需求。此外,該裝置還包括自己的液體冷卻系統,以確保安全執行和長壽命。該裝置的保修期為 10 年。


關於支援科學新聞報道

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱,您將幫助確保關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。


有兩種型號可供選擇:一種是為備用應用設計的 10 千瓦時系統,價格為 3,500 美元,另一種是為日常迴圈設計的 7 千瓦時型號,價格為 3,000 美元。報價不包括逆變器或安裝費用,這兩者都可能很高。據報道,SolarCity 將提供 10 千瓦時系統,九年租賃起價為 5,000 美元,購買價為 7,140 美元——是特斯拉報價的兩倍多。

不僅僅用於太陽能

埃隆·馬斯克的 Powerwall 演示不僅僅是一次產品釋出會,它也是對特斯拉未來能源願景的推介:儲存在特斯拉品牌電池組中的太陽能。

雖然這個願景肯定很有吸引力,但事實證明,第一批 Powerwall 不太可能用於儲存太陽能,因為今天將太陽能直接輸送到電網比儲存它在經濟上更有優勢。

大多數公用事業公司擁有太陽能電池板的客戶提供淨計量費率,即產生的太陽能基本上會抵消客戶的電錶讀數。如果有選擇是將太陽能輸送到公用事業公司,因為它產生了,還是將其儲存在您的 Powerwall 中,損失 10% 的能量以彌補效率低下,然後稍後將其輸送到公用事業公司,那麼顯而易見的選擇是將太陽能直接輸送到電網,而無需儲存。

埃隆·馬斯克自己的 SolarCity 的發言人喬納森·巴斯彭博社澄清了這一點,他說 SolarCity 不會提供 7 千瓦時的 Powerwall,因為由於現有的淨計量法規,每天儲存太陽能“實際上沒有經濟意義”。

Powerwall 為擁有太陽能電池板的客戶提供的確實是在停電期間能夠利用自己的太陽能發電。如今,太陽能電池板通常必須在停電期間完全與電網斷開連線,使客戶斷電。Powerwall 改變了這一點,它充當太陽能電池板供應的電力和家庭電力需求之間的緩衝,以便在停電期間提供穩定可靠的電力。值得注意的是,典型的美國家庭每年只經歷一到兩次停電,因此 Powerwall 的可靠性優勢是否會超過其成本值得懷疑。

Powerwall 實際上每天可能會做的一件事是為具有分時電價的客戶降低電費,分時電價的白天和晚上電價高於晚上。Powerwall 將在晚上電價最低時儲存能量,然後在下午晚些時候和晚上電價通常最高時放電。其效果將是減少客戶在高峰時段的淨能源使用量和電費。

即使對於這些客戶,Powerwall 也將優先在晚上儲存能量,因此它可能不會捕獲來自屋頂太陽能電池板的能量。相反,它將增加對廉價夜間發電的需求,這在美國大部分地區主要是煤炭。

不要拋棄公用事業公司

隨著 Powerwall 的宣佈,一些人預測了完全由自己的屋頂太陽能電池板和電池系統供電的獨立電網住宅的興起。Powerwall 是否預示著傳統公用事業公司的末日?不完全是。我們始終需要他們的電線,但對他們的能源的需求會越來越少。

最近發表在《能源政策》雜誌上的論文《離開電網:一種雄心還是一種真實的選擇?》從住宅客戶的角度考察了在各種情況下(包括各種技術成本、光伏電池系統規模、消費者電力負荷以及公用事業關稅/激勵措施)放棄公用事業公司的決定。在考慮的所有情況下,與電網保持連線都能為消費者帶來更低的成本、更高的可靠性和更大的便利性。

這一切都歸結為一種兩難的局面。如果房主沒有足夠的太陽能電池板和電池來滿足他們一年 365 天的用電需求,他們就會出於可靠性的目的而希望與公用事業公司保持連線。如果房主確實有足夠的太陽能和電池來滿足他們所有的需求,他們仍然寧願與電網保持連線,以便將任何多餘的太陽能出售給公用事業公司,而不是浪費掉。因此,不要指望會出現大規模的公用事業公司客戶流失。

雖然公用事業客戶仍然希望將他們連線到更廣泛電網的電線,但他們對公用事業公司產生的電力能源的需求將會越來越少。這一事實使得公用事業公司難以覆蓋成本,公用事業公司傳統上使用銷售能源的收入來支付電錶、電線、電杆、變壓器和其他電力輸送成本。

為了應對正在轉型的電力系統,公用事業公司將不得不轉向能源服務模式,這種模式提供電網連線,不僅可以輸送能源,還可以從客戶那裡購買能源和其他服務。公用事業公司是普通房主和更廣泛的電網之間唯一的橋樑,因此他們的電線將有市場——他們只需要找到一種向客戶收費的方式來支付這些費用。

未來的一絲火花

雖然 Powerwall 目前還不是太陽能或公用事業公司的遊戲規則改變者,但它無疑激發了特斯拉龐大的粉絲群以及許多以前可能不知道在家用電池系統中儲存能量這一概念的人的興奮。似乎一夜之間,Powerwall 將家用電池系統的想法從遙遠的未來可能性轉變為一個非常現實的問題,這將由立法者、監管機構和其他決策者進行辯論。我預計,一旦它開始的對話得到解決,並且存在一個市場框架,可以利用家用電池系統和其他分散式資源,以最大限度地發揮它們對更廣泛電網的價值,並最大限度地利用可再生能源,Powerwall 的真正影響就會顯現出來。

Robert Fares is a AAAS Science and Technology Policy Fellow at the U.S. Department of Energy Building Technologies Office. The views expressed are his own and do not necessarily reflect the views of the U.S. Department of Energy.

More by Robert Fares
© .