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Powerwall进入中国面临的两大难题

日期:2017-04-12    来源:高工锂电网

国际太阳能光伏网

2017
04/12
09:13
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关键词: Powerwall LFP电池 动力电池 太阳能分析

Tesla宣称2016年Powerwall要进入中国市场,那么Powerwall能否在国内获得大规模应用?笔者看来,Powerwall进入中国还面临以下几个难题:

首先国情和消费观念的问题。欧洲和北美有相当比例的家庭住的是独门独户的House或者联排Town House,光伏智能屋顶的普及率也比较高,而且对供暖和能耗的要求普遍比较高,加上欧美普遍较高的环保意思,Powerwall在欧美应该会有不小的市场。

而日本的情况则跟欧美有较大差异,日本是个自然灾害频发的国家,比如地震、海啸这样的自然灾害往往伴随着电网的破坏,因此日本非常重视家庭和社区的应急能源供应。经过数十年的发展,目前日本在家庭式储能方面比较成熟的解决方案主要有燃料电池(PEMFC/SOFC)热电联供、镍氢电池和锂离子电池组储能这么几种。

此外,Nissan和Toyota还分别演示过利用Leaf纯电动汽车和Miria燃料电池电动汽车在应急情况下给家庭供电的解决方案。而大型钠硫电池用于社区和单位储能则在日本已经有多年发展,拥有比较成熟的使用和维护经验。

笔者个人认为,类似Powerwall这样的产品在日本会有市场,但可能不会形成绝对主流。而中国的国情和日本以及欧美有很大的差异,我国有经济实力安装类似Powerwall家庭式储能系统的中产/富裕城市家庭绝大多数居住在中层/高层/超高层公寓楼里面,而广大农村家庭的经济实力相对有限。国情(居住面积和环境)以及文化(环保/危机意识)上的差异,使得国内分布式储能市场的发展必然是随着人们环保意识的逐渐增强而缓慢地发展起来。

其次是成本和政策的问题。10KW的Powerwall售价为3500美元,那么单位能量成本是$350/KW。而据美国能源部(DOE)的计算,要使能量存储系统具有商业竞争力成本不能超过$150/KW ,因此价格仍然是大面积推广的制约因素之一。如果简单计算中国城市家庭每月的用电量和电价,那么显然Powerwall目前在中国是不合算的。

而对于大多是中国农村家庭而言,3000多美元的电池再加上一套光伏电池智能屋顶系统,价格仍显昂贵。Tesla的自发电+电池存储的模式在电力波峰波谷有价差的欧美国家可以吸引到不少用户。但是,中国目前的峰谷差价还不是很成熟,针对普通居民用户也没有专门的补贴,削峰填谷实际操作起来仍然有诸多实际困难,普通家庭用户依然缺乏购买动力和使用热情。

在笔者看来,如果将来类似Powerwall这样的设备在更大范围普及,那么问题的实质就是未来社会的能源模式问题,也就是大电网还是微电网的问题。事实上,廉价的太阳能光伏电池板或者其它可再生能源方式与强劲的储能电池组组合起来的微电网,足以让任何国家公营或者私营电网部门感到恐慌。如果这个模式成功运行的话,那么像十年前手机迅速替代固定电话,部分企业乃至一个行业衰落/新生的历史剧就会重演。

在笔者个人看来,未来电网的运营模式有可能是超大型骨干电网和分布式微电网的结合体,只是电网公司的运营规模和模式会发生很大的改变。从这个角度而言,分布式储能的市场前景无疑将是很广阔的,当然这很大程度上取决于政府的政策导向和相关央企的态度。

Powerwall采用的电池,Tesla已经透露仍然是NCA18650电池。这就再次说明储能电池的选择将是多元化的,而并非像国内有些同仁认为的那样储能领域非磷酸铁锂电池莫属。如果采用LFP电池的话,Powerwall的体积几乎要增大一倍,对Tesla而言这显然不够cool更不够逼格。在笔者看来,Tesla在Powerwall上采用NCA18650电池,也是为了将储能和其它新能源产业(比如电动汽车和Solar City等)结合起来从而降低Tesla的Gigafactory整体运营风险。

在笔者看来,磷酸铁锂电池大规模用于储能领域主要存在两个方面的困难。首先是目前LFP电池目前的性价比还不能跟铅酸竞争,比如铅酸的出厂价大概在0.5-0.6元/Wh,而国内质量较好的LFP电池目前的出厂价普遍在1.2 元/Wh以上。

降低电池生产成本不是不能实现,而是因为就目前的技术水平而言,还很难在保证池品质和一致性的前提条件下较大幅度地降低成本,这不仅仅只是降低LFP材料生产成本的问题,而是一个系统工程需要方方面面的技术进步。在笔者看来,LFP储能电池不可能也不需要降低到跟铅酸电池相近的成本,当全寿命的综合使用成本下降到一个市场可以接受的程度,锂离子储能电池市场就会兴起。

另外一个突出的问题就是LFP电池在技术上仍然有待改进提升。比如电池的一致性问题在兆瓦级成组以后将非常突出,严重降低使用寿命并且带来安全隐患,另外LFP电池高温浮充性能是一个很大的挑战。目前国内的LFP储能电池基本上都是直接延用动力电池的设计和生产模式,正如笔者之前指出的,储能电池的要求和动力电池有较大差别,必须针对性地开发出合适的LFP正极材料和与之配套的匀浆、涂覆、极片和电芯设计的一些列生产工艺。而这些问题,目前并没有引起国内厂家的重视。

于是,我们看到的是按照动力电池标准生产出来的“储能电池”在实际的示范使用中问题频出。根据LFP电池在成本和技术方面的进步,笔者乐观的预计,LFP电池在储能领域展开大规模的商业化应用,恐怕还需要五年左右的时间。

为了进一步降低电池的综合使用成本,有不少公司目前都在专注于退役动力电池的梯度开发用于储能领域的商机。在笔者看来,这个思路的出发点是好的,但是要充分考虑到旧电池的安全性问题以及电池标准的问题。锂离子电池在使用之后,由于多方面的原因会改变负极的容量过剩,导致负极储锂容量的不足负极析锂的可能性大增,而金属锂是导致锂电安全性问题的罪魁祸首。这些问题对于大容量动力电池尤其严重,即便采用BMS也不能从根本上解决这个问题。

这就意味着,旧电池的安全性问题会比新电池更加严重和突出!那么问题就来了:动力电池的寿命如何界定和监测?安全性和后续二次使用寿命等问题如何评价?相关的标准如何制订?综合考虑到这些现实问题,以及目前国产动力电池质量普遍低劣的现状,笔者个人不认为动力电池梯度开发在短期内具备实际可操作性。

总之,对于储能电池,笔者的观点是大众市场并不见得就是“蓝海”,小众领域也不一定就是“红海”,取决于公司的技术实力、市场把握和商业运作。储能领域的前途无疑是光明的,但仍然需要数年的发展才能形成真正意义上的商业化市场。笔者个人认为,在专注于国内市场的同时,部分有实力的企业不防将注意力投入到日本和欧美市场,充分利用国内LFP电池在性价比上的优势开拓新的商机。

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