十年后,,我們開燈關(guān)燈的場景,,與我們父輩甚至祖輩所處的時(shí)代也許并無二致,但其背后的供電系統(tǒng)將截然不同,。今天我們所使用的電力來自于大型集中式發(fā)電站,,但十年后,它可能來自你鄰居家的太陽能電池板,。這些電能存儲在你車庫里的大型電池中,,你下班回到家后即可使用。
輸電網(wǎng)絡(luò)建成至今已有一個(gè)多世紀(jì),,如今它正迎來有史以來最大的變革,。以往,電力生產(chǎn)和分發(fā)的控制權(quán)被電力公司牢牢掌控,,但未來它將分散到我們每一個(gè)人手中,。
這場變革波及甚廣,普通居民,、創(chuàng)業(yè)公司以及擁有數(shù)十年歷史的老牌電力公司都牽涉其中,。但要說到其中最具遠(yuǎn)見卓識,以及收益最多的,,還要數(shù)特斯拉的CEO埃隆·馬斯克,。除了大眾所熟知的特斯拉電動汽車,馬斯克還推出了太陽能屋頂發(fā)電系統(tǒng),,以及家庭儲能系統(tǒng)Powerwall,。
特斯拉家庭儲能系統(tǒng)Powerwall
在這場電力網(wǎng)絡(luò)的變革中,,馬斯克不過剛剛邁出了幾小步,但影響十分深遠(yuǎn),。他正在努力搭建一個(gè)“人人可以發(fā)電,,人人可以用電”,同時(shí)家家戶戶(甚至電力公司)擁有大型儲能電池的新型電力網(wǎng)絡(luò),。這些大型儲能電池可以在電力富余時(shí)存儲電能,,供電力緊張時(shí)使用。
太平洋煤氣電力公司的電網(wǎng)創(chuàng)新主管Vivek Narayanan對此描述道:“我們正在努力擺脫傳統(tǒng)的單向電力網(wǎng)絡(luò),,朝著未來電網(wǎng)進(jìn)發(fā),。”
“零緩沖”的電力網(wǎng)絡(luò)
通常我們會在汽車油箱里的油耗盡之前補(bǔ)充燃料,,但電力網(wǎng)絡(luò)的工作方式與此不同,。每年的不同季節(jié),每天的不同時(shí)段,,我們對于電力的需求都在不斷變化,。以英國為例,很多人會在肥皂劇《EastEnders》結(jié)束后燒開水泡茶,,導(dǎo)致電力需求激增,。電力運(yùn)營商必須隨時(shí)調(diào)整,以確保電力供應(yīng)與用戶的需求保持平衡,。
再以一個(gè)日常生活場景為例:很多人會在銀行賬戶中儲蓄,,以備不時(shí)之需;但電力運(yùn)營商并沒有這樣的“儲蓄賬戶”,面對電力需求的波動,,他們沒有任何緩沖余地,。而這正是替代能源的瓶頸所在。
煤電,、水力發(fā)電和核能發(fā)電通常能產(chǎn)生穩(wěn)定的電力輸出,,其他發(fā)電方式——比如越來越常見的天然氣發(fā)電,供電部門也可以在用電高峰期時(shí)開啟,,以保證電力供應(yīng),。但替代能源,尤其是太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電,,只有在有陽光和風(fēng)的情況下才能工作,。這就使得供需匹配難以實(shí)現(xiàn),晚上你下班回到家后正準(zhǔn)備開燈,,太陽能發(fā)電系統(tǒng)卻早已停止了工作,。
不久前,美國總統(tǒng)特朗普在白宮宣布退出《巴黎協(xié)定》,,引發(fā)軒然大波,。美國能源基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)踐總監(jiān)Jonathan Mir表示:“特朗普政府無視全球氣候變暖,,仍然試圖復(fù)興煤電,但天然氣價(jià)格暴跌已經(jīng)宣示了煤電時(shí)代的終結(jié),?!笨稍偕茉匆坏┳兊帽然茉窗l(fā)電更便宜,用新型電力取代煤電便是水到渠成的事情,。
儲能電池打破僵局
Eos儲能公司的首席執(zhí)行官M(fèi)ichael Oster指出:“我們今天使用的電力網(wǎng)絡(luò),,是以能滿足最極端的用電情況為標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的。如果我們擁有電力存儲系統(tǒng),,那么只需要建設(shè)能滿足平均用電需求的電力網(wǎng)絡(luò)就夠了,。”
電力存儲系統(tǒng)的問世將削弱傳統(tǒng)電力運(yùn)營商的重要性,。以特斯拉的Powerpack電力存儲系統(tǒng)為例,,它可以為數(shù)百戶人家提供足夠的電力。不過這些電力存儲系統(tǒng)并不便宜,。一個(gè)兆瓦級的Powerpack可以供750個(gè)家庭使用4小時(shí),,同時(shí)其成本也高達(dá)180萬美元。不過,,與升級傳輸線和其他設(shè)備的成本相比,,它們還是很便宜的。
太平洋煤氣電力公司在薩克拉門托以北50英里的一個(gè)變電站,,安裝了容量為2000千瓦時(shí)的電池,這塊電池足以供375個(gè)家庭使用4小時(shí),。2000千瓦時(shí)是一個(gè)什么概念呢?大致相當(dāng)于33輛雪佛蘭Bolt電動汽車,,或者36400臺13英寸MacBook Pro筆記本電腦的電池容量總和。
記者了解到,,還有兩個(gè)更大容量的Powerpack系統(tǒng)也已經(jīng)投入使用,。其中一個(gè)位于夏威夷,容量高達(dá)52兆瓦時(shí)——相當(dāng)于870輛雪佛蘭Bolt;另一個(gè)則位于南加利福尼亞州,,容量為80兆瓦時(shí)——相當(dāng)于1330雪佛蘭Bolt,。
特斯拉位于夏威夷考艾島的太陽能設(shè)施
特斯拉認(rèn)為,其電池工廠Gigafactory將在2018-2020年間實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),,屆時(shí)能將電池的成本再壓縮30%,。Mir指出,太陽能和風(fēng)能在價(jià)格下降后便開始流行開來,,電力存儲也將遵循同樣的規(guī)律,。
電網(wǎng)級的電力存儲系統(tǒng)對電力公司來說很有價(jià)值,但特斯拉志不在此,。它希望向家庭用戶銷售價(jià)值5500美元的Powerwall 2,,據(jù)特斯拉宣稱,,這樣一塊電池可以供普通兩居室家庭使用一整天。據(jù)雷鋒網(wǎng)了解,,如果將安裝費(fèi)用計(jì)算在內(nèi),,Powerwall 2的成本高達(dá)7000美元。
Mir認(rèn)為這樣的電池對大多數(shù)人來說并不經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,,難以在市場推廣,。Regulatory Assistance Project高級顧問吉姆·拉扎爾(Jim Lazar)認(rèn)為,儲能電池有用武之地,,但前提是它能變得更加便宜,。在美國,有許多由電力公司控制的熱水器和制冰空調(diào),,它們會在非高峰用電時(shí)段工作,。拉扎爾認(rèn)為,價(jià)值5500美元的Powerwall存儲的能量還沒有這些價(jià)值500美元的熱水器多,。
未來更加經(jīng)濟(jì)
不過,,隨著能源價(jià)格的變化,這一局面有可能發(fā)生變化,。
目前,,大多數(shù)屋頂太陽能電池板的用戶僅需要為超出產(chǎn)生部分的電力付費(fèi)——這種方案被稱作凈計(jì)量。這意味著,,如果你使用的電能與你家的太陽能電池產(chǎn)生的電能一樣多,,就無需支付任何費(fèi)用。這對消費(fèi)者來說自然是一樁好消息,,但電力公司可不這么認(rèn)為,。
美國已經(jīng)有40個(gè)州出臺了凈計(jì)量政策,但這導(dǎo)致了電力公司和太陽能用戶間的摩擦,。為了更好地調(diào)整用電高峰期的用電成本,,加州等地正在修改凈計(jì)量率和相關(guān)法規(guī)。
凈計(jì)量政策的廢除和調(diào)整可能會促使人們購買大型電池,,用于儲存家庭產(chǎn)生的電能,,供用電高峰時(shí)段使用。這一做法正變得越來越普遍,,最終可能會讓儲能電池更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,。南加利福尼亞州愛迪生先進(jìn)能源儲存集團(tuán)高級經(jīng)理Loic Gaillac預(yù)計(jì),如果凈計(jì)量率和相關(guān)法規(guī)發(fā)生變化,,家庭電力存儲將迎來爆發(fā)式增長,。
隨著數(shù)以百萬的家庭開始使用電力存儲系統(tǒng),傳統(tǒng)電力公司面臨著兩個(gè)選擇:要么主動適應(yīng),要么被時(shí)代淘汰,。拉扎爾指出,,“這種演變不可避免,同時(shí)也很必要,?!?/p>
當(dāng)然,電力網(wǎng)絡(luò)的變革之路也很坎坷,,但馬斯克這樣的企業(yè)家們正在奮力前行,。如今,太陽能屋頂和特斯拉電動汽車已經(jīng)走進(jìn)了我們的生活,,相信全新的電力網(wǎng)絡(luò)也已經(jīng)離我們不遠(yuǎn)了,。