第一情报 ---能源与环境

以特斯拉PowerWall开启家用储能系统之旅(一)

供稿人:肖巧琳  供稿时间:2018-4-12   关键字:PowerWall  特斯拉  储能  家用  能量墙  电力  系统架构  经济性  

一、特斯拉PowerWall引爆储能蓝海

特斯拉推出储能电池,意在构建特斯拉生态圈,尤其是POWER WALL成为“电动车-光伏屋顶-储能墙”这一离网系统能源战略的关键一环。2015年4月特斯拉推出家用储能电池能量墙(PowerWall),以及公用事业储能电池能量包(PowerBack)。能量墙为可充电的18650锂离子电池,产品容量包括7KWh和10KWh两种,而能量包则通过串并联方式可提供100千瓦时以上的容量。至5月8日,特斯拉声称已收到3.8万个能量墙和2500个能量包订单,其中1个能量包约10个能量墙,据测算二者合计订单总额约8亿美元,超出市场预期。2016年特斯拉宣布家用式储能电池Powerwall 10kwh型号产品因性价比低而停产。

表  特斯拉推出的家用储能电池PowerWall

类别

简介

产品图示

技术      

可充锂电池

产品规格及售价

10KWh,3500美元

7KWh,3000美元

电压

350-450V

输出功率

2KW(峰值3.3KW)

保质期

10年

适用温度

负20-43℃

重量

100Kg

产品尺寸

1300*860*180mm

 

二、PowerWall电力系统架构

PowerWall的主要组成部分为一块壁挂式、液冷、可充电的锂电池。据公司官网,一块标准PowerWall 储能电池的容量为6.4kWh,白天通过太阳能板存储的电能可以提供一个普通家庭的夜间用电量。7kWh和10kWh的PowerWall售价分别是3000和3500 美元,加上逆变器、电池管理系统(BMS)以及安装后费用合计约5000美元。电网级的PowerPack每千瓦时售价为250美元,且已包含逆变器和BMS。

表  PowerWall电力系统架构

部件

功能

太阳能电池板

有光照时将光能转换为电能,为PowerWall和住宅电力系统供电。

PoweWall储能电池

通过太阳能电池板或电网充电,智能调整住宅供电来源,缩减付费电能的消耗比例。

逆变器

逆变器将太阳能电池板,PowerWall和电网输出的直流电转换为交流电,供家庭照明系统和电器设备使用。

配电箱

逆变器将电力输送至住宅配电箱,统一为家庭供电。电网电能也能通过配电箱传送至逆变器,转换为直流电后为PowerWall充电。

备用配电箱及开关

为部分重要电器和插座额外布置一套供电线路,最大化利用太阳能,减少电费支出。

   

三、PowerWall经济性分析

以特斯拉提供的7度电,售价3000美金的PowerWall为例:从户用经济性角度来看,按照光伏板发电成本0,户用电成本1元计算峰谷价差,以一个7度电/天乘以365天的标准住户为模型测算,内部IRR(内部收益率)为4.4%,净现值都为负值。海外户用市场的实际电力价格低于1元/度,且该测算没有考虑光伏板投入成本,预计只有在PowerWall系统成本再下降20%以上,家庭投资回报才有空间,目前支撑消费的主力仍然靠“粉丝经济”。

表  特斯拉PowerWall经济性测算参数

假设

户年用电量(kwh)

2555

储能系统价格(元/kwh)

2786

储能容量(kwh)

7

峰谷价差(元)

1

储能电池使用寿命(年)

10

年容量衰减

0.01

折现率

0.1


四、特斯拉2.0 全面布局储能产业

2016年7月,特斯拉收购光伏巨头SolarCity,联合松下、三洋以及其他合作方投入50 亿美元打造超级电池工厂Gigafactory,成为端到端清洁能源服务公司。收购SolarCity是特斯拉实现“光伏+储能”目标、由产品制造商转变为服务提供商的最佳选择。特斯拉表示,到2020 年,Gigafactory将使锂电池年产能提升至50GWh,其中2/3用于动力电池,1/3用于Powerwall和Powerpack储能电池。

图 “光-储-车”:特斯拉的清洁能源一体化服务设想

   

   

 

备注:

1、IRR内部收益率,该指标越大越好。表示项目操作过程中抗风险能力,比如内部收益率10%,表示该项目操作过程中每年能承受最大风险为10%。该IRR是以国内宏观环境为大背景下测算的一个平均值,每个公司应由财务根据具体情况测算。

2、SolarCity是美国最大的屋顶光伏提供商。截止2015年末,SolarCity的累计光伏装机量为2GW,覆盖家庭数达30万户

 

参考资料

[1] MOHSENIAN-RAD H. Coordinated price-maker operation of large energy storage units in nodal energy markets[J]. IEEE Trans on Power Systems, 2016, 31(1): 786-797.

[2] KINTNER-MEYER M. Regulatory policy and markets for energy storage in north America[J]. Proceedings of the IEEE, 2014, 102(7): 1065-1072.

[3] MASIELLO R D, ROBERTS B, SLOAN T. Business models for deploying and operating energy storage and risk mitigation aspects[J]. Proceedings of the IEEE, 2014, 102(7): 1052-1064.

[4] GOEBEL C, JACOBSEN H A. Bringing distributed energy storage to market[J]. IEEE Trans on Power Systems, 2015, 31(1): 173-186.

[5] 康重庆,姚良忠.高比例可再生能源电力系统的关键科学问题与理论研究框架[J].电力系统自动化,2017,41(9):2-11.DOI:10.7500/AEPS20170120004.

KANG Chongqing, YAO Liangzhong. Key scientific issues and theoretical research framework for power systems with high proportion of renewable energy[J]. Automation of Electric Power Systems, 2017, 41(9): 2-11. DOI: 10.7500/AEPS20170120004.

[6] 白建华,辛颂旭,刘俊,等.中国实现高比例可再生能源发展路径研究[J].中国电机工程学报,2015,35(14):3699-3705.

BAI Jianhua, XIN Songxu, LIU Jun, et al. Roadmap of realizing the high penetration renewable energy in China[J]. Proceedings of the CSEE, 2015, 35(14): 3699-3705.

[7] 鲁宗相,黄瀚,单葆国,等.高比例可再生能源电力系统结构形态演化及电力预测展望[J].电力系统自动化,2017,41(9):12-18.DOI:10.7500/AEPS20170109001.

LU Zongxiang, HUANG Han, SHAN Baoguo, et al. Morphological evolution model and power forecasting prospect of future electric power systems with high proportion of renewable energy[J]. Automation of Electric Power Systems, 2017, 41(9): 12-18. DOI: 10.7500/AEPS20170109001.

[8] 丁明,陈忠,苏建徽,等.可再生能源发电中的电池储能系统综述[J].电力系统自动化,2013,37(1):19-25.

DING Ming, CHEN Zhong, SU Jianhui, et al. An overview of battery energy storage system for renewable energy generation[J]. Automation of Electric Power Systems, 2013, 37(1): 19-25.

[9] 袁小明,程时杰,文劲宇.储能技术在解决大规模风电并网问题中的应用前景分析[J].电力系统自动化,2013,37(1):14-18.

YUAN Xiaoming, CHENG Shijie, WEN Jinyu. Prospects analysis of energy storage application in grid integration of large-scale wind power[J]. Automation of Electric Power Systems, 2013, 37(1): 14-18.

 

 


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