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“光伏+储能”离脱离电网还有多远?

发布日期:2016-03-25

OFweek智能电网讯 “光伏+储能”大热,传说已经在北美造成了“脱网"的趋势。但家用式储能产品近期很纠结。最近,特斯拉宣布其家用式储能电池Powerwall 10kwh型号产品已经停产。

特斯拉是在去年发布了两款家用式储能产品Powerwall,分别是备份应用优化的10kWh版和日常使用优化的6.4kWh版。这回10kwh为啥停产?性价比低。据GTM Research高级储能分析师Manghani,对于只需提供500次循环的纯粹的电力备份来说,铅酸电池或发电机组的方式更经济,比特斯拉这款产品的成本一半还低。

不过,虽然10kwh的产品下架了,Powerwall6.4kwh型号产品仍然在售。据埃隆马斯克表示,一项新的Powerwall产品将在今年夏天发布。这将是前两款产品的升级版。

通过“光伏+储能”脱网肯定是付出更多的成本,埃隆马斯克自己就说过:“在美国,每日循环使用的Powerwall成本基本高于电网。如果有人想要脱离电网,必然会承担更为昂贵的开支。”问题是,即便有足够多数量的“光伏+储能”,想要脱离大电网,从技术上来看也很遥远。今天推荐这篇电力技术控的文章,到底需要多大容量的太阳能电板和电池,用户才能对大电网说拜拜?

现实版“钢铁侠”马斯克(Elon Musk)去年推出了一款革命性的能源产品——电池能量墙(Powerwall),与太阳能电板整合成一套清洁、智能甚至独立的家庭能源系统(见图一)。这一超大号的“充电宝”在白天储存多余的太阳能发电,在晚上供应家用。

特斯拉Powerwall低调停产 “光伏+储能”离脱离电网还有多远?

马斯克誓言要从根本上改变世界使用能源的方式,但实际上他并不是第一个提出“太阳能+电池”的人。但同样,马斯克也不是第一个开发电动汽车的人,可特斯拉的横空出世,证明了他可怕的洞察力和执行力。

对于我这个传统的大电网工程师,更可怕的是发现在特斯拉的蓝图里找不到大电网的位置。利用“太阳能+电池”形成一个独立的家庭小电网、脱离大电网(“脱网”,Grid Defection)而独立运行这一新概念正在慢慢成形。很多特斯拉的拥趸者认为一旦特斯拉的超级电池工厂(Gigafactory)建成后,电池制造成本将大幅下降,摆脱大电网这个第二次工业革命的陈旧产物将指日可待;作为一个大电网工程师,模模糊糊的直觉是脱网不太可能,但特斯拉网站上那被涂上灰色叉圈的电线塔确是清晰的印在脑海深处。

未来到底怎样?我无法预测。但我有一个理念:任何脱离数据的纯定性分析都是耍流氓,因此我试图通过基于实际数据的定量分析来回答一个问题:到底需要多大容量的太阳能电板和电池,用户才能对大电网说拜拜?
于是我这个电网工程师客串了一把软件工程师,写了一个规划小工具——只要输入你的用电和日照情况,它会告诉你需要安装多大容量的太阳能电板和电池,就能彻底和大电网说拜拜。用电和日照数据在时间轴上要达到一年期的长度和每小时的精度。只要有用电和日照数据,这个工具可用于任意地区和类型的用户。由于手头只有美国德州居民用户用电和日照数据,在此只分析德州居民对电网Say Goodbye的可行性。
输入的数据是这样的:
通过智能电表,读取了德州某户居民每隔15分钟的全年用电数据,如图二所示。对全年35040个用电数据分析表明:此户居民全年用电量共10388kWh(度),最高用电功率8.4kW(千瓦),年用电高峰在炎热的夏季(6月、7月、8月和9月)。

特斯拉Powerwall低调停产 “光伏+储能”离脱离电网还有多远?
当地全年每小时日照信息(TMY3数据)显示,屋顶太阳能电板的毛年利用小时数约为1901小时,在扣除太阳能电板及变频器约20%损耗后,实际年利用小时数约为1521小时。这个数字与美国能源部下属国家实验室NREL的PV Watts软件对当地的分析结果十分接近。由于每天日照时间有限,光照强度高的时间更有限,所以太阳能发电的年利用小时数远远低于一年的总时数(8760)。注:太阳能电板的年利用小时数=年发电量/额度功率。
根据特斯拉官网Powerwall的产品介绍,目前在售的Powerwall只有一个版本:6.4度容量的日循环版(Daily Cycle),售价3000美元,充电/放电效率为92%。特斯拉还曾推出可循环充放500次10度容量的周循环版(Weekly Cycle)Powerwall,售价3750美元,但由于不满足加州自发电激励计划(SGIP)每周循环充放5次的要求及与其他非锂电池相比在价格上的劣势,需求不足,特斯拉近期悄然停产了周循环版本的Powerwall。不过特斯拉宣布将在今年夏天推出更大容量更便宜的新版本Powerwall。
计算出来的太阳能电板容量是这样的:
安装7.2千瓦的屋顶太阳能电板,全年发电量约为10938度,扣除电池的550度电能损耗后,可满足用户的全年用电需求。太阳能电板的月输出电量见上面的图二。
据保守估计,1平方米面积的屋顶太阳能电板输出功率在130瓦以上,7.2千瓦的太阳能电板占屋顶面积不到60平方米。考虑到德州独栋屋的屋顶面积,安装这个尺寸的太阳能电板绰绰有余。

文章来源:北极星电力会展网



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