中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：特斯拉以電動(dòng)汽車起家，逐步在全球開啟棋盤式的能源布局，從電動(dòng)汽車到超級(jí)充電樁，從光伏到儲(chǔ)能，從超級(jí)工廠到星鏈計(jì)劃，搭建起了分布式能源生態(tài)系統(tǒng)。
根據(jù)公開資料，按照源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)分類，特斯拉公司的系列產(chǎn)品梳理如下：
負(fù)荷側(cè)——電動(dòng)汽車組合布局
自2003年成立以來，特斯拉長期處于虧損狀態(tài)，隨著電動(dòng)汽車概念的普及和市場的進(jìn)一步擴(kuò)大，從2019年第三季度起，特斯拉電動(dòng)汽車進(jìn)入持續(xù)盈利階段。EV Sales的數(shù)據(jù)顯示，在2021年1月至9月全球新能源乘用車企銷量排名中，特斯拉以62萬輛的絕對優(yōu)勢繼續(xù)領(lǐng)跑。
特斯拉汽車的商業(yè)模式為整車+積分+軟件。隨著碳排放法規(guī)日益趨嚴(yán)，銷售碳積分也成為特斯拉的收入來源之一。
除了Model系列的乘用車，特斯拉還推出Semi卡車和Cybertruck皮卡等商用車，進(jìn)一步鞏固自身在電動(dòng)車領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。
有分析認(rèn)為，特斯拉布局純電動(dòng)卡車，是為了補(bǔ)強(qiáng)連接城市-城際的超級(jí)充電網(wǎng)絡(luò)，減少低人口密度地區(qū)的充電服務(wù)運(yùn)營成本。這一點(diǎn)在國內(nèi)也有類似情況，例如特來電、星星充電與各大電動(dòng)汽車公司戰(zhàn)略合作加速布局多元化充電網(wǎng)絡(luò)。
網(wǎng)絡(luò)端——全球鋪建充電網(wǎng)
特斯拉的充電網(wǎng)包括家庭充電樁、目的地充電樁和超級(jí)充電樁。在家用充電方式為主的基礎(chǔ)之上，外出的特斯拉車主還能選擇超級(jí)充電和目的地充電。
從充電速度使用特征看，電車用戶更加青睞省時(shí)的快充，尤其是對充電時(shí)間高度敏感的營運(yùn)車輛用戶。《2021年中國電動(dòng)汽車用戶充電行為白皮書》的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，99.3%的國內(nèi)用戶在公用場站充電選擇快充樁，超87%的用戶選擇120千瓦及以上的大功率充電樁。
2012年，特斯拉發(fā)布了第一代超級(jí)充電樁V1 Supercharger，現(xiàn)在特斯拉已經(jīng)推出第三代V3 Supercharger，最高功率可達(dá)250千瓦，能夠在5分鐘內(nèi)為Model 3提供120公里的續(xù)航里程。截至目前，特斯拉的全球超充樁數(shù)量達(dá)到3萬個(gè)，主要分布在中國、美國（共占比66%），其中中國的超級(jí)充電樁數(shù)量超過8000個(gè)，覆蓋國內(nèi)360多個(gè)城市。
特斯拉超級(jí)充電樁在全球各國分布情況
來源：https://supercharge.info/
特斯拉超級(jí)充電樁在國內(nèi)各省分布情況
來源：https://supercharge.info/
家庭充電樁不僅能夠?yàn)殡妱?dòng)汽車提供慢充服務(wù)，更是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車作為家庭移動(dòng)電源的重要工具。以標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版Model 3為例，其搭載的磷酸鐵鋰電池容量為55千瓦時(shí)，Model Y的電池容量為60千瓦時(shí)。
由于雙向充放電會(huì)影響電芯的使用壽命，特斯拉在早期并沒有激活車輛的對外供電功能。隨著特斯拉推出壽命超過百萬公里的動(dòng)力電池，雙向充放電不再成為制約因素，馬斯克開始重新審視V2G（Vehicle-to-grid）技術(shù)的價(jià)值。據(jù)Electrek了解，特斯拉已經(jīng)為Model 3、Model Y做好了雙向充電功能的準(zhǔn)備。
電源側(cè)——自研太陽能逆變器
家庭儲(chǔ)能Powerwall是特斯拉屋頂光伏解決方案的重要組成部分，截至2021年11月，Powerwall的全球安裝量已經(jīng)超過25萬。
2016年6月，特斯拉收購了SolarCity，正式開啟布局光伏之路。2019年10月，特斯拉推出了第三代太陽能屋頂（Solar Roof V3），相比前兩代產(chǎn)品，Solar Roof V3優(yōu)化了設(shè)計(jì)和性能，降低了成本，結(jié)合Powerwall實(shí)現(xiàn)了光儲(chǔ)一體化應(yīng)用。加上當(dāng)?shù)貙IPV（Building Integrated PV）的支持，Solar Roof V3的安裝量大幅增加。
光伏逆變器被稱為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的心臟。2021年初，特斯拉推出了首款自研的“太陽能逆變器”。這款逆變器轉(zhuǎn)換效率可達(dá)97.5%，代替原先的Delta、SolarEdge逆變器。
一般來說，一塊光伏板發(fā)電量=裝機(jī)量X光照輻照量X綜合效率。光伏逆變器的轉(zhuǎn)換效率則是指逆變器將太陽能面板發(fā)出的電轉(zhuǎn)換成電力的綜合效率。
外界認(rèn)為，自研逆變器讓特斯拉對屋頂光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)和光伏發(fā)電數(shù)據(jù)擁有了更大的主動(dòng)權(quán)，這也有利于為虛擬電廠平臺(tái)積累用戶數(shù)據(jù)。
儲(chǔ)能系統(tǒng)——儲(chǔ)能全家桶
目前，特斯拉共推出了三款儲(chǔ)能產(chǎn)品。Powerwall主要面向家庭用戶，加大容量版Powepack應(yīng)用于商業(yè)設(shè)施，超高容量版的Megapack則主要針對工業(yè)用戶。近幾年來，市場對特斯拉的各類儲(chǔ)能產(chǎn)品需求快速增長。
Powewall除了搭配屋頂光伏輔助儲(chǔ)能，還可以結(jié)合特斯拉軟件推出的風(fēng)暴預(yù)警功能，收到自然災(zāi)害預(yù)警后及時(shí)提醒用戶存在停電風(fēng)險(xiǎn)，并自動(dòng)充滿電池。
Powerpack聚焦商業(yè)和小型公用事業(yè)儲(chǔ)能，每套設(shè)備配置了16個(gè)電池倉、數(shù)據(jù)采集模塊、監(jiān)控、溫控等模塊，210千瓦時(shí)的容量是Powerwall的16倍，連續(xù)功率達(dá)到50千瓦。
2017年，為應(yīng)對加州天然氣電廠泄漏后出現(xiàn)電力短缺的狀況，特斯拉聯(lián)合南加州愛迪生公司推出了儲(chǔ)能項(xiàng)目Powerpack（該儲(chǔ)能項(xiàng)目總?cè)萘?0MWh）。目前特斯拉的大型儲(chǔ)能項(xiàng)目已逐步打開全球市場，例如應(yīng)用于比利時(shí)18.2MW Powerpack項(xiàng)目、澳大利亞100MW/129MWh等多個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目。
Megapack主要面向公用事業(yè)級(jí)的儲(chǔ)能市場。2019年7月，Megapack是特斯拉目前最大的電池存儲(chǔ)產(chǎn)品，每個(gè)單元的最大能量容量為3MWh，與同類產(chǎn)品相比，其占用空間減少40％，部件數(shù)量減少90%。如果將大量Megapack串聯(lián)在一起，可組成超過1GWh的超級(jí)儲(chǔ)能設(shè)備。2021年8月，特斯拉獲得日本首個(gè)Megapack電池儲(chǔ)能系統(tǒng)訂單，是日本首個(gè)并網(wǎng)的獨(dú)立電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，此外還在英國、澳大利亞相繼建設(shè)超1.5GWh儲(chǔ)能設(shè)施。
特斯拉推出的全家桶儲(chǔ)能，直接滲透到源、荷兩端的各類場景。分布式儲(chǔ)能可以應(yīng)用于負(fù)荷端場景，改善用戶側(cè)的綜合能效、助力用戶側(cè)參與電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)等；集中式儲(chǔ)能則服務(wù)于電源端場景，改善電源側(cè)的調(diào)節(jié)性能，組合新能源機(jī)組的發(fā)電平穩(wěn)，參與電網(wǎng)的輔助服務(wù)市場等。
通信系統(tǒng)——星鏈計(jì)劃
虛擬電廠技術(shù)的核心在于通信與聚合。虛擬電廠將分布式光伏、儲(chǔ)能、充電樁、電動(dòng)汽車等不同類型的分布式資源聚合管理、信息交換，實(shí)現(xiàn)分布式資源的優(yōu)化互補(bǔ)。
2015年，美國Space X公司CEO馬斯克發(fā)起“星鏈計(jì)劃”，在近地軌道構(gòu)建衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。目前SpaceX在低地球軌道上運(yùn)營著大約1800顆Starlink衛(wèi)星，為全球超過10萬名客戶提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。
Starlink天線及Wifi路由器（該產(chǎn)品的價(jià)格為499美元）
馬斯克曾表示當(dāng)前由于Starlink接收終端太大，因此無法將特斯拉汽車與Starlink連接起來，現(xiàn)在通信接收主要針對飛機(jī)、輪船、大型卡車，但是未來幾年將可能實(shí)現(xiàn)特斯拉乘用車配備Starlink終端。
負(fù)荷側(cè)資源如光儲(chǔ)車參與電能響應(yīng)控制的通信需求是低時(shí)延、高可靠、高安全。一定程度上，馬斯克推動(dòng)星鏈衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，也是在為自家的分布式能源聚合管理奠定基礎(chǔ)。
制造工廠——上游產(chǎn)業(yè)鏈
特斯拉在中國、美國和歐洲三個(gè)主要市場建造了工廠，生產(chǎn)電池、太陽能面板以及Model系列電動(dòng)汽車。
2020年9月，特斯拉官網(wǎng)上線了電池回收服務(wù)，所回收的動(dòng)力電池組將由指定工廠進(jìn)行處理，并承諾廢棄電池不做填埋處理。
早在2017年，特斯拉的聯(lián)合創(chuàng)始人斯特勞貝爾就成立了Redwood Materials公司，主打電池回收，包括超級(jí)工廠產(chǎn)生的廢料。2020年，Redwood Materials從特斯拉超級(jí)工廠回收的電池廢料超過1兆瓦時(shí)，將回收的鋰、鈷等金屬用于生產(chǎn)新的動(dòng)力電池。
特斯拉的布局包括光伏組件、儲(chǔ)能生產(chǎn)和動(dòng)力電池回收，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)能端到用能端上下游的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。早期特斯拉認(rèn)為動(dòng)力電池梯次利用會(huì)影響超級(jí)工廠的盈利，會(huì)擠壓超級(jí)工廠的儲(chǔ)能產(chǎn)能。相反從退役電池中提出關(guān)鍵的原料而非梯次利用，則可以大大節(jié)約電車成本，減輕上游電池原材料的制約。
虛擬電廠——分布式能源計(jì)劃
過去幾年，特斯拉開始推出分布式能源計(jì)劃，并提供屋頂光儲(chǔ)一體的虛擬電廠服務(wù)。2020年，特斯拉發(fā)布了全新產(chǎn)品AutoBidder。Autobidder是一套能源資產(chǎn)實(shí)時(shí)交易和控制平臺(tái)，能夠向用戶提供虛擬電廠服務(wù)，聚合負(fù)荷資源參與能量交互響應(yīng)，該產(chǎn)品具備價(jià)格預(yù)測、負(fù)荷預(yù)測、發(fā)電量預(yù)測、智能競價(jià)及優(yōu)化調(diào)度等功能。
Autobidder平臺(tái)架構(gòu)
目前，特斯拉在澳大利亞Hornsdale Power Reserve、法國Neoen的PowerPack、美國Green Mountain Power的Powerwall項(xiàng)目引入部署了Autobidder。接下來，特斯拉還打算在曼徹斯特、南威爾士等地方部署儲(chǔ)能系統(tǒng)引入Autobidder ，加快推動(dòng)虛擬電廠服務(wù)的商業(yè)化進(jìn)程。
啟示
分布式能源管理的潛力受到用戶側(cè)調(diào)節(jié)意愿和調(diào)節(jié)能力約束，調(diào)節(jié)能力可以隨著技術(shù)迭代不斷提升，而調(diào)節(jié)意愿更取決于用戶參與市場的積極性。在分布式能源管理上，特斯拉從產(chǎn)能端到用能端展開布局，建立起上下游產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)系統(tǒng)；從數(shù)據(jù)監(jiān)控到平臺(tái)管理實(shí)現(xiàn)連通，建立了能量管理架構(gòu)系統(tǒng)；從分布式用戶光儲(chǔ)充到集中式光儲(chǔ)、車樁網(wǎng)等不同商業(yè)應(yīng)用場景，不斷延伸對用戶對象行為感知的深度和廣度。具體可以四方面帶給我們思考：
1. 以優(yōu)質(zhì)的分布式資源作為切入點(diǎn)
盤點(diǎn)用戶側(cè)的用能產(chǎn)品，電動(dòng)汽車、空調(diào)負(fù)荷是分布式資源中調(diào)節(jié)意愿、調(diào)節(jié)能力、可聚合性“三高”的優(yōu)質(zhì)資源。特斯拉依托自家的大型儲(chǔ)能系統(tǒng)（Megapack、Powerpack）、家庭光儲(chǔ)一體（Powerwall、Solar Roof）、電動(dòng)汽車充電網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)勢，作為分布式能源管理的切入點(diǎn)，可以為特斯拉拿下分布式能源管理的基本盤。
2. 以一站式服務(wù)采集沉淀數(shù)據(jù)
特斯拉高度垂直整合軟硬件產(chǎn)品、支持軟硬件的遠(yuǎn)程升級(jí)功能，提高了產(chǎn)品的功能性、兼容性和一致性。隨著接入特斯拉軟件的用戶規(guī)模增加，通過一站式服務(wù)采集用戶的用能數(shù)據(jù)，可以借助海量數(shù)據(jù)對用戶行為畫像，從而實(shí)現(xiàn)分布式能源應(yīng)用場景的效益最大化。
3. 以統(tǒng)一軟件規(guī)范聚合標(biāo)準(zhǔn)
目前虛擬電廠工程以局部區(qū)域?yàn)橹?，各?xiàng)目單位開發(fā)不同的能量管理平臺(tái)，容易拘泥于局部市場的示范應(yīng)用，難以形成高層級(jí)的跨區(qū)域市場。特斯拉在全球范圍內(nèi)建設(shè)大型儲(chǔ)能項(xiàng)目、推出家庭產(chǎn)品的同時(shí)，統(tǒng)一部署分布式管理平臺(tái)Autobidder，有利于建設(shè)統(tǒng)一的能量管理標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。Autobidder采用開源協(xié)議架構(gòu)，而不是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的IEC協(xié)議或者工業(yè)自動(dòng)化協(xié)議，降低了準(zhǔn)入門檻和成本，能夠吸引更多市場主體參與分布式能源。
4. 以持續(xù)激勵(lì)引導(dǎo)用戶接入
補(bǔ)貼能夠在短時(shí)間內(nèi)吸引市場主體，但是難以激發(fā)用戶持續(xù)、主動(dòng)參與分布式能源市場。特斯拉通過與當(dāng)?shù)卣蚰茉垂旧疃群献?，建立長期的激勵(lì)機(jī)制引導(dǎo)用戶參與分布式能源市場。例如特斯拉和英國章魚能源公司合作，以優(yōu)惠電價(jià)激勵(lì)用戶安裝特斯拉光伏屋頂、儲(chǔ)能墻或購買特斯拉電車；與澳大利亞政府合作，通過用電優(yōu)惠、光伏上網(wǎng)價(jià)格補(bǔ)貼吸引用戶使用特斯拉的家用光儲(chǔ)產(chǎn)品等。
參考資料
https://www.tesla.com
https://www.ev-volumes.com/
https://supercharge.info/
https://electrek.co/2020/05/19/tesla-bidirectional-charging-ready-game-changing-features/
https://www.investopedia.com/terms/v/v2x-vehicletovehicle-or-vehicletoinfrastructure.asp
《2021年中國電動(dòng)汽車用戶充電行為白皮書》
（作者供職于南網(wǎng)總調(diào)，本文僅代表個(gè)人觀點(diǎn)）
