不管你是否承認(rèn)，以傳統(tǒng)能源為主導(dǎo)的舊時(shí)代，開始結(jié)束了。一個(gè)以電動(dòng)車、新能源、儲(chǔ)能相結(jié)合的新時(shí)代正在開啟。
在這個(gè)劇變的時(shí)代，英雄輩出，特斯拉無疑是其中的佼佼者。除了憑借一己之力重塑了汽車產(chǎn)業(yè)格局外，隨著垂直整合程度的加深，電動(dòng)汽車的大規(guī)模量產(chǎn)也帶動(dòng)了電池價(jià)格節(jié)節(jié)走低，特斯拉正不斷開拓業(yè)務(wù)邊界。
近日，特斯拉公布2019年財(cái)報(bào)，各項(xiàng)指標(biāo)令人驚艷，帶動(dòng)特斯拉市值一度突破1500億美元。聚光燈下，99%的目光會(huì)電動(dòng)汽車吸引，但并不受外界關(guān)注的能源業(yè)務(wù)尤其是電池儲(chǔ)能系統(tǒng)同樣創(chuàng)造了新的記錄，全年裝機(jī)1.65GWh，同比增長接近60%，超過2017、2018年裝機(jī)總量之和。
1.65GWh什么概念？按照彭博新能源的預(yù)計(jì)，2019年全球電化學(xué)儲(chǔ)能新增裝機(jī)為10GWh左右，意味著特斯拉占據(jù)全球儲(chǔ)能的市場份額超過15%，在這個(gè)新興領(lǐng)域，特斯拉已成為名副其實(shí)的儲(chǔ)能巨頭。
特斯拉2016-2019年度光伏與儲(chǔ)能裝機(jī)量（單位MW、MWh）
事實(shí)上，特斯拉的儲(chǔ)能裝機(jī)仍低于預(yù)期的2GWh。一方面，全球頻發(fā)的儲(chǔ)能安全事故在一定程度上使全球儲(chǔ)能用戶和潛在用戶對鋰離子儲(chǔ)能系統(tǒng)產(chǎn)生了質(zhì)疑；另一方面，自2018年年末到2019年年初，特斯拉電池的產(chǎn)能不足，為了給Model 3的產(chǎn)能讓路，儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)量一直在低位徘徊。
如今，Model 3 生產(chǎn)已經(jīng)步入正軌。2019年將成為特斯拉儲(chǔ)能業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，從去年二季度開始，新的攻勢已然開始發(fā)動(dòng)。
特斯拉CEO馬斯克曾在多個(gè)公開場合稱，特斯拉將把更多注意力放在太陽能和更廣泛的能源業(yè)務(wù)上，包括太陽能和儲(chǔ)能的能源業(yè)務(wù)最終可能會(huì)超過汽車業(yè)務(wù)。
從家庭儲(chǔ)能到公共事業(yè)
相對于汽車業(yè)務(wù)來說，特斯拉能源業(yè)務(wù)公眾認(rèn)知度低了太多。特斯拉的能源布局主要分為兩部分，第一是儲(chǔ)能設(shè)備，第二是太陽能屋頂。
特斯拉進(jìn)軍儲(chǔ)能蓄謀已久，2012年開始啟動(dòng)開發(fā)儲(chǔ)能設(shè)備，三年之后，面紗終于揭開。2015年4月初，善于網(wǎng)絡(luò)營銷的馬斯克再次充分發(fā)揮自己“Twitter達(dá)人”的號召力，沒有任何配圖的文字卻成功了吊起了所有人的胃口?！疤厮估瓕⒃诩又莼羯ＴO(shè)計(jì)中心發(fā)布一款新產(chǎn)品，但不是一臺(tái)車”。
這就是當(dāng)下人們熟知的能量墻powerwll和能量包powerback。能量墻為可充電的18650鋰離子電池，產(chǎn)品容量包括7KWh和10KWh兩種，而能量包則通過串并聯(lián)方式可提供100千瓦時(shí)以上的容量。
特斯拉的家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)Powerwall
上線沒多久，特斯拉已經(jīng)收到了超過3萬8千個(gè)訂單，這其中有超過2500個(gè)訂單來自對電力儲(chǔ)備有需求的企業(yè)。
為了更好地深入儲(chǔ)能領(lǐng)域，次年11月，特斯拉宣布以21億美元收購太陽能組件生產(chǎn)商和安裝商SolarCity，盡管這項(xiàng)收購被外界質(zhì)疑，但馬斯克顯然有自己的謀劃：美國的高電價(jià)讓“戶用光伏+儲(chǔ)能”性價(jià)比突出，通過部署屋頂光伏來帶動(dòng)儲(chǔ)能電池的安裝，Powerwall成為“電動(dòng)車-光伏屋頂-儲(chǔ)能墻”這一離網(wǎng)系統(tǒng)能源戰(zhàn)略的關(guān)鍵一環(huán)。
收購SolarCity也是特斯拉由產(chǎn)品制造商轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù)提供商的最佳選擇，在SolarCity的方案里，用戶可以免費(fèi)安裝一套由特斯拉提供的光伏設(shè)備，然后SolarCity會(huì)按照這套設(shè)備的發(fā)電量來收費(fèi)，標(biāo)準(zhǔn)是15美分/kWh。然后，在接下來的為期20年的服務(wù)期限里，SolarCity有權(quán)每年以不高于2.9%的比例調(diào)高費(fèi)率。
但SolarCity的發(fā)展并沒有預(yù)期那樣好，上述一系列的布局并未給太陽能光伏業(yè)務(wù)帶來正面影響，相反，該業(yè)務(wù)一直處于虧損狀態(tài)。更為懊惱的是，SolarCity的發(fā)展每況愈下，給特斯拉帶來了巨額的債務(wù)危機(jī)。
在特斯拉的太陽能電池板業(yè)務(wù)陷入困境之際，真正讓特斯拉儲(chǔ)能名聲大振的是在公共事業(yè)領(lǐng)域。在過去幾年中，特斯拉承擔(dān)了越來越大的儲(chǔ)能項(xiàng)目，這些項(xiàng)目的示范效應(yīng)為特斯拉的儲(chǔ)能業(yè)務(wù)贏得了巨大的聲譽(yù)。
2015年波特蘭奇阿利索峽谷的一處天然氣井自發(fā)生天然氣泄漏事故造成電力短缺，為了彌補(bǔ)電力不足，加州要在六個(gè)月的時(shí)間內(nèi)部署100兆瓦的儲(chǔ)能設(shè)備，特斯拉作為供應(yīng)商之一，僅歷時(shí)88天完成了20MW/80MWh儲(chǔ)能項(xiàng)目的交付。
一年之后的南澳，特斯拉再次大顯身手，僅用時(shí)55天完成了100MW/129MWh的儲(chǔ)能部署，避免了當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)因?yàn)橹尾黄鹩秒姼叻宓呢?fù)荷而停電。
隨著氣候危機(jī)的緊迫性越來越明顯，儲(chǔ)能成為全球向可再生能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。事實(shí)證明，儲(chǔ)能的潛在市場不僅是家庭太陽能裝置的一部分，還應(yīng)該包括大型公用事業(yè)公司。有基于此，特斯拉也在不斷調(diào)整自身的產(chǎn)品策略，重點(diǎn)向公用事業(yè)領(lǐng)域傾斜。2019年7月，特斯拉設(shè)計(jì)和生產(chǎn)了一種專門用于公用事業(yè)規(guī)模項(xiàng)目的新型儲(chǔ)能產(chǎn)品Megapack。
與Powerpack相比，Megapack擁有更大的容量和更高的集成度，Megapack占地空間少了40%，只需要十分之一的零部件。通過Megapack，特斯拉可以在不到3個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，在3英畝的土地上建設(shè)一座250 MW/1 GWh 的零排放發(fā)電廠，比同等規(guī)模的傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電廠快4倍。
2019年第四季度開始部署3MWh的 Megapack電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。特斯拉表示，自從該系統(tǒng)推出以來，全球開發(fā)商和公用事業(yè)公司對該系統(tǒng)的需求超出了預(yù)期。
強(qiáng)大的電池管理能力
與用在特斯拉電動(dòng)汽車上的電池系統(tǒng)相同，所有的電池組件除了電芯部分，其它的都是由特斯拉從頭設(shè)計(jì)。讓特斯拉的電池系統(tǒng)與眾不同的也正是在于此，從電池管理系統(tǒng)到能量管理系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和安全設(shè)備，這些是特斯拉的儲(chǔ)能設(shè)備可以保證每天一次循環(huán)、10年循環(huán)壽命的關(guān)鍵。
特斯拉選擇圓柱電池的最根本原因在于這種封裝形式的鋰電池已經(jīng)有了超過20年的量產(chǎn)歷史，工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟，一致性也是最高的。但圓柱電池的劣勢同樣非常明顯，即單體電芯的容量太小，一臺(tái)85KWh的電動(dòng)車直接導(dǎo)致需要大量7000-8000顆18650電芯組成模組和電池包，造成連接損耗和管理的復(fù)雜程度都成幾何量級的增加。
特斯拉的公用事業(yè)儲(chǔ)能系統(tǒng)Megapack
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，特斯拉的電池包由多個(gè)電池組串聯(lián)而成，而每個(gè)電池組又由多節(jié)鋰電池并聯(lián)而成。整個(gè)電池組兩側(cè)由護(hù)板包圍，每節(jié)電池由單獨(dú)的保險(xiǎn)絲連接，當(dāng)一節(jié)電池溫度過高時(shí)，這節(jié)電池上的保險(xiǎn)絲會(huì)自動(dòng)熔斷以保護(hù)整個(gè)電池組。
自從Model S開始，特斯拉就采用了NCA為正極材料的電芯，與業(yè)界更加主流的高鎳NCM材料相比，NCA雖然能量密度更高，但是循環(huán)壽命更短，穩(wěn)定性也更差，因此對BMS提出了更高的要求。
不同于鉛酸電池，鋰電池由于具有非線性的充放電曲線，造成不論是電芯或是電池包層面，監(jiān)測、預(yù)估和管理的難度都大大增加。如果管理不當(dāng)，個(gè)別電芯的過度充放電將引起永久性的電池?fù)p傷，造成整個(gè)電池系統(tǒng)電壓、溫度不穩(wěn)定，嚴(yán)重的將導(dǎo)致熱失控事件。因此電池管理系統(tǒng)對電池容量、循環(huán)壽命和安全性均起著至關(guān)重要的作用。
瑞銀的拆解實(shí)驗(yàn)顯示，得益于深度學(xué)習(xí)和人工智能的充分應(yīng)用，特斯拉的BMS可以不斷獲得實(shí)際駕駛的大數(shù)據(jù)，然后對算法進(jìn)行自我強(qiáng)化，從而使特斯拉電池組的續(xù)航時(shí)間相對更長。
在熱管理方面，為了讓電池有一個(gè)更好的工作環(huán)境，特斯拉所以巧妙地利用了一個(gè)轉(zhuǎn)換閥門，把加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)連接在一起，并且可以實(shí)現(xiàn)無縫轉(zhuǎn)換，根據(jù)環(huán)境溫度的不同來選擇最佳的方案。當(dāng)電池溫度超過設(shè)定目標(biāo)值時(shí)，電池循環(huán)與電機(jī)循環(huán)相互獨(dú)立，采用并聯(lián)；電池溫度低于設(shè)定目標(biāo)值時(shí)，電池循環(huán)與電機(jī)循環(huán)采取串聯(lián)，利用電機(jī)余熱為電池和座艙加熱，多余熱量將由進(jìn)氣口的熱量交換器排放出去。
電池技術(shù)是特斯拉最引以為傲的優(yōu)勢領(lǐng)域之一，即使在今天，特斯拉的電池管理技術(shù)水平仍舊要領(lǐng)先同行好幾年。市面上的多數(shù)電動(dòng)汽車，在使用的4至8年內(nèi)，電池容量會(huì)下降至80%以下，但大多數(shù)特斯拉的產(chǎn)品仍能保持在90%以上。
十多年來，特斯拉一直在非常深入地研究電池，不僅知道電芯應(yīng)該是什么樣，而且知道如何將它整合到產(chǎn)品中。從專利數(shù)據(jù)顯示，電池系統(tǒng)相關(guān)專利占比超60%。特斯拉電池動(dòng)力系統(tǒng)包括電池單體、電池管理系統(tǒng)（BMS）、熱量管理系統(tǒng)、冷卻管理等，其中電池單體占電池動(dòng)力系統(tǒng)成本70%以上。
更高的能量密度、更低的電池成本一直是特斯拉追求的目標(biāo)，2019年，特斯拉收購了以生產(chǎn)超級電容器而聞名Maxwell公司，特斯拉計(jì)劃將該公司的干電極技術(shù)用于自身的電池改進(jìn)，這項(xiàng)技術(shù)能將電芯的能量密度提升至 300 Wh/kg 以上，未來有可能進(jìn)一步增加至500 Wh/kg。相比特斯拉現(xiàn)有電芯，500 Wh/kg 的成績直接將能量密度翻番。
馬斯克近日在接受采訪時(shí)表示，特斯拉將在今年4月舉行的“特斯拉電池日”上公布一項(xiàng)令人信服的電池改進(jìn)計(jì)劃，該計(jì)劃大概在“幾個(gè)月內(nèi)”完成。
儲(chǔ)能業(yè)務(wù)下一步
馬斯克更愿意將特斯拉視為一家能源公司，而非一家電動(dòng)汽車制造企業(yè)。2017年初，“特斯拉汽車”正式更名為“特斯拉”，從家庭光伏、儲(chǔ)能到電動(dòng)汽車，各業(yè)務(wù)板塊不僅單獨(dú)來看具有各具前景，彼此之間也有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)，特斯拉正在嘗試完成能源生產(chǎn)、儲(chǔ)存與利用的閉環(huán)，通過一個(gè)個(gè)微電網(wǎng)，搭建分布式能源體系，朝著可再生能源提供者的方向全面發(fā)展。
從目前來看，光伏儲(chǔ)能業(yè)務(wù)雖然只占整體營收的零頭，但其所處的是一個(gè)潛力更大、可能性更多的市場。在浩浩蕩蕩的能源轉(zhuǎn)型大勢下，越來越多的企業(yè)開始使用可再生能源。The Climate Group數(shù)據(jù)顯示，包括遠(yuǎn)景科技、晶科能源在內(nèi)的全球已經(jīng)有216家企業(yè)加入了RE 100計(jì)劃，這些企業(yè)在未來一段時(shí)間內(nèi)將100%使用可再生能源。對于這些企業(yè)來說，實(shí)現(xiàn)100%的最好方式就是場內(nèi)自建可再生能源設(shè)施，儲(chǔ)能電站必不可少，這就為包括特斯拉在內(nèi)的儲(chǔ)能企業(yè)提供了充足的增量市場。
在美國本土，截至2018年底，電化學(xué)儲(chǔ)能并網(wǎng)量達(dá)1GW，占比4.3%。其中發(fā)電和輸配電側(cè)占比較高，當(dāng)前，美國業(yè)界正在促使美國政府出臺(tái)針對儲(chǔ)能的投資稅抵免政策（ITC）。據(jù)Wood Mackenzie預(yù)計(jì)，如果獨(dú)立的儲(chǔ)能ITC政策出臺(tái)，到2024年每年儲(chǔ)能新增裝機(jī)量將達(dá)到5.1GW。
在戶用儲(chǔ)能方面，據(jù)美國加州能源委員會(huì)2018年頒布的建筑能效標(biāo)準(zhǔn)文件，從2020年1月1日開始，加利福尼亞州所有新房屋的建設(shè)都要求包含太陽能系統(tǒng)。馬斯克預(yù)計(jì)，特斯拉在北美每年的潛在訂單量是400萬個(gè)新的屋頂。
除美國本土的政策利好外，馬斯克對中國的看重由來已久，四次握手，絞盡腦汁想來中國建廠賣車，先是親自飛來上海上演馬式脫衣舞，又是喊話特斯拉未來的CEO有可能誕生在中國。
特斯拉在華的訴求非常明確：設(shè)立工廠、本土化運(yùn)作提升效率，以剔除關(guān)稅之后更加純粹的產(chǎn)品競爭力在中國市場攻城略池。不出意外的話，特斯拉上海工廠將大幅采購來自LG化學(xué)南京工廠和寧德時(shí)代的電池，特斯拉的電池成本還會(huì)持續(xù)走低。
除了電動(dòng)車，中國作為新能源的最大生產(chǎn)國和消費(fèi)國，其儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展也成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。根據(jù)特斯拉上海公司的工商資料顯示，經(jīng)營范圍除了電動(dòng)汽車、三電系統(tǒng)及電池管理外，儲(chǔ)能設(shè)備亦在其中。
此外，根據(jù)早前簽訂的中美第一階段經(jīng)貿(mào)協(xié)議，中國可能會(huì)在今明兩年增加從美國進(jìn)口能源儲(chǔ)存系統(tǒng)和零部件。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，特斯拉有望成為其中的最大贏家。
根據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)的預(yù)計(jì)，不久的將來，中國將成為全球最大的儲(chǔ)能市場之一。隨著中國電池市場的開放，中國的儲(chǔ)能企業(yè)不僅面臨國內(nèi)眾多的競爭對手，還將迎來大量的外資企業(yè)，從上游的動(dòng)力電池到下游的電動(dòng)車和儲(chǔ)能市場，2020年開始將迎來新的洗牌期，特斯拉將是不可忽視的重量級玩家之一。
憑借中國本土的供應(yīng)鏈優(yōu)勢以及自身的品牌與技術(shù)優(yōu)勢，特斯拉在穩(wěn)固電動(dòng)車地位的同時(shí)，其儲(chǔ)能業(yè)務(wù)也有望迎來快速發(fā)展。全國工商聯(lián)汽車商會(huì)秘書長曹鶴在接受時(shí)代財(cái)經(jīng)時(shí)表示，“特斯拉儲(chǔ)能產(chǎn)品可能會(huì)加快國內(nèi)市場格局的重構(gòu)。這兩三年內(nèi)國家政策如沒有大的變化，恐怕特斯拉很快會(huì)成為第一?！?
這并不是危言聳聽，特斯拉的雄心早已不止電動(dòng)車，特斯拉一旦在本土開展儲(chǔ)能業(yè)務(wù)，一條巨大的鯰魚將攪渾儲(chǔ)能市場。中國儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)真的準(zhǔn)備好了嗎？
