基于每小時的“電源-負荷”差額分析顯示,電池累計充放電的年高峰、低谷分別為1970度(充電)和-700度(放電),這意味著在理想電池充電深度(SOC,0%~100%)的情況下,需要2670(1970+700)度容量的電池才能實現(xiàn)長期脫網(wǎng)運行。據(jù)了解,在現(xiàn)實工況下一般電池的充電深度區(qū)間約在15%~90%,考慮這個約束后,電池的容量要求將上升到3600度。如果換算成特斯拉6.4度容量的日循環(huán)版Powerwall,需要花費約170萬美元安裝562個Powerwall才能滿足長期脫網(wǎng)運行的要求。根據(jù)官網(wǎng)公布的尺寸:86厘米(寬)×130厘米(高),562個Powerwall占墻面積為628平方米,估計要裝滿十個房間墻壁。
電池的年充電深度曲線見圖三,在夏季高峰前,電池的儲能達到最高峰3220度(89.5%充電深度),在夏季結(jié)束后,電池儲能降為550度(15.3%充電深度),等待秋、冬、春的三個充電季節(jié)的來臨。
在特斯拉的眼里,電網(wǎng)好比固話、電池好比手機,用電池替代電網(wǎng),實現(xiàn)固話時代從移動時代的跨越,是一次很自然的產(chǎn)業(yè)升級。但現(xiàn)實不一定如設(shè)想的那么浪漫,這很可能是特斯拉的一廂情愿。在美國德州,如果不大幅度改變家庭用電方式,依靠“太陽能+電池”來脫離電網(wǎng)幾乎是不可能完成的任務(wù)。從另一個角度看,電網(wǎng)能滿足幾千萬個甚至幾億個家庭變化無常的用電需求,也可以稱之為一個超級“大電池”。
本文只針對極端的脫網(wǎng)情況,并無意對“太陽能+電池”這一黃金搭檔做任何的批評。作為一個電網(wǎng)工程師,我歡迎更多的太陽能和電池出現(xiàn)在電網(wǎng)里。目前電網(wǎng)是按照全年最高用電功率設(shè)計的,往往為了那持續(xù)不到一小時的最高負荷額外配置大量電網(wǎng)設(shè)備、浪費了大量的資金。太陽能和電池都可以大大降低對電網(wǎng)設(shè)計容量的要求,不管從電網(wǎng)規(guī)劃還是運行來說,都是一件大好事!更不用說環(huán)保的益處。當(dāng)然,一旦太陽能容量在電網(wǎng)的滲透率過高,會引起某些技術(shù)問題,但這些都可以通過技術(shù)和市場手段解決。還有一個個人意見:沒有新能源,電力系統(tǒng)會很無趣。