事實上,就能源行業(yè)來說,新的技術(shù)完全可以在一夜之間“顛覆”全球。以水力壓裂法為例,其開創(chuàng)了一場“頁巖革命”,使得當(dāng)下的石油行業(yè)發(fā)生了巨變。同樣,儲能技術(shù)也具有極大的潛能,足以改變?nèi)蚪?jīng)濟(jì)形勢的發(fā)展。
眾所周知,太陽能和風(fēng)能用來發(fā)電,并不一定能趕上用電高峰期,因此可再生能源的利用長期受到儲能問題的困擾。釋放可再生能源的潛力,關(guān)鍵就在于儲能技術(shù)。如果像日本和沙特等主要依靠化石能源的國家,大力消減石油消費,轉(zhuǎn)用太陽能和風(fēng)能發(fā)電,并配以適當(dāng)?shù)膬δ芗夹g(shù),那么每天就可抵消全球400萬桶的原油使用量。這個數(shù)據(jù)等同于全球石油消費的4.5%,也相當(dāng)于引發(fā)了原油價格風(fēng)暴所增加的石油產(chǎn)量。
另外,儲能技術(shù)展現(xiàn)出環(huán)保效益也十分驚人。其可以讓太陽能和風(fēng)能完全取代煤炭和天然氣。就像水力壓裂法基于石油行業(yè)一樣,應(yīng)用到電網(wǎng)上的儲能技術(shù)會讓全球經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)一次飛躍。花旗銀行的研究結(jié)果顯示,到2030年應(yīng)用到全美電網(wǎng)上的儲能技術(shù)所產(chǎn)生的商業(yè)影響就可為美國每年增加4000億美元的稅收。
當(dāng)然,美好的前景也需要輔以巨大的投資。以電動車為例,其中電池的造價占整車造價的1/3,技術(shù)的一次次革新也會讓生產(chǎn)成本一次次降低,最終使電動車和燃油汽車相差無幾。如果算上改造傳統(tǒng)汽車以達(dá)到尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)所需的費用,電動汽車的造價會更低。艾迪技術(shù)咨詢公司預(yù)計,到2024年新型電動車的銷售量可以增長3倍達(dá)到每年1000萬輛,銷售額可達(dá)1790萬億美元。
在提及對電動車的市場預(yù)測時,僅僅是“如果”和“可能”,會讓很多政策評論家和企業(yè)觀察家產(chǎn)生質(zhì)疑。而如今,中美兩國對電動車的前景進(jìn)行了一場“豪賭”,在過去不到5年的時間里已經(jīng)投入了數(shù)以億計的美元,兩國都誓要在2015年前實現(xiàn)100萬輛電動車在路上的壯舉。這一目標(biāo)現(xiàn)在來看仿佛是在“吹牛”一般:截至2014年底,中美兩國共銷售電動車總量不足35萬輛;著名的特斯拉公司2014年12月的銷售數(shù)據(jù)也僅為4.7萬輛。
僅對電池而言,生產(chǎn)成本居高不下,儲能效率不盡如人意,都讓人們對可再生能源的熱情陷入谷底。美好的前景需要科學(xué)的進(jìn)步來支撐,儲能技術(shù)也需要政府政策的支持。
高效的電池
同其他重大的技術(shù)相比,電池的發(fā)展是相當(dāng)緩慢的。首塊蓄電池是1800年瓦特發(fā)明的;1859年普蘭特發(fā)明了鉛酸蓄電池,后者如今仍在燃油汽車上廣泛使用;直到1991年索尼公司才生產(chǎn)第一塊商用鋰電池。
如今,“超級電池”的難題還是要解決如何安全地使鋰離子在電池中高速往復(fù)運動,且電池的造價要合理。在電池的發(fā)展過程中,大部分進(jìn)步來自于商業(yè)蓄電池的制造商和電動車制造商。成功的車載電池必須要克服幾個大障礙:讓汽車行駛得更遠(yuǎn),使汽車提速更快,電池的壽命要更長,并且永遠(yuǎn)不會起火,價格還要更合理。
現(xiàn)代技術(shù)還無法滿足所有這些標(biāo)準(zhǔn),特斯拉似乎滿足了其中大部分,但是成本卻沒有滿足要求,所以它只能占有高檔消費市場。離開政府的支持,這一步是不可能實現(xiàn)的。2009年美國總統(tǒng)奧巴馬曾承諾,從他上任的第一天起到2015年前,美國要拿到全球蓄電池市場份額的40%。作為刺激經(jīng)濟(jì)增長的一部分,他一下子投入24億美元,用來研發(fā)蓄電池和電動車,為此在過去的幾年中美國能源部每年都要劃撥5000萬美元。奧巴馬還對購買電動車的用戶給予每臺7500美元的津貼。
其他國家也采取了類似的措施。法國、挪威、西班牙和英國,也都對購買電動車實行免稅政策,韓國更是對每購買一臺電動車補貼1.35萬美元,日本要求2020年前日產(chǎn)汽車中電動車要達(dá)到半數(shù),并免除一切稅款。
降低價格
今年,日本東北電力公司正計劃在電網(wǎng)上使用世界最大的儲電設(shè)備,該公司在仙野市建設(shè)一臺40兆瓦的儲電設(shè)備用來儲存太陽能和風(fēng)能所發(fā)電力。東芝公司出售的這臺設(shè)備相當(dāng)于每千瓦時花費5000美元,行業(yè)分析師認(rèn)為這個價格是太陽能和風(fēng)能發(fā)電與傳統(tǒng)發(fā)電競爭價格的20倍。好消息是,用于電網(wǎng)的大型儲電設(shè)備正在降價,預(yù)計到2020年可實現(xiàn)每千瓦時230美元到500美元。那時,儲電技術(shù)將達(dá)到一個轉(zhuǎn)折點,在電網(wǎng)上可以同煤電、油氣發(fā)電展開競爭。
無論人們?nèi)绾慰释茉创鎯Φ膶嵸|(zhì)性發(fā)展,全球污染仍不能很快地完全摒棄化石燃料發(fā)電。目前,在澳大利亞、德國、意大利、葡萄牙、西班牙和美國南部,太陽能發(fā)電已經(jīng)實現(xiàn)了無補貼競爭,但這是離網(wǎng)用電與電網(wǎng)購電相互搭配。如果這些地方的太陽能發(fā)電配備儲能設(shè)備,實現(xiàn)完全依靠可再生能源,那么其用電成本將高于電網(wǎng)。
法維翰咨詢公司預(yù)測,未來10年內(nèi),亞洲將在電網(wǎng)用儲能技術(shù)上實現(xiàn)一次大飛躍,這得益于基礎(chǔ)設(shè)施的布局。美國在可再生能源發(fā)電儲電方面也不甘示弱,加州政府表示,在2022年前,1300兆瓦的儲電設(shè)施將完成安裝。愛迪生公司將以特哈查比市為試點,為5000個風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝32千瓦的電能存儲設(shè)施。
贏家和輸家
在每一次能源變革中,必定會出現(xiàn)贏家和輸家,儲能技術(shù)發(fā)展的最大受害者就是煤電,石油則是另一個輸家。也有人說,儲能市場的發(fā)展只不過是補貼政策所造成的虛假現(xiàn)象。埃克森美孚公司曾表示,儲電設(shè)備的發(fā)展前景十分黯淡,到2040年可再生能源仍將面臨如今的困擾,即電池價格昂貴和并網(wǎng)難。該公司斷言,到那時太陽能、風(fēng)能和生物燃料發(fā)電合起來也只能供應(yīng)不到全球發(fā)電總量的4%,也就是說儲能在電網(wǎng)中幾乎沒有發(fā)展余地。
美國前能源部長朱棣文曾公開表示,公用電力設(shè)施和化石燃料發(fā)電將無法繼續(xù)保證電力公司的盈利模式。他認(rèn)為,發(fā)電廠很快就會被分布式發(fā)電所替代,10年內(nèi)美國居民將為儲電設(shè)備支付1萬到1.2萬美元,同時有80%的時間退出電網(wǎng)用電。這種分布式發(fā)電系統(tǒng)一般可以節(jié)省在用電高峰所付電費的1/4。
在儲能技術(shù)上,電動車制造商一直被公認(rèn)為在技術(shù)方面具有優(yōu)勢,所以他們也會成為大規(guī)模儲電并網(wǎng)的先行者。簡單而言,特斯拉公司的熱賣車型OneModelS其85千瓦的電池容量可以儲存足夠普通家庭3天半所用的電量。分析家認(rèn)為,在用電低谷時為電池充電,到用電高峰時電池可以滿足家庭用電。摩根史坦利投資公司預(yù)測,到2028年將有390萬輛特斯拉電動車行駛在美國公路上,這一龐大的隊伍可為8%的美國家庭每天充電一個小時。
特斯拉在制造能力上還要先行一步,以滿足對電網(wǎng)充電器的需求。他們已經(jīng)開始在內(nèi)華達(dá)州里諾市附近投資50億美元建設(shè)充電器制造廠。這個被稱為“千兆工廠”的巨無霸,旨在到2020年使世界鋰離子電池的供應(yīng)量翻一番。此舉引起華爾街極大的反響,摩根史坦利投資公司十分看好該計劃,“看到特斯拉已經(jīng)建成的巨無霸工廠,我們相信,沒有人能找到合適的詞語,稱贊特斯拉在為儲能技術(shù)大幅降價上所做的巨大貢獻(xiàn)。”
在路上
上世紀(jì)90年代末和本世紀(jì)前10年,似乎看不到什么電動車的前景和希望:通用汽車公司放棄了他們的第一個電動車計劃;大有希望的豐田普銳斯也只是混合動力車型。而到2014年底情況卻急轉(zhuǎn)直下:特斯拉的成功崛起;尼桑的Leaf純電動車銷售破3萬輛。
盡管否定者一直存在,但儲能技術(shù)的發(fā)展正在慢慢步入正軌。樂觀派認(rèn)為,電池、電動車和可再生能源必將取得商業(yè)成功,不過目前這還是理論上的預(yù)言,折射出的是股票分析師的線性思維。
事實上,一個獨立技術(shù)的進(jìn)步并不等同于該領(lǐng)域整體的進(jìn)步。中美兩國的科學(xué)家正以滿腔熱情投入到那些政府所支持的項目中,希望他們能夠提出具有顛覆性和突破性的建議。從地緣政治、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)上的巨大收益來考量,政府應(yīng)該繼續(xù)擴(kuò)大投資,支持儲能技術(shù)的研究。我們需要營造出一個良好的環(huán)境,讓年輕的研究者們明白,進(jìn)入這個領(lǐng)域就意味著可以獲得長期的支持。此外,我們也希望研究者和科學(xué)家們走出成功的老路,將世界引入全新的能源時代。
責(zé)任編輯: 李穎