探究|电车储能牵出电池银行新能源车产业终极形态?

指臻汽车十年 2024-06-25 09:38:41

就在今天,一汽红旗与蔚来达成充电互联互通合作,一汽红旗用户可通过红旗智联App,在全国范围实时查看蔚来充电桩的位置、价格、状态、使用情况等信息,并快捷完成扫码、充电、支付等操作。蔚来的充电阵营再次壮大。

早在今年3月14日,蔚来就释放多个重要信息。首先,是与宁德时代就长寿命电池研发签署合作协议;其次,对BaaS电池租用服务费用进行调整; 5月中上旬,第二品牌“乐道”正式发布。其中,蔚来换电模式的降价更是引起广泛关注。

按照最新的BaaS电池租用方案,标准续航电池包租用服务费从980元/月调整至728元/月,长续航电池包租用服务费从1680元/月调整至1128元/月。

表面上看此次降价是增加产品竞争力,推动换电模式的普及,但如果把这三个举措联系起来看(长寿命电池+降低换电费用+低价电车),蔚来是希望以此带动更多用户加入到换电阵营中,这背后从量变引发的质变,有可能成为一种新的商业模式雏形——电池银行。

【电池如何成为“银行”?】

汽车动力电池从储能方式,如何进化为“银行”? 这个转变如果能成立,就要涉及两个关键问题——换电规模和换电时间。

电池银行的模式需要有数量巨大的汽车电池以换电的方式流动起来。

当更换的电池数量级到达一定程度,自然也就成为一种储能形式。随着换电站规模不断扩大,换电补能日益频繁,将电池网络化并进行整合管理,这一系列连锁反应就会为能源存储和交易带来一场革命。

如果成千万量级的电池都采取换电模式运营,并且能够实现集中充电,统一储运,循环稳定,电池银行的模式才能够得到可靠保障。

电池银行模式的实现还有一个先决条件,就是一定要成规模的,集中在晚间电价波谷的时候充电,充分利用电价差产生价值才能有储值充电的意义,而尽量避免电动汽车在白天电价高峰时期与其他用电大户来争电。

从逻辑上看,电池银行这种低储高贷的经营模式,随着新能源车型数量的不断增长,其商业价值不可估量。

实际上,这个概念原型最早可以追溯到新能源车发展初期,那时专家呼吁新能源车车主在夜间进行充电补能,在节省电费的同时,还能避开白天用电高峰所导致的电网供电不足。

目前,中国各省份都实行分时电价,大部分包括峰、平、谷三种不同价格。经济越发达、用电需求越高的地区,峰谷电价差距就越大,比如北京价差最大可以达到0.95元/度。

我们可以来算一笔账:2016年至今,全国新能源汽车累计上险量已经将近2000万辆,如果换做电能这是一个什么体量?假设平均一台新能源车的车载锂电池容量为 75 度。 那么 2000 万辆车将可以储存 15 亿度电,可满足60万个家庭一年用电量,同时恰好是一座大型海上风电场一年的发电量。

(华能山东半岛南4号海上风电场)

如果以一辆电动汽车3天充一次电为例,一年需要充122次,一次是75度电,一台车一年的充电量就是9150度电。如果按2,000万台电动汽车保有量计算,则一年累计可以储电1830亿度。这是什么概念呢??以三口之家为例,一年的用电量大概是18000度(根据能源局数据估算),大概是1017万个家庭一年的用电量。这个储能规模是相当可观的。

综上所述,电池银行波谷买电,波峰卖电的经营模式,一定要大大提升电动汽车用户的换电比例才会有意义。如果大多数车主因为种种原因不愿意采取换电模式,大量车主都采取全天随机自主充电模式,换电量就上不去,无法达成规模化运作,那么电池银行一切理论上的意义和商业上的价值也都无法实现。

因此,为了实现电池银行模式,现阶段相关企业需要大力引导电动汽车的消费者采取换电模式,只有足够多的消费者采取了换电模式,电池银行的发展前景才会一片光明。

【悄然崛起“耗电巨兽”使电池银行成为可能?】

随着新能源车保有量越来越多,电池容量越来越大,用电量也会几何级数增长,即使在波谷用电也将会对城市电网系统造成压力。

而这只是未来消耗电力的大户之一,另一个对电网更大的考验来自这两年爆发的AI人工智能。马斯克就曾经预言:“transformer(AI大模型) 即将耗尽 transformer (电力变压器) 。”这或许是我们长久以来不曾想到的隐性耗电巨兽。

据《纽约客》杂志援引国外研究机构报告,ChatGPT每天要响应大约2亿个请求,在此过程中消耗超过50万度电,也就是说,ChatGPT每天用电量相当于1.7万个美国家庭的用电量。而随着生成式AI的广泛应用,预计到2027年,整个人工智能行业每年将消耗85至134太瓦时(1太瓦时=10亿千瓦时)的电力。

无独有偶,训练谷歌于2022年发布的大语言模型PaLM需要消耗3436兆瓦时的电量,约等于11.8万美国普通家庭日耗电量。由此可见,AI算力的耗电量是相当惊人的。

因此,新能源车以及人工智能两个领域的崛起,必定会对我国供电能力提出更高的要求,而这也是电池银行被愈发重视的原因。因为有必要通过电池银行的错峰调节作用,来控制和平衡未来大规模的电动汽车和人工智能产业之间无序争电的矛盾冲突。

目前的中国汽车市场,新能源电动汽车正处在早期的高速增展阶段,这正是未雨绸缪,同步孕育发展电池银行模式的最佳时机。

【中国电力构成为电池银行带来机会】

我国电力来源构成虽然多样化,但主要来源还是火力发电。

据最新消息显示,2023 年我国火力发电占全年发电量 66%,其他可再生能源发电量为34%。

虽然近些年风电、光电发展迅猛,其发电量之和(15%)已经超过水力发电量(14%),但是因其难以克服的发电波动性、随机性和间歇性等缺点,再加之可用资源有限,可再生能源依然无法成为我国主要的能源供应方式。

这就面临着一个非常棘手的问题,未来新增用电量的缺口会以哪种方式填补?

把时间拉回2022 年夏季,因为罕见的高温天气严重影响的以水电为主的电力供应,严重的电力短缺造成浙江、上海、四川等多地大范围限电,甚至影响到电动汽车的使用。

然而与之形成强烈反差的是,中国每年弃电达到了500亿度,这么多的电都怎么流失了呢?

一方面原因是配套的储能设施没有跟上发电体量,国家的智能电网建设尚在起步阶段,还远未普及。另一方面是,以风能、太阳能为代表的可再生能源通常在大山、戈壁等环境较为恶劣的地区,发电能力受自然环境和气候条件影响巨大。因其发电波动性强、稳定性差等问题不能及时并入电网。现有的输电通道建设和储电调峰建设仍无法解决电力调剂,发出的电不能消纳,又没有存储,只能浪费。

一边是电力紧缺,一边是可再生能源发出的电无处可去,如何充分利用好可再生能源,减少浪费,提高利用率,电池银行起到的调节作用就至关重要。

电池银行对国家能源安全也有着重要意义。中国未来能源战略体系的核心战略是确保国家能源安全,在推进能源转型和建设新型能源体系过程中,更要强化能源安全,切实做到能源供应自主可控和可靠。因此,火电在相当一段时间里仍然是电力构成的重要方式。

中国工程院院士、新能源电力系统全国重点实验室主任刘吉臻教授曾多次在公开场合谈论过“先立后破”的观点。这就意味着在找到新的能源路径之前,不能动摇煤炭在我国能源供给体系中的主体地位。在这个进程中,要注意煤炭自身的转型,同时将煤炭和新能源进行深度融合发展。简而言之就是立足煤炭资源禀赋,建设新型能源体系。

所以,电池银行可以充分中和不稳定的风光电能,成为与火电同样稳定的电力来源。

电池银行的建立使得能源存储得以规模化和网络化,是一次重大的基础设施变革。但在现实可行性上,这种以全社会作为服务对象的储能供电模式还有一段很长的路要走,需要得到更多的支持,接受更多的考验,经历更多的磨合。

首先,电池银行的运营具有基础设施的服务属性,需要建立比较复杂的技术支持体系和服务保障体系,并且要调控管理电网等比较复杂的社会公共资源。所以电池银行业务在相当程度上需要由政府或者国企来参与主导。

换电是电池银行业务进行能源交易的基本模式。未来在储能.传输和接口等领域需要逐步建立行业性的统一标准。这工作也应由国家有关行业主管部门来主导为宜。

在位置偏远的地区将风电、光电这类低价电通过电池封装储能并入市交易,需要有一套运行可靠的运输分发体系,目前还有不少技术问题和安全问题需要解决。

尽管还有很多亟待解决的问题,但如今发展迅猛的换电模式已经为电池银行的发展打下了良好基础。这些能源储用形式的变革势必会对传统的能源行业产生深远影响。

美国的马斯克凭借其独特的商业认知也早早看到了这个趋势。

他深知可再生能源的不稳定性,认为储能技术是解决这个问题的关键,已经在可再生能源储能领域进行了大量的投入。马斯克高度重视能源供给形势变革的重要性,他不止一次的表示,特斯拉未来是一家能源公司。

无论是马斯克一直践行的“超级储能计划”,还是蔚来汽车的电池租用服务和换电联盟,以及规模更大的电池银行概念,本质上都是以新能源电动汽车作为一个可移动的微型储能站,来帮助电网削峰填谷,构建一个更加灵活的用电和储能方案。

【未来电池银行的理想构型】

以新能源汽车的发展规模来看,电池银行最终形态将会是一个可持续发展的能源网络,以实现能源的高效利用和共享。一方面有力于保障国家能源安全,另一方面可以解决未来日益增长的用电需求。

同时,电池银行的交易也会呈现多样化的发展模式。

以蔚来的换电站为代表,充分发挥波谷电的效率,形成夜晚充电,白天换电的闭环。如果换电站的能源供应来自可再生的清洁能源则可以更低的价格充电,经营利润也会更有保障。同时,蔚来车主也可以将满电电池在换电站缺电池的情况下,卖给换电站以完成电池银行的双向交易。

随着传统液态电池技术的发展和固态电池的成熟,电池银行的获电途径将变得更加多元化。诸如特斯拉Megapack这类固定储能站有可能成为重卡移动充电站或储电站。届时远在山区、戈壁发出的清洁能源不需要通过电线传输。纯电重卡车队将电力运送到缺电地区将会成为新的输电模式。

当然,如果固态电池普及,电能以电池的形式进行储存和封装,有可能形成电力的另外一种供给形式和消费形势,从而成为新的基础设施形态,同时也可能会衍生出新的交易模式。

总之,新势力造车,电池租赁,换电服务,这些业务都属于新能源汽车产业体系,正在孕育着各种新的商业模式。电池银行只是露出来的冰山一角,它会随着整个新能源汽车产业链的不断发展而逐步走向成熟。

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