最近，特斯拉宣布其家用式儲(chǔ)能電池Powerwall 10kwh型號產(chǎn)品已經(jīng)停產(chǎn)。特斯拉是在去年發(fā)布了兩款家用式儲(chǔ)能產(chǎn)品Powerwall，分別是備份應(yīng)用優(yōu)化的10kWh版和日常使用優(yōu)化的6.4kWh版。這回10kwh為啥停產(chǎn)?性價(jià)比低。據(jù)GTM Research高級儲(chǔ)能分析師Manghani，對于只需提供500次循環(huán)的純粹的電力備份來說，鉛酸電池或發(fā)電機(jī)組的方式更經(jīng)濟(jì)，比特斯拉這款產(chǎn)品的成本一半還低。

　　不過，雖然10kwh的產(chǎn)品下架了，Powerwall6.4kwh型號產(chǎn)品仍然在售。據(jù)埃隆馬斯克表示，一項(xiàng)新的Powerwall產(chǎn)品將在今年夏天發(fā)布。這將是前兩款產(chǎn)品的升級版。

　　通過“光伏+儲(chǔ)能”脫網(wǎng)肯定是付出更多的成本，埃隆馬斯克自己就說過：“在美國，每日循環(huán)使用的Powerwall成本基本高于電網(wǎng)。如果有人想要脫離電網(wǎng)，必然會(huì)承擔(dān)更為昂貴的開支?！眴栴}是，即便有足夠多數(shù)量的“光伏+儲(chǔ)能”，想要脫離大電網(wǎng)，從技術(shù)上來看也很遙遠(yuǎn)。今天推薦這篇電力技術(shù)控的文章，到底需要多大容量的太陽能電板和電池，用戶才能對大電網(wǎng)說拜拜?

　　現(xiàn)實(shí)版“鋼鐵俠”馬斯克(Elon Musk)去年推出了一款革命性的能源產(chǎn)品——電池能量墻(Powerwall)，與太陽能電板整合成一套清潔、智能甚至獨(dú)立的家庭能源系統(tǒng)(見圖一)。這一超大號的“充電寶”在白天儲(chǔ)存多余的太陽能發(fā)電，在晚上供應(yīng)家用。

　　馬斯克誓言要從根本上改變世界使用能源的方式，但實(shí)際上他并不是第一個(gè)提出“太陽能+電池”的人。但同樣，馬斯克也不是第一個(gè)開發(fā)電動(dòng)汽車的人，可特斯拉的橫空出世，證明了他可怕的洞察力和執(zhí)行力。

　　對于我這個(gè)傳統(tǒng)的大電網(wǎng)工程師，更可怕的是發(fā)現(xiàn)在特斯拉的藍(lán)圖里找不到大電網(wǎng)的位置。利用“太陽能+電池”形成一個(gè)獨(dú)立的家庭小電網(wǎng)、脫離大電網(wǎng)(“脫網(wǎng)”，Grid Defection)而獨(dú)立運(yùn)行這一新概念正在慢慢成形。很多特斯拉的擁躉者認(rèn)為一旦特斯拉的超級電池工廠(Gigafactory)建成后，電池制造成本將大幅下降，擺脫大電網(wǎng)這個(gè)第二次工業(yè)革命的陳舊產(chǎn)物將指日可待;作為一個(gè)大電網(wǎng)工程師，模模糊糊的直覺是脫網(wǎng)不太可能，但特斯拉網(wǎng)站上那被涂上灰色叉圈的電線塔確是清晰的印在腦海深處。

　　未來到底怎樣?我無法預(yù)測。但我有一個(gè)理念：任何脫離數(shù)據(jù)的純定性分析都是耍流氓，因此我試圖通過基于實(shí)際數(shù)據(jù)的定量分析來回答一個(gè)問題：到底需要多大容量的太陽能電板和電池，用戶才能對大電網(wǎng)說拜拜?

　　于是我這個(gè)電網(wǎng)工程師客串了一把軟件工程師，寫了一個(gè)規(guī)劃小工具——只要輸入你的用電和日照情況，它會(huì)告訴你需要安裝多大容量的太陽能電板和電池，就能徹底和大電網(wǎng)說拜拜。用電和日照數(shù)據(jù)在時(shí)間軸上要達(dá)到一年期的長度和每小時(shí)的精度。只要有用電和日照數(shù)據(jù)，這個(gè)工具可用于任意地區(qū)和類型的用戶。由于手頭只有美國德州居民用戶用電和日照數(shù)據(jù)，在此只分析德州居民對電網(wǎng)Say Goodbye的可行性。

　　輸入的數(shù)據(jù)是這樣的：

　　通過智能電表，讀取了德州某戶居民每隔15分鐘的全年用電數(shù)據(jù)，如圖二所示。對全年35040個(gè)用電數(shù)據(jù)分析表明：此戶居民全年用電量共10388kWh(度)，最高用電功率8.4kW(千瓦)，年用電高峰在炎熱的夏季(6月、7月、8月和9月)。

　　當(dāng)?shù)厝昝啃r(shí)日照信息(TMY3數(shù)據(jù))顯示，屋頂太陽能電板的毛年利用小時(shí)數(shù)約為1901小時(shí)，在扣除太陽能電板及變頻器約20%損耗后，實(shí)際年利用小時(shí)數(shù)約為1521小時(shí)。這個(gè)數(shù)字與美國能源部下屬國家實(shí)驗(yàn)室NREL的PV Watts軟件對當(dāng)?shù)氐姆治鼋Y(jié)果十分接近。由于每天日照時(shí)間有限，光照強(qiáng)度高的時(shí)間更有限，所以太陽能發(fā)電的年利用小時(shí)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一年的總時(shí)數(shù)(8760)。注:太陽能電板的年利用小時(shí)數(shù)=年發(fā)電量/額度功率。

　　根據(jù)特斯拉官網(wǎng)Powerwall的產(chǎn)品介紹，目前在售的Powerwall只有一個(gè)版本：6.4度容量的日循環(huán)版(Daily Cycle)，售價(jià)3000美元，充電/放電效率為92%。特斯拉還曾推出可循環(huán)充放500次10度容量的周循環(huán)版(Weekly Cycle)Powerwall，售價(jià)3750美元，但由于不滿足加州自發(fā)電激勵(lì)計(jì)劃(SGIP)每周循環(huán)充放5次的要求及與其他非鋰電池相比在價(jià)格上的劣勢，需求不足，特斯拉近期悄然停產(chǎn)了周循環(huán)版本的Powerwall。不過特斯拉宣布將在今年夏天推出更大容量更便宜的新版本Powerwall。

　　計(jì)算出來的太陽能電板容量是這樣的：

　　安裝7.2千瓦的屋頂太陽能電板，全年發(fā)電量約為10938度，扣除電池的550度電能損耗后，可滿足用戶的全年用電需求。太陽能電板的月輸出電量見上面的圖二。

　　據(jù)保守估計(jì)，1平方米面積的屋頂太陽能電板輸出功率在130瓦以上，7.2千瓦的太陽能電板占屋頂面積不到60平方米?？紤]到德州獨(dú)棟屋的屋頂面積，安裝這個(gè)尺寸的太陽能電板綽綽有余。