鋰電世界  文孫立清
    北京理工大學(xué)電動車輛國家工程實驗室
    北京理工大學(xué)機械與車輛學(xué)院
    中國電工技術(shù)學(xué)會電動車輛專業(yè)委員會

    1. 大背景
   
    目前的大背景可簡列如下：

    （1）新能源/汽車開始進入爆發(fā)期；

    （2）互聯(lián)網(wǎng)+背景下跨界成共識和趨勢；

    （3）太陽能電池發(fā)電效率大幅提升；

    （4）動力與儲能電池技術(shù)進步、價格逐步降低、應(yīng)用上開始放量；

    （5）能源互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)得到認(rèn)可并成為資本市場的風(fēng)口；

    （6）新技術(shù)、新產(chǎn)品、新模式和新業(yè)態(tài)得到政府支持和民間認(rèn)可；

    （7）共享經(jīng)濟；

    （8）新能源/汽車補貼正當(dāng)時；

    （9）充電基礎(chǔ)設(shè)施待破解；

    （10）電力改革大幕已開。

    2. 現(xiàn)狀與事實

    （1） 太陽能電池將開始進入家庭、太陽能全動力汽車不再遙遠(yuǎn)
　
    根據(jù)漢能控股集團公布，Solibro之1.0平方厘米面積CIGS薄膜太陽能實驗室電池已達(dá)致20.5%轉(zhuǎn)換效率，較去年2014年12月中發(fā)布的19.6%再進一步。有關(guān)成果已由國家可再生能源實驗室（NREL）測試及認(rèn)證，其為美國主要的可再生能源及能源效益研發(fā)實驗室。根據(jù)最新刊發(fā)的期刊《ProgressinPhotovoltaics：ResearchandApplications》，當(dāng)中提出的CIGS太陽能實驗室電池經(jīng)確認(rèn)最高之轉(zhuǎn)換效率為19.8%。而2014年12月17日報道噴墨印刷膜電池實現(xiàn)75％以上的轉(zhuǎn)換效率，2014年12月18日有報道轉(zhuǎn)換效率75％以上的被視為終極太陽能電池的是“量子點太陽能電池”研發(fā)獲得突破，日本正在把新一代太陽能電池的研發(fā)作為國家項目進行推進。轉(zhuǎn)換效率75％以上的量子點太陽能電池研發(fā)獲得突破晶體硅太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率的極限約為30％，而量子點太陽能電池有望達(dá)到其2倍以上。此背景下，中國太陽能設(shè)備制造商收購了美國柔性薄膜電池技術(shù)公司Alta Devices（該公司擁有的砷化鎵(GaAs)柔性薄膜電池技術(shù)，是目前世界上最薄、最輕、轉(zhuǎn)化效率最高的太陽能柔性薄膜技術(shù)，經(jīng)美國國家可再生能源實驗室認(rèn)證，其雙結(jié)電池片的發(fā)電效率可高達(dá)30.8%，為目前全球薄膜太陽能電池技術(shù)轉(zhuǎn)換率的最高世界紀(jì)錄之一。），漢能控股集團董事局主席李河君（LiHejun）2015年2月宣布移動能源戰(zhàn)略：以可移動的分布式發(fā)電技術(shù)為基礎(chǔ)，通過儲能、控制、信息通信等技術(shù)的有機結(jié)合，實現(xiàn)能源的可移動、全天候、高效率供應(yīng)。其將與三家外商、兩家中國企業(yè)共同研發(fā)并預(yù)計2015年10月量產(chǎn)3-5款太陽能全動力汽車，新車款外殼將覆蓋6平方公尺的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到30%的柔性薄膜太陽能電池，光照4小時后，可行駛80-100公里。漢能控股集團的家用薄膜太陽能發(fā)電系統(tǒng)整體方案充分利用薄膜太陽能技術(shù)在分布式太陽能發(fā)電方面的優(yōu)勢：薄膜太陽能具有弱光發(fā)電的特質(zhì)，在微弱的陽光照射下亦可發(fā)電，進而增加日發(fā)電時數(shù)，尤其適用于居住在冬季陽光較弱地區(qū)的居民；薄膜太陽能電池組件承受陰影的能力較高，即使組件有些部分處于陰影下，其他部份仍可繼續(xù)發(fā)電；此外，薄膜太陽能電池組件即使不直接面向太陽也能有效發(fā)電，因此安裝時可以并列、平鋪于屋頂之上、或直立貼于墻身，家庭用戶可靈活的安裝太陽能發(fā)電系統(tǒng)，同時滿足建筑物的美學(xué)需要?？梢苿拥姆植际桨l(fā)電技術(shù)的成熟使得其進入家庭成為必然。

    (2).Tesla 推出“Powerwall”系統(tǒng)，家用電池已經(jīng)成為現(xiàn)實

    新近，tesla宣布推出為“Powerwall”家用電池(下稱“能量墻”)和Powerpack(下稱“能量包”) ，它是既可被掛在美國家庭墻壁上為整個房屋供電，也可與電動車一起玩耍的家用儲能電池?！　∽鳛閮δ苎b置，能量墻與Model S的差別并不大：同類電池管理系統(tǒng)、技術(shù)和架構(gòu)，不同的是能量墻分為10kWh、7kWh等更小的容量，售價分別為2.17萬元人民幣(3500美元)和1.86萬元人民幣(3000美元)，此價格不包括安裝費和逆變器的費用。有人士引述穆迪今年1月的報告稱，電池投資成本已接近500美元~600美元/kWh，因此上述報價并不算太貴。如果按3kWh來看，包括支架、光伏組件、控制器、線纜及儲能裝置的話，大約是8萬元人民幣一套，而特斯拉的“能量墻”報價在1.86萬元~2.17萬元，不算貴。

    (3) 光伏電池投資已然成為回報工具

    與美國家庭接近的是澳大利亞家庭。一般情況下，電站建設(shè)方會提供給澳洲家庭1kWh~10kWh不同的套裝光伏系統(tǒng)。在英國，家用光伏發(fā)電正在成為生活中的一部分。在不列顛已經(jīng)有超過50萬個家庭在自家屋頂安置了太陽能電池板，這些光伏系統(tǒng)將會為使用者產(chǎn)生可供自己使用的電力，而且多余的電力還可以出售給電力公司。 “任何一位即將退休的人士都可以考慮將他們的積蓄投入一部分進入太陽能，因為這將獲得一個比養(yǎng)老基金更好的回報?！?英國能源部長格雷格•巴克)。根據(jù)測算，在英國一個家庭花費4950英鎊就可安裝25片薄膜電池板（3KW系統(tǒng)），平均每年可以發(fā)電3600度。這項投資將通過三個方面獲得相應(yīng)回報：第一、每年可以獲得576 英鎊的政府補貼；第二、每年可以節(jié)約261英鎊的電費（一半發(fā)電量自用）；第三、售電收入為81 英鎊（多余的電量以每度0.045英鎊的價格賣給電網(wǎng)公司）?？傮w而言，這個家庭通過漢能家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)每年可以獲得918英鎊的收益，相當(dāng)于13%的年投資回報率。巴克先生表示這就使得太陽能電池投資回報高于某些養(yǎng)老基金了。以一些經(jīng)典的理財產(chǎn)品為例，現(xiàn)在每100000英鎊只能獲得大概6000英鎊的回報。

    (4) 動力與儲能電池進入家庭時機成熟

    在目前轉(zhuǎn)型的大背景下，在動力與儲能電池技術(shù)進步、產(chǎn)品性能逐步提高、價格逐步降低的的前提下，配合光伏和電動汽車的推廣，動力與儲能電池進入家庭時機成熟?？梢哉f，一直致力于通過solarcity解決電動汽車能源供給的MUSK先生又一次吃了螃蟹，且已經(jīng)證明能為消費者接受。

    3.初衷與影響

    我們姑且分析認(rèn)為，漢能控股集團只是為了銷售其太陽能電池、tesla “Powerwall”家用電池也重點在于解決電動汽車能源供給、澳大利亞電站建設(shè)方提供給澳洲家庭1kWh~10kWh不同的套裝光伏系統(tǒng)只是想減少電力建設(shè)的投入、英國的光伏電池還只是投資回報工具等這或是大家的初衷。但在今天的前述大背景下，其影響遠(yuǎn)大。

    筆者認(rèn)為，太陽能電池進入家庭后將徹底改變能源供給和能源結(jié)構(gòu)；而即可固定又可移動的家庭電池儲能系統(tǒng)將對新能源/汽車乃至智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大影響，甚至有可能顛覆
    汽車業(yè)本身。具體簡述如下：

    （1）能源供給、能源結(jié)構(gòu)和價格機制；

    （2）電力建設(shè)急迫需求得到緩解；

    （3）電力系統(tǒng)調(diào)峰更容易；

    （4）電動汽車可以因不用時刻搭載很重的電池更高效；

    （5）樓宇設(shè)計和安全因家庭儲能出現(xiàn)新要求；

    （6）電池組（能量包）和功率墻需要標(biāo)準(zhǔn)化和檢測；

    （7）物聯(lián)網(wǎng)與共享；

    （8）家庭儲能或動力電池包與金融結(jié)合；

    （9）新技術(shù)誕生（如能源互聯(lián)技術(shù)）；

    （10）新產(chǎn)品誕生（如能源路由器或電動聚合器（Aggregator））；

    （11）新業(yè)態(tài)誕生（儲能或動力電池包租賃服務(wù)）；

    （12）新商業(yè)模式（與家庭儲能或動力電池業(yè)務(wù)相關(guān)的，也包括進化后的能源互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式）；

    （13）跨界（互聯(lián)網(wǎng)+融入）；

    （14）不跨界的汽車企業(yè)可能被徹底顛覆；

    （15）奠定智能電網(wǎng)（未來就是能源互聯(lián)網(wǎng)）、智慧城市、智能無人駕駛互聯(lián)網(wǎng)汽車的基礎(chǔ)；

    （16）互聯(lián)網(wǎng)、電力與汽車產(chǎn)業(yè)深度大融合；

    （17）能源互聯(lián)技術(shù)和平臺成為統(tǒng)一電網(wǎng)電力和車載能源動力系統(tǒng)的共性技術(shù)與平臺；

    （18）共享會從電動汽車使用擴展到車載能源系統(tǒng)；

    （19）世界統(tǒng)一于能源互聯(lián)網(wǎng)；

    （20）電力交通統(tǒng)一于車載能源互聯(lián)；

    （21）光伏+儲能用戶電力用戶和電動汽車用戶脫離電網(wǎng)和充電網(wǎng)絡(luò)；

    （22）充電樁產(chǎn)業(yè)消失（車載取代或由能源路由器替代）；

    （23）電動汽車成為能源互聯(lián)網(wǎng)不可或缺的移動能源裝置；

    （24）電動汽車與智慧住宅融合。
   
    在我國，已經(jīng)有外企進入電池的檢測和認(rèn)證，并成為國內(nèi)企業(yè)通向國內(nèi)外市場尤其國外市場的必經(jīng)途徑。已經(jīng)有中興的48V50AH電池、力神的19AH的型號為LP2770134鐵鋰電池和中聚的LP200AHA電池都獲得了相應(yīng)的國際認(rèn)證。儲能或動力電池也將開始逐步進入家庭。而這影響卻將深入和持續(xù)，研究應(yīng)對上述預(yù)期的實現(xiàn)是非常重要的一項工作。這里筆者建議有必要做好新能源/汽車、電力和互聯(lián)網(wǎng)+融合下的新能源/汽車的頂層設(shè)計，并從技術(shù)層面提前布局，才會在即將到來的一切皆有可能的四新時代不被顛覆出歷史的舞臺。