摘要:经过十年来成本的快速下降,可充电锂离子电池将彻底改变汽车行业,颠覆电网格局,挑战石油和天然气的主导地位。



 | Russell Gold / Ben Foldy

OR--商业新媒体

1991年,可充电锂离子电池首次商用于手持摄像机。不久后,又被用在笔记本电脑上。十年后,电池被用于为智能手机和可穿戴设备供电,推动了苹果公司(Apple Inc., AAPL)等科技巨头的崛起,之后又被应用到电动汽车领域。在这个过程中,电池的基本技术几乎未变:液体中的锂离子在阴极和阳极之间往复运动。

不过,这仅仅是个开始。经过十年来成本的快速下降,电池已经到了一个临界点。电池将不再仅仅用于消费产品,还将改变世界用电方式。

在能源行业,企业利用价格实惠的电池可以储存电力并获取可再生能源电力。在汽车行业,电池将挑战汽油发动机长达一个世纪的主导地位。由于成本下降的幅度之大、速度之快,大多数汽车制造商预计,目前比汽油车更贵的电动汽车,在未来五年内生产成本将齐平。


大好势头有望持续下去。电动汽车是目前电池需求的主要来源。随着需求增长以及成本进一步下降,电池将给各个行业带来更具颠覆性的影响。通用汽车公司(General Motors Co., GM)最近传来电池方面的好消息。通用汽车说,希望到2035年该公司全球范围内的汽车展厅逐步淘汰汽油车和柴油车。

电池热潮可能会削弱对原油以及汽油等副产品的需求,同时也会侵蚀市场对主要用于发电厂的天然气的需求。虽然开采原料和制造电池会产生一些温室气体排放,但分析人士认为,汽车和能源行业转向电池将减少整体排放,从而促进应对气候变化的努力。

美国仅发电厂的排放量就占全国排放量的四分之一左右,轿车和货车等轻型车辆的排放量占全国排放量的17%。

充电电池的兴起现在事关国家安全和产业政策。掌控生产锂离子电池所需的矿物质和制造工艺被视为“21世纪版的石油安全”。

目前全球电池市场由亚洲国家和企业主导。全球近65%的锂离子电池来自中国。相比之下,没有一个国家的原油产量在全球占比超过20%。

许多公司正在研究新的电池,比如不通过液体传输离子的固态电池,这可以大大提高电池的功率,进一步降低电池价格。这种突破的价值可能达到数十亿美元、甚至数万亿美元。

康涅狄格州电池初创企业Cadenza Innovation Inc.的首席执行官Christina Lampe-Onnerud表示:“未来仍将有大量创新。”她的公司设想,有朝一日,建筑物可以拥有自己的电池,以提供可在高峰时段使用的电力储备,从而降低成本。

首款使用锂离子电池的商用电动汽车是特斯拉(Tesla Inc., TSLA)在2008年推出的跑车Roadster。特斯拉早期的优势之一是,发现可以使用现成的笔记本电脑电池为汽车供电。该公司最初购买了亚洲生产的原本用于笔记本电脑的现成电池,当时笔记本电脑使用6到12块电池。双座的Roadster需要近7,000块电池。

总部设在伦敦的Benchmark Mineral Intelligence是一家追踪电池价格和行业动态的机构,根据该机构提供的数据,目前全球超过三分之二的锂离子电池用于汽车,预计在2030年之前,这一比例将达到四分之三。

同样的电池也越来越多地部署在电网中。佛罗里达州今年1月开工的一个电池项目将使用250万块锂离子电池,其化学成分与特斯拉电池类似,只是体积更大。NextEra Energy Inc.旗下的Florida Power & Light表示,该电池将能够为迪士尼乐园供电七个小时。

经过多年的充放电后,废旧汽车电池的性能通常会略有退化,但这类电池现在有了一个新用途:电力存储。阿姆斯特丹的Johan Cruijff体育场有一个由148个日产(Nissan) Leaf电池组制成的三兆瓦“超级电池”,其中许多电池组是回收的,这个超级电池可以储存屋顶太阳能板产生的电力,帮助平衡该体育场的能源使用。

据Benchmark提供的信息,为了满足预期中将出现的需求,全球锂产量在过去10年间增加了近两倍。锂是一种银色金属,也用于制造核弹和治疗躁郁症。锂的主要生产国是澳大利亚和智利(这两国的地下卤水矿床中发现了锂),不过美国内华达州和北卡罗来纳州矿山的增产努力正受到投资者关注。


近年来,受汽车制造商的需求影响,锂离子电池价格下跌速度超过预期。目前,电动汽车电池组和发动机的制造成本比使用化石燃料的中型轿车发动机高出约4,000美元。据投资银行瑞银集团(UBS Group AG),到2022年这一差价将为1,900美元,到2025年左右这一差距将消失。

通用汽车电动汽车部门主管Ken Morris去年9月份表示,他预计五年内电动汽车和燃油汽车的制造成本将持平。大众汽车(Volkswagen AG, VOW.XE)、特斯拉和通用汽车等汽车制造商正在进一步压低电池价格,竞相锁定为数百万辆电动汽车提供动力所需的巨大产能。电动交通工具的兴起也吸引了一些最大的科技公司,包括苹果公司和亚马逊公司(Amazon.com Inc., AMZN)。

德意志银行(Deutsche Bank)的数据显示,从全球范围来看,在美国、欧洲和中国这几个全球最大市场,电池驱动型电动汽车销量占去年所有新车销量的大约4%,这一比例高于2017年的1%左右。该行预计,到2025年,这一市场份额将达到22%。

在能源领域,一个多世纪以来,电网一直围绕适时发电构建。每时每刻,供电都需要与需求相匹配以避免停电,因为没有办法储存能量以备之后使用。

为了解决这个问题,近几十年来,在最炎热和最寒冷的日子里,供电需求由待命备用的尖峰燃气电厂来满足,当需要时,这些电厂会在特定的几个小时内运转。

在美国的部分地区,大型锂离子电池装置已经开始取代尖峰电厂。这些电池往往在白天储存电力——通常从太阳能发电场获取能源,不过也可以进行设置,从电网获取低成本的电力。日落后,当电力需求和价格在晚间出现上升的时候,它们会根据需要释放几个小时的电力。

开发商和公用事业公司正在研究该行业的另一种进化步骤:建造电池,以收集和输送风能和太阳能发电场的低成本清洁电力,而不仅仅是在日落后的几个小时。

这不仅威胁到了尖峰电厂,还威胁到了许多传统发电厂,为这些发电厂提供资金的基础假设是:它们能够在几十年内全天候有竞争力地出售电力。

总部位于伊利诺伊州的可再生能源发电公司GlidePath Power Solutions LLC的首席执行官Chris McKissack表示,电池“距离带来翻天覆地的变化仅一线之遥”。他估计,在总共800家千兆瓦级燃气和燃煤发电厂中,有超过100家发电厂的可能很快会变得不经济和没有必要。他表示:“这为电池储电提供了巨大的机会。”

在电力市场竞争激烈的得克萨斯州,经济力量正在推动电池在电网中蓬勃发展。截至2020年底,已安装电池的供电能力达215兆瓦。电网运营商预计,到2023年底,电池的供电能力将接近2,000兆瓦,约占该州这个时间主要电网平均用电量的4%或5%。

加州和纽约州已出台了命令,要求公用事业公司必须安装更多电池,以提高电网可靠性和平抑价格波动,以及引入更多的可再生能源。

去年,为近70万客户提供电力的两家加州公司Silicon Valley Clean Energy和Central Coast Community Energy扩大了一项现有交易,购买了贝克斯菲尔德北部一个大型太阳能和电池存储项目的发电量。这两家公司表示,这些电池将使它们能够无需大幅提价就可提供可再生能源。


2019年,休斯顿南部一个GlidePath项目正在建设中。
图片来源:GLIDEPATH
Silicon Valley Clean Energy的首席执行官Girish Balachandran说:“我正以一种完全不同的方式思考电网。”他预计,随着更多的风能和太阳能电力被储存在电池里,该公司加州业务组合当中的天然气业务占比将会缩小。

他说,随着价格继续下降,他正在构想新的可确保电网可靠运行的电池部署方法。

2010年1月时,波士顿谘询公司(Boston Consulting Group)曾估计电池成本约为每千瓦时1,000美元-1,200美元。自那以来,电池价格已经下降了一大截。该咨询公司曾表示,要降到250美元,即车企想要达到的目标水平,是不太可能完成的任务,除非电池化学技术出现重大突破。

现如今,电池价格约为每千瓦时125美元,因为产能大幅扩张之下成本降低,化学技术的提升和设计的调整让成本进一步得到压缩。

卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)机械工程副教授Venkat Viswanathan表示,人们普遍预计电池成本将进一步下降。他预测,电池价格在两三年后最低将达到每千瓦时80美元,并在这个价位触底。

曾为特斯拉跑车Roadster做电池系统架构师、现为Sila Nanotechnologies Inc.创始人兼首席执行官的Gene Berdichevsky表示,如果能把蓄电成本降至每千瓦时50美元,这项技术值5,000亿美元。他说:“将会有大量的科技创新应用于此。” Sila Nanotechnologies是一家总部位于加州阿拉梅达、致力于改进电池技术的公司。

去年美国多个机构成立了一个联盟,以促进国内电池产业的发展,他们认为电池产业将在消费电子和国防中起到重要作用。该联盟还利用《国防生产法》(Defense Production Act)来加快稀土矿的开发。

上个月,在美国参议院对能源部长人选格兰霍姆(Jennifer Granholm)的提名确认听证会上,格兰霍姆表示对国内生产感兴趣。她说:“我们可以从亚洲购买电动汽车电池,也可以在美国生产。”

欧盟正在利用产业政策促进区域性电池产业的发展。德国联邦经济事务和能源部长阿尔特迈尔(Peter Altmaier)不久前表示,欧盟希望从原材料加工到废旧电池回收,在欧洲打造一个封闭的电池价值链。

日益增长的电池需求可能会对重要矿物的供应造成压力。而为所有这些汽车电池供电会增加对电力的需求,导致供应紧张。

另一个挑战是,虽然电池的安全性有所提高,但锂离子电池也曾发生过起火事件,这已经导致包括通用汽车、现代汽车公司(Hyundai Motor Co.)和宝马汽车(BMW AG)在内的多家公司召回产品。

充电站短缺可能会让电动汽车客户望而却步。旧金山估计,到2030年,该市可能需要超过5,100个电动汽车充电装置,而2019年仅有834个。据两位市政府官员共同撰写的一份分析报告,给这些电池加满电可能需要该市多消耗7%的电力。

不过汽车专家们认为,电池驱动的车型最终会占据上风。毕竟,这种车型在制造上比汽油车简单得多,运动部件也更少。

汽车行业顾问Sandy Munro每年都要拆解20多辆汽车,将其拆成零件,研究材料、技术和组装。他表示,一个多世纪以来,内燃机的设计已经近乎完美。相比之下,电池驱动电动车的创新才刚刚开始。

“现在,我们基本上只触及了皮毛。”他还说:“内燃机的时代即将结束。”■


(注:本文仅代表作者个人观点。责编邮箱    info@or123.net)



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电池驱动的世界即将到来

发布日期:2021-02-16 17:01
摘要:经过十年来成本的快速下降,可充电锂离子电池将彻底改变汽车行业,颠覆电网格局,挑战石油和天然气的主导地位。



 | Russell Gold / Ben Foldy

OR--商业新媒体

1991年,可充电锂离子电池首次商用于手持摄像机。不久后,又被用在笔记本电脑上。十年后,电池被用于为智能手机和可穿戴设备供电,推动了苹果公司(Apple Inc., AAPL)等科技巨头的崛起,之后又被应用到电动汽车领域。在这个过程中,电池的基本技术几乎未变:液体中的锂离子在阴极和阳极之间往复运动。

不过,这仅仅是个开始。经过十年来成本的快速下降,电池已经到了一个临界点。电池将不再仅仅用于消费产品,还将改变世界用电方式。

在能源行业,企业利用价格实惠的电池可以储存电力并获取可再生能源电力。在汽车行业,电池将挑战汽油发动机长达一个世纪的主导地位。由于成本下降的幅度之大、速度之快,大多数汽车制造商预计,目前比汽油车更贵的电动汽车,在未来五年内生产成本将齐平。


大好势头有望持续下去。电动汽车是目前电池需求的主要来源。随着需求增长以及成本进一步下降,电池将给各个行业带来更具颠覆性的影响。通用汽车公司(General Motors Co., GM)最近传来电池方面的好消息。通用汽车说,希望到2035年该公司全球范围内的汽车展厅逐步淘汰汽油车和柴油车。

电池热潮可能会削弱对原油以及汽油等副产品的需求,同时也会侵蚀市场对主要用于发电厂的天然气的需求。虽然开采原料和制造电池会产生一些温室气体排放,但分析人士认为,汽车和能源行业转向电池将减少整体排放,从而促进应对气候变化的努力。

美国仅发电厂的排放量就占全国排放量的四分之一左右,轿车和货车等轻型车辆的排放量占全国排放量的17%。

充电电池的兴起现在事关国家安全和产业政策。掌控生产锂离子电池所需的矿物质和制造工艺被视为“21世纪版的石油安全”。

目前全球电池市场由亚洲国家和企业主导。全球近65%的锂离子电池来自中国。相比之下,没有一个国家的原油产量在全球占比超过20%。

许多公司正在研究新的电池,比如不通过液体传输离子的固态电池,这可以大大提高电池的功率,进一步降低电池价格。这种突破的价值可能达到数十亿美元、甚至数万亿美元。

康涅狄格州电池初创企业Cadenza Innovation Inc.的首席执行官Christina Lampe-Onnerud表示:“未来仍将有大量创新。”她的公司设想,有朝一日,建筑物可以拥有自己的电池,以提供可在高峰时段使用的电力储备,从而降低成本。

首款使用锂离子电池的商用电动汽车是特斯拉(Tesla Inc., TSLA)在2008年推出的跑车Roadster。特斯拉早期的优势之一是,发现可以使用现成的笔记本电脑电池为汽车供电。该公司最初购买了亚洲生产的原本用于笔记本电脑的现成电池,当时笔记本电脑使用6到12块电池。双座的Roadster需要近7,000块电池。

总部设在伦敦的Benchmark Mineral Intelligence是一家追踪电池价格和行业动态的机构,根据该机构提供的数据,目前全球超过三分之二的锂离子电池用于汽车,预计在2030年之前,这一比例将达到四分之三。

同样的电池也越来越多地部署在电网中。佛罗里达州今年1月开工的一个电池项目将使用250万块锂离子电池,其化学成分与特斯拉电池类似,只是体积更大。NextEra Energy Inc.旗下的Florida Power & Light表示,该电池将能够为迪士尼乐园供电七个小时。

经过多年的充放电后,废旧汽车电池的性能通常会略有退化,但这类电池现在有了一个新用途:电力存储。阿姆斯特丹的Johan Cruijff体育场有一个由148个日产(Nissan) Leaf电池组制成的三兆瓦“超级电池”,其中许多电池组是回收的,这个超级电池可以储存屋顶太阳能板产生的电力,帮助平衡该体育场的能源使用。

据Benchmark提供的信息,为了满足预期中将出现的需求,全球锂产量在过去10年间增加了近两倍。锂是一种银色金属,也用于制造核弹和治疗躁郁症。锂的主要生产国是澳大利亚和智利(这两国的地下卤水矿床中发现了锂),不过美国内华达州和北卡罗来纳州矿山的增产努力正受到投资者关注。


近年来,受汽车制造商的需求影响,锂离子电池价格下跌速度超过预期。目前,电动汽车电池组和发动机的制造成本比使用化石燃料的中型轿车发动机高出约4,000美元。据投资银行瑞银集团(UBS Group AG),到2022年这一差价将为1,900美元,到2025年左右这一差距将消失。

通用汽车电动汽车部门主管Ken Morris去年9月份表示,他预计五年内电动汽车和燃油汽车的制造成本将持平。大众汽车(Volkswagen AG, VOW.XE)、特斯拉和通用汽车等汽车制造商正在进一步压低电池价格,竞相锁定为数百万辆电动汽车提供动力所需的巨大产能。电动交通工具的兴起也吸引了一些最大的科技公司,包括苹果公司和亚马逊公司(Amazon.com Inc., AMZN)。

德意志银行(Deutsche Bank)的数据显示,从全球范围来看,在美国、欧洲和中国这几个全球最大市场,电池驱动型电动汽车销量占去年所有新车销量的大约4%,这一比例高于2017年的1%左右。该行预计,到2025年,这一市场份额将达到22%。

在能源领域,一个多世纪以来,电网一直围绕适时发电构建。每时每刻,供电都需要与需求相匹配以避免停电,因为没有办法储存能量以备之后使用。

为了解决这个问题,近几十年来,在最炎热和最寒冷的日子里,供电需求由待命备用的尖峰燃气电厂来满足,当需要时,这些电厂会在特定的几个小时内运转。

在美国的部分地区,大型锂离子电池装置已经开始取代尖峰电厂。这些电池往往在白天储存电力——通常从太阳能发电场获取能源,不过也可以进行设置,从电网获取低成本的电力。日落后,当电力需求和价格在晚间出现上升的时候,它们会根据需要释放几个小时的电力。

开发商和公用事业公司正在研究该行业的另一种进化步骤:建造电池,以收集和输送风能和太阳能发电场的低成本清洁电力,而不仅仅是在日落后的几个小时。

这不仅威胁到了尖峰电厂,还威胁到了许多传统发电厂,为这些发电厂提供资金的基础假设是:它们能够在几十年内全天候有竞争力地出售电力。

总部位于伊利诺伊州的可再生能源发电公司GlidePath Power Solutions LLC的首席执行官Chris McKissack表示,电池“距离带来翻天覆地的变化仅一线之遥”。他估计,在总共800家千兆瓦级燃气和燃煤发电厂中,有超过100家发电厂的可能很快会变得不经济和没有必要。他表示:“这为电池储电提供了巨大的机会。”

在电力市场竞争激烈的得克萨斯州,经济力量正在推动电池在电网中蓬勃发展。截至2020年底,已安装电池的供电能力达215兆瓦。电网运营商预计,到2023年底,电池的供电能力将接近2,000兆瓦,约占该州这个时间主要电网平均用电量的4%或5%。

加州和纽约州已出台了命令,要求公用事业公司必须安装更多电池,以提高电网可靠性和平抑价格波动,以及引入更多的可再生能源。

去年,为近70万客户提供电力的两家加州公司Silicon Valley Clean Energy和Central Coast Community Energy扩大了一项现有交易,购买了贝克斯菲尔德北部一个大型太阳能和电池存储项目的发电量。这两家公司表示,这些电池将使它们能够无需大幅提价就可提供可再生能源。


2019年,休斯顿南部一个GlidePath项目正在建设中。
图片来源:GLIDEPATH
Silicon Valley Clean Energy的首席执行官Girish Balachandran说:“我正以一种完全不同的方式思考电网。”他预计,随着更多的风能和太阳能电力被储存在电池里,该公司加州业务组合当中的天然气业务占比将会缩小。

他说,随着价格继续下降,他正在构想新的可确保电网可靠运行的电池部署方法。

2010年1月时,波士顿谘询公司(Boston Consulting Group)曾估计电池成本约为每千瓦时1,000美元-1,200美元。自那以来,电池价格已经下降了一大截。该咨询公司曾表示,要降到250美元,即车企想要达到的目标水平,是不太可能完成的任务,除非电池化学技术出现重大突破。

现如今,电池价格约为每千瓦时125美元,因为产能大幅扩张之下成本降低,化学技术的提升和设计的调整让成本进一步得到压缩。

卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)机械工程副教授Venkat Viswanathan表示,人们普遍预计电池成本将进一步下降。他预测,电池价格在两三年后最低将达到每千瓦时80美元,并在这个价位触底。

曾为特斯拉跑车Roadster做电池系统架构师、现为Sila Nanotechnologies Inc.创始人兼首席执行官的Gene Berdichevsky表示,如果能把蓄电成本降至每千瓦时50美元,这项技术值5,000亿美元。他说:“将会有大量的科技创新应用于此。” Sila Nanotechnologies是一家总部位于加州阿拉梅达、致力于改进电池技术的公司。

去年美国多个机构成立了一个联盟,以促进国内电池产业的发展,他们认为电池产业将在消费电子和国防中起到重要作用。该联盟还利用《国防生产法》(Defense Production Act)来加快稀土矿的开发。

上个月,在美国参议院对能源部长人选格兰霍姆(Jennifer Granholm)的提名确认听证会上,格兰霍姆表示对国内生产感兴趣。她说:“我们可以从亚洲购买电动汽车电池,也可以在美国生产。”

欧盟正在利用产业政策促进区域性电池产业的发展。德国联邦经济事务和能源部长阿尔特迈尔(Peter Altmaier)不久前表示,欧盟希望从原材料加工到废旧电池回收,在欧洲打造一个封闭的电池价值链。

日益增长的电池需求可能会对重要矿物的供应造成压力。而为所有这些汽车电池供电会增加对电力的需求,导致供应紧张。

另一个挑战是,虽然电池的安全性有所提高,但锂离子电池也曾发生过起火事件,这已经导致包括通用汽车、现代汽车公司(Hyundai Motor Co.)和宝马汽车(BMW AG)在内的多家公司召回产品。

充电站短缺可能会让电动汽车客户望而却步。旧金山估计,到2030年,该市可能需要超过5,100个电动汽车充电装置,而2019年仅有834个。据两位市政府官员共同撰写的一份分析报告,给这些电池加满电可能需要该市多消耗7%的电力。

不过汽车专家们认为,电池驱动的车型最终会占据上风。毕竟,这种车型在制造上比汽油车简单得多,运动部件也更少。

汽车行业顾问Sandy Munro每年都要拆解20多辆汽车,将其拆成零件,研究材料、技术和组装。他表示,一个多世纪以来,内燃机的设计已经近乎完美。相比之下,电池驱动电动车的创新才刚刚开始。

“现在,我们基本上只触及了皮毛。”他还说:“内燃机的时代即将结束。”■


(注:本文仅代表作者个人观点。责编邮箱    info@or123.net)



摘要:经过十年来成本的快速下降,可充电锂离子电池将彻底改变汽车行业,颠覆电网格局,挑战石油和天然气的主导地位。



 | Russell Gold / Ben Foldy

OR--商业新媒体

1991年,可充电锂离子电池首次商用于手持摄像机。不久后,又被用在笔记本电脑上。十年后,电池被用于为智能手机和可穿戴设备供电,推动了苹果公司(Apple Inc., AAPL)等科技巨头的崛起,之后又被应用到电动汽车领域。在这个过程中,电池的基本技术几乎未变:液体中的锂离子在阴极和阳极之间往复运动。

不过,这仅仅是个开始。经过十年来成本的快速下降,电池已经到了一个临界点。电池将不再仅仅用于消费产品,还将改变世界用电方式。

在能源行业,企业利用价格实惠的电池可以储存电力并获取可再生能源电力。在汽车行业,电池将挑战汽油发动机长达一个世纪的主导地位。由于成本下降的幅度之大、速度之快,大多数汽车制造商预计,目前比汽油车更贵的电动汽车,在未来五年内生产成本将齐平。


大好势头有望持续下去。电动汽车是目前电池需求的主要来源。随着需求增长以及成本进一步下降,电池将给各个行业带来更具颠覆性的影响。通用汽车公司(General Motors Co., GM)最近传来电池方面的好消息。通用汽车说,希望到2035年该公司全球范围内的汽车展厅逐步淘汰汽油车和柴油车。

电池热潮可能会削弱对原油以及汽油等副产品的需求,同时也会侵蚀市场对主要用于发电厂的天然气的需求。虽然开采原料和制造电池会产生一些温室气体排放,但分析人士认为,汽车和能源行业转向电池将减少整体排放,从而促进应对气候变化的努力。

美国仅发电厂的排放量就占全国排放量的四分之一左右,轿车和货车等轻型车辆的排放量占全国排放量的17%。

充电电池的兴起现在事关国家安全和产业政策。掌控生产锂离子电池所需的矿物质和制造工艺被视为“21世纪版的石油安全”。

目前全球电池市场由亚洲国家和企业主导。全球近65%的锂离子电池来自中国。相比之下,没有一个国家的原油产量在全球占比超过20%。

许多公司正在研究新的电池,比如不通过液体传输离子的固态电池,这可以大大提高电池的功率,进一步降低电池价格。这种突破的价值可能达到数十亿美元、甚至数万亿美元。

康涅狄格州电池初创企业Cadenza Innovation Inc.的首席执行官Christina Lampe-Onnerud表示:“未来仍将有大量创新。”她的公司设想,有朝一日,建筑物可以拥有自己的电池,以提供可在高峰时段使用的电力储备,从而降低成本。

首款使用锂离子电池的商用电动汽车是特斯拉(Tesla Inc., TSLA)在2008年推出的跑车Roadster。特斯拉早期的优势之一是,发现可以使用现成的笔记本电脑电池为汽车供电。该公司最初购买了亚洲生产的原本用于笔记本电脑的现成电池,当时笔记本电脑使用6到12块电池。双座的Roadster需要近7,000块电池。

总部设在伦敦的Benchmark Mineral Intelligence是一家追踪电池价格和行业动态的机构,根据该机构提供的数据,目前全球超过三分之二的锂离子电池用于汽车,预计在2030年之前,这一比例将达到四分之三。

同样的电池也越来越多地部署在电网中。佛罗里达州今年1月开工的一个电池项目将使用250万块锂离子电池,其化学成分与特斯拉电池类似,只是体积更大。NextEra Energy Inc.旗下的Florida Power & Light表示,该电池将能够为迪士尼乐园供电七个小时。

经过多年的充放电后,废旧汽车电池的性能通常会略有退化,但这类电池现在有了一个新用途:电力存储。阿姆斯特丹的Johan Cruijff体育场有一个由148个日产(Nissan) Leaf电池组制成的三兆瓦“超级电池”,其中许多电池组是回收的,这个超级电池可以储存屋顶太阳能板产生的电力,帮助平衡该体育场的能源使用。

据Benchmark提供的信息,为了满足预期中将出现的需求,全球锂产量在过去10年间增加了近两倍。锂是一种银色金属,也用于制造核弹和治疗躁郁症。锂的主要生产国是澳大利亚和智利(这两国的地下卤水矿床中发现了锂),不过美国内华达州和北卡罗来纳州矿山的增产努力正受到投资者关注。


近年来,受汽车制造商的需求影响,锂离子电池价格下跌速度超过预期。目前,电动汽车电池组和发动机的制造成本比使用化石燃料的中型轿车发动机高出约4,000美元。据投资银行瑞银集团(UBS Group AG),到2022年这一差价将为1,900美元,到2025年左右这一差距将消失。

通用汽车电动汽车部门主管Ken Morris去年9月份表示,他预计五年内电动汽车和燃油汽车的制造成本将持平。大众汽车(Volkswagen AG, VOW.XE)、特斯拉和通用汽车等汽车制造商正在进一步压低电池价格,竞相锁定为数百万辆电动汽车提供动力所需的巨大产能。电动交通工具的兴起也吸引了一些最大的科技公司,包括苹果公司和亚马逊公司(Amazon.com Inc., AMZN)。

德意志银行(Deutsche Bank)的数据显示,从全球范围来看,在美国、欧洲和中国这几个全球最大市场,电池驱动型电动汽车销量占去年所有新车销量的大约4%,这一比例高于2017年的1%左右。该行预计,到2025年,这一市场份额将达到22%。

在能源领域,一个多世纪以来,电网一直围绕适时发电构建。每时每刻,供电都需要与需求相匹配以避免停电,因为没有办法储存能量以备之后使用。

为了解决这个问题,近几十年来,在最炎热和最寒冷的日子里,供电需求由待命备用的尖峰燃气电厂来满足,当需要时,这些电厂会在特定的几个小时内运转。

在美国的部分地区,大型锂离子电池装置已经开始取代尖峰电厂。这些电池往往在白天储存电力——通常从太阳能发电场获取能源,不过也可以进行设置,从电网获取低成本的电力。日落后,当电力需求和价格在晚间出现上升的时候,它们会根据需要释放几个小时的电力。

开发商和公用事业公司正在研究该行业的另一种进化步骤:建造电池,以收集和输送风能和太阳能发电场的低成本清洁电力,而不仅仅是在日落后的几个小时。

这不仅威胁到了尖峰电厂,还威胁到了许多传统发电厂,为这些发电厂提供资金的基础假设是:它们能够在几十年内全天候有竞争力地出售电力。

总部位于伊利诺伊州的可再生能源发电公司GlidePath Power Solutions LLC的首席执行官Chris McKissack表示,电池“距离带来翻天覆地的变化仅一线之遥”。他估计,在总共800家千兆瓦级燃气和燃煤发电厂中,有超过100家发电厂的可能很快会变得不经济和没有必要。他表示:“这为电池储电提供了巨大的机会。”

在电力市场竞争激烈的得克萨斯州,经济力量正在推动电池在电网中蓬勃发展。截至2020年底,已安装电池的供电能力达215兆瓦。电网运营商预计,到2023年底,电池的供电能力将接近2,000兆瓦,约占该州这个时间主要电网平均用电量的4%或5%。

加州和纽约州已出台了命令,要求公用事业公司必须安装更多电池,以提高电网可靠性和平抑价格波动,以及引入更多的可再生能源。

去年,为近70万客户提供电力的两家加州公司Silicon Valley Clean Energy和Central Coast Community Energy扩大了一项现有交易,购买了贝克斯菲尔德北部一个大型太阳能和电池存储项目的发电量。这两家公司表示,这些电池将使它们能够无需大幅提价就可提供可再生能源。


2019年,休斯顿南部一个GlidePath项目正在建设中。
图片来源:GLIDEPATH
Silicon Valley Clean Energy的首席执行官Girish Balachandran说:“我正以一种完全不同的方式思考电网。”他预计,随着更多的风能和太阳能电力被储存在电池里,该公司加州业务组合当中的天然气业务占比将会缩小。

他说,随着价格继续下降,他正在构想新的可确保电网可靠运行的电池部署方法。

2010年1月时,波士顿谘询公司(Boston Consulting Group)曾估计电池成本约为每千瓦时1,000美元-1,200美元。自那以来,电池价格已经下降了一大截。该咨询公司曾表示,要降到250美元,即车企想要达到的目标水平,是不太可能完成的任务,除非电池化学技术出现重大突破。

现如今,电池价格约为每千瓦时125美元,因为产能大幅扩张之下成本降低,化学技术的提升和设计的调整让成本进一步得到压缩。

卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)机械工程副教授Venkat Viswanathan表示,人们普遍预计电池成本将进一步下降。他预测,电池价格在两三年后最低将达到每千瓦时80美元,并在这个价位触底。

曾为特斯拉跑车Roadster做电池系统架构师、现为Sila Nanotechnologies Inc.创始人兼首席执行官的Gene Berdichevsky表示,如果能把蓄电成本降至每千瓦时50美元,这项技术值5,000亿美元。他说:“将会有大量的科技创新应用于此。” Sila Nanotechnologies是一家总部位于加州阿拉梅达、致力于改进电池技术的公司。

去年美国多个机构成立了一个联盟,以促进国内电池产业的发展,他们认为电池产业将在消费电子和国防中起到重要作用。该联盟还利用《国防生产法》(Defense Production Act)来加快稀土矿的开发。

上个月,在美国参议院对能源部长人选格兰霍姆(Jennifer Granholm)的提名确认听证会上,格兰霍姆表示对国内生产感兴趣。她说:“我们可以从亚洲购买电动汽车电池,也可以在美国生产。”

欧盟正在利用产业政策促进区域性电池产业的发展。德国联邦经济事务和能源部长阿尔特迈尔(Peter Altmaier)不久前表示,欧盟希望从原材料加工到废旧电池回收,在欧洲打造一个封闭的电池价值链。

日益增长的电池需求可能会对重要矿物的供应造成压力。而为所有这些汽车电池供电会增加对电力的需求,导致供应紧张。

另一个挑战是,虽然电池的安全性有所提高,但锂离子电池也曾发生过起火事件,这已经导致包括通用汽车、现代汽车公司(Hyundai Motor Co.)和宝马汽车(BMW AG)在内的多家公司召回产品。

充电站短缺可能会让电动汽车客户望而却步。旧金山估计,到2030年,该市可能需要超过5,100个电动汽车充电装置,而2019年仅有834个。据两位市政府官员共同撰写的一份分析报告,给这些电池加满电可能需要该市多消耗7%的电力。

不过汽车专家们认为,电池驱动的车型最终会占据上风。毕竟,这种车型在制造上比汽油车简单得多,运动部件也更少。

汽车行业顾问Sandy Munro每年都要拆解20多辆汽车,将其拆成零件,研究材料、技术和组装。他表示,一个多世纪以来,内燃机的设计已经近乎完美。相比之下,电池驱动电动车的创新才刚刚开始。

“现在,我们基本上只触及了皮毛。”他还说:“内燃机的时代即将结束。”■


(注:本文仅代表作者个人观点。责编邮箱    info@or123.net)




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电池驱动的世界即将到来

发布日期:2021-02-16 17:01
摘要:经过十年来成本的快速下降,可充电锂离子电池将彻底改变汽车行业,颠覆电网格局,挑战石油和天然气的主导地位。



 | Russell Gold / Ben Foldy

OR--商业新媒体

1991年,可充电锂离子电池首次商用于手持摄像机。不久后,又被用在笔记本电脑上。十年后,电池被用于为智能手机和可穿戴设备供电,推动了苹果公司(Apple Inc., AAPL)等科技巨头的崛起,之后又被应用到电动汽车领域。在这个过程中,电池的基本技术几乎未变:液体中的锂离子在阴极和阳极之间往复运动。

不过,这仅仅是个开始。经过十年来成本的快速下降,电池已经到了一个临界点。电池将不再仅仅用于消费产品,还将改变世界用电方式。

在能源行业,企业利用价格实惠的电池可以储存电力并获取可再生能源电力。在汽车行业,电池将挑战汽油发动机长达一个世纪的主导地位。由于成本下降的幅度之大、速度之快,大多数汽车制造商预计,目前比汽油车更贵的电动汽车,在未来五年内生产成本将齐平。


大好势头有望持续下去。电动汽车是目前电池需求的主要来源。随着需求增长以及成本进一步下降,电池将给各个行业带来更具颠覆性的影响。通用汽车公司(General Motors Co., GM)最近传来电池方面的好消息。通用汽车说,希望到2035年该公司全球范围内的汽车展厅逐步淘汰汽油车和柴油车。

电池热潮可能会削弱对原油以及汽油等副产品的需求,同时也会侵蚀市场对主要用于发电厂的天然气的需求。虽然开采原料和制造电池会产生一些温室气体排放,但分析人士认为,汽车和能源行业转向电池将减少整体排放,从而促进应对气候变化的努力。

美国仅发电厂的排放量就占全国排放量的四分之一左右,轿车和货车等轻型车辆的排放量占全国排放量的17%。

充电电池的兴起现在事关国家安全和产业政策。掌控生产锂离子电池所需的矿物质和制造工艺被视为“21世纪版的石油安全”。

目前全球电池市场由亚洲国家和企业主导。全球近65%的锂离子电池来自中国。相比之下,没有一个国家的原油产量在全球占比超过20%。

许多公司正在研究新的电池,比如不通过液体传输离子的固态电池,这可以大大提高电池的功率,进一步降低电池价格。这种突破的价值可能达到数十亿美元、甚至数万亿美元。

康涅狄格州电池初创企业Cadenza Innovation Inc.的首席执行官Christina Lampe-Onnerud表示:“未来仍将有大量创新。”她的公司设想,有朝一日,建筑物可以拥有自己的电池,以提供可在高峰时段使用的电力储备,从而降低成本。

首款使用锂离子电池的商用电动汽车是特斯拉(Tesla Inc., TSLA)在2008年推出的跑车Roadster。特斯拉早期的优势之一是,发现可以使用现成的笔记本电脑电池为汽车供电。该公司最初购买了亚洲生产的原本用于笔记本电脑的现成电池,当时笔记本电脑使用6到12块电池。双座的Roadster需要近7,000块电池。

总部设在伦敦的Benchmark Mineral Intelligence是一家追踪电池价格和行业动态的机构,根据该机构提供的数据,目前全球超过三分之二的锂离子电池用于汽车,预计在2030年之前,这一比例将达到四分之三。

同样的电池也越来越多地部署在电网中。佛罗里达州今年1月开工的一个电池项目将使用250万块锂离子电池,其化学成分与特斯拉电池类似,只是体积更大。NextEra Energy Inc.旗下的Florida Power & Light表示,该电池将能够为迪士尼乐园供电七个小时。

经过多年的充放电后,废旧汽车电池的性能通常会略有退化,但这类电池现在有了一个新用途:电力存储。阿姆斯特丹的Johan Cruijff体育场有一个由148个日产(Nissan) Leaf电池组制成的三兆瓦“超级电池”,其中许多电池组是回收的,这个超级电池可以储存屋顶太阳能板产生的电力,帮助平衡该体育场的能源使用。

据Benchmark提供的信息,为了满足预期中将出现的需求,全球锂产量在过去10年间增加了近两倍。锂是一种银色金属,也用于制造核弹和治疗躁郁症。锂的主要生产国是澳大利亚和智利(这两国的地下卤水矿床中发现了锂),不过美国内华达州和北卡罗来纳州矿山的增产努力正受到投资者关注。


近年来,受汽车制造商的需求影响,锂离子电池价格下跌速度超过预期。目前,电动汽车电池组和发动机的制造成本比使用化石燃料的中型轿车发动机高出约4,000美元。据投资银行瑞银集团(UBS Group AG),到2022年这一差价将为1,900美元,到2025年左右这一差距将消失。

通用汽车电动汽车部门主管Ken Morris去年9月份表示,他预计五年内电动汽车和燃油汽车的制造成本将持平。大众汽车(Volkswagen AG, VOW.XE)、特斯拉和通用汽车等汽车制造商正在进一步压低电池价格,竞相锁定为数百万辆电动汽车提供动力所需的巨大产能。电动交通工具的兴起也吸引了一些最大的科技公司,包括苹果公司和亚马逊公司(Amazon.com Inc., AMZN)。

德意志银行(Deutsche Bank)的数据显示,从全球范围来看,在美国、欧洲和中国这几个全球最大市场,电池驱动型电动汽车销量占去年所有新车销量的大约4%,这一比例高于2017年的1%左右。该行预计,到2025年,这一市场份额将达到22%。

在能源领域,一个多世纪以来,电网一直围绕适时发电构建。每时每刻,供电都需要与需求相匹配以避免停电,因为没有办法储存能量以备之后使用。

为了解决这个问题,近几十年来,在最炎热和最寒冷的日子里,供电需求由待命备用的尖峰燃气电厂来满足,当需要时,这些电厂会在特定的几个小时内运转。

在美国的部分地区,大型锂离子电池装置已经开始取代尖峰电厂。这些电池往往在白天储存电力——通常从太阳能发电场获取能源,不过也可以进行设置,从电网获取低成本的电力。日落后,当电力需求和价格在晚间出现上升的时候,它们会根据需要释放几个小时的电力。

开发商和公用事业公司正在研究该行业的另一种进化步骤:建造电池,以收集和输送风能和太阳能发电场的低成本清洁电力,而不仅仅是在日落后的几个小时。

这不仅威胁到了尖峰电厂,还威胁到了许多传统发电厂,为这些发电厂提供资金的基础假设是:它们能够在几十年内全天候有竞争力地出售电力。

总部位于伊利诺伊州的可再生能源发电公司GlidePath Power Solutions LLC的首席执行官Chris McKissack表示,电池“距离带来翻天覆地的变化仅一线之遥”。他估计,在总共800家千兆瓦级燃气和燃煤发电厂中,有超过100家发电厂的可能很快会变得不经济和没有必要。他表示:“这为电池储电提供了巨大的机会。”

在电力市场竞争激烈的得克萨斯州,经济力量正在推动电池在电网中蓬勃发展。截至2020年底,已安装电池的供电能力达215兆瓦。电网运营商预计,到2023年底,电池的供电能力将接近2,000兆瓦,约占该州这个时间主要电网平均用电量的4%或5%。

加州和纽约州已出台了命令,要求公用事业公司必须安装更多电池,以提高电网可靠性和平抑价格波动,以及引入更多的可再生能源。

去年,为近70万客户提供电力的两家加州公司Silicon Valley Clean Energy和Central Coast Community Energy扩大了一项现有交易,购买了贝克斯菲尔德北部一个大型太阳能和电池存储项目的发电量。这两家公司表示,这些电池将使它们能够无需大幅提价就可提供可再生能源。


2019年,休斯顿南部一个GlidePath项目正在建设中。
图片来源:GLIDEPATH
Silicon Valley Clean Energy的首席执行官Girish Balachandran说:“我正以一种完全不同的方式思考电网。”他预计,随着更多的风能和太阳能电力被储存在电池里,该公司加州业务组合当中的天然气业务占比将会缩小。

他说,随着价格继续下降,他正在构想新的可确保电网可靠运行的电池部署方法。

2010年1月时,波士顿谘询公司(Boston Consulting Group)曾估计电池成本约为每千瓦时1,000美元-1,200美元。自那以来,电池价格已经下降了一大截。该咨询公司曾表示,要降到250美元,即车企想要达到的目标水平,是不太可能完成的任务,除非电池化学技术出现重大突破。

现如今,电池价格约为每千瓦时125美元,因为产能大幅扩张之下成本降低,化学技术的提升和设计的调整让成本进一步得到压缩。

卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)机械工程副教授Venkat Viswanathan表示,人们普遍预计电池成本将进一步下降。他预测,电池价格在两三年后最低将达到每千瓦时80美元,并在这个价位触底。

曾为特斯拉跑车Roadster做电池系统架构师、现为Sila Nanotechnologies Inc.创始人兼首席执行官的Gene Berdichevsky表示,如果能把蓄电成本降至每千瓦时50美元,这项技术值5,000亿美元。他说:“将会有大量的科技创新应用于此。” Sila Nanotechnologies是一家总部位于加州阿拉梅达、致力于改进电池技术的公司。

去年美国多个机构成立了一个联盟,以促进国内电池产业的发展,他们认为电池产业将在消费电子和国防中起到重要作用。该联盟还利用《国防生产法》(Defense Production Act)来加快稀土矿的开发。

上个月,在美国参议院对能源部长人选格兰霍姆(Jennifer Granholm)的提名确认听证会上,格兰霍姆表示对国内生产感兴趣。她说:“我们可以从亚洲购买电动汽车电池,也可以在美国生产。”

欧盟正在利用产业政策促进区域性电池产业的发展。德国联邦经济事务和能源部长阿尔特迈尔(Peter Altmaier)不久前表示,欧盟希望从原材料加工到废旧电池回收,在欧洲打造一个封闭的电池价值链。

日益增长的电池需求可能会对重要矿物的供应造成压力。而为所有这些汽车电池供电会增加对电力的需求,导致供应紧张。

另一个挑战是,虽然电池的安全性有所提高,但锂离子电池也曾发生过起火事件,这已经导致包括通用汽车、现代汽车公司(Hyundai Motor Co.)和宝马汽车(BMW AG)在内的多家公司召回产品。

充电站短缺可能会让电动汽车客户望而却步。旧金山估计,到2030年,该市可能需要超过5,100个电动汽车充电装置,而2019年仅有834个。据两位市政府官员共同撰写的一份分析报告,给这些电池加满电可能需要该市多消耗7%的电力。

不过汽车专家们认为,电池驱动的车型最终会占据上风。毕竟,这种车型在制造上比汽油车简单得多,运动部件也更少。

汽车行业顾问Sandy Munro每年都要拆解20多辆汽车,将其拆成零件,研究材料、技术和组装。他表示,一个多世纪以来,内燃机的设计已经近乎完美。相比之下,电池驱动电动车的创新才刚刚开始。

“现在,我们基本上只触及了皮毛。”他还说:“内燃机的时代即将结束。”■


(注:本文仅代表作者个人观点。责编邮箱    info@or123.net)



摘要:经过十年来成本的快速下降,可充电锂离子电池将彻底改变汽车行业,颠覆电网格局,挑战石油和天然气的主导地位。



 | Russell Gold / Ben Foldy

OR--商业新媒体

1991年,可充电锂离子电池首次商用于手持摄像机。不久后,又被用在笔记本电脑上。十年后,电池被用于为智能手机和可穿戴设备供电,推动了苹果公司(Apple Inc., AAPL)等科技巨头的崛起,之后又被应用到电动汽车领域。在这个过程中,电池的基本技术几乎未变:液体中的锂离子在阴极和阳极之间往复运动。

不过,这仅仅是个开始。经过十年来成本的快速下降,电池已经到了一个临界点。电池将不再仅仅用于消费产品,还将改变世界用电方式。

在能源行业,企业利用价格实惠的电池可以储存电力并获取可再生能源电力。在汽车行业,电池将挑战汽油发动机长达一个世纪的主导地位。由于成本下降的幅度之大、速度之快,大多数汽车制造商预计,目前比汽油车更贵的电动汽车,在未来五年内生产成本将齐平。


大好势头有望持续下去。电动汽车是目前电池需求的主要来源。随着需求增长以及成本进一步下降,电池将给各个行业带来更具颠覆性的影响。通用汽车公司(General Motors Co., GM)最近传来电池方面的好消息。通用汽车说,希望到2035年该公司全球范围内的汽车展厅逐步淘汰汽油车和柴油车。

电池热潮可能会削弱对原油以及汽油等副产品的需求,同时也会侵蚀市场对主要用于发电厂的天然气的需求。虽然开采原料和制造电池会产生一些温室气体排放,但分析人士认为,汽车和能源行业转向电池将减少整体排放,从而促进应对气候变化的努力。

美国仅发电厂的排放量就占全国排放量的四分之一左右,轿车和货车等轻型车辆的排放量占全国排放量的17%。

充电电池的兴起现在事关国家安全和产业政策。掌控生产锂离子电池所需的矿物质和制造工艺被视为“21世纪版的石油安全”。

目前全球电池市场由亚洲国家和企业主导。全球近65%的锂离子电池来自中国。相比之下,没有一个国家的原油产量在全球占比超过20%。

许多公司正在研究新的电池,比如不通过液体传输离子的固态电池,这可以大大提高电池的功率,进一步降低电池价格。这种突破的价值可能达到数十亿美元、甚至数万亿美元。

康涅狄格州电池初创企业Cadenza Innovation Inc.的首席执行官Christina Lampe-Onnerud表示:“未来仍将有大量创新。”她的公司设想,有朝一日,建筑物可以拥有自己的电池,以提供可在高峰时段使用的电力储备,从而降低成本。

首款使用锂离子电池的商用电动汽车是特斯拉(Tesla Inc., TSLA)在2008年推出的跑车Roadster。特斯拉早期的优势之一是,发现可以使用现成的笔记本电脑电池为汽车供电。该公司最初购买了亚洲生产的原本用于笔记本电脑的现成电池,当时笔记本电脑使用6到12块电池。双座的Roadster需要近7,000块电池。

总部设在伦敦的Benchmark Mineral Intelligence是一家追踪电池价格和行业动态的机构,根据该机构提供的数据,目前全球超过三分之二的锂离子电池用于汽车,预计在2030年之前,这一比例将达到四分之三。

同样的电池也越来越多地部署在电网中。佛罗里达州今年1月开工的一个电池项目将使用250万块锂离子电池,其化学成分与特斯拉电池类似,只是体积更大。NextEra Energy Inc.旗下的Florida Power & Light表示,该电池将能够为迪士尼乐园供电七个小时。

经过多年的充放电后,废旧汽车电池的性能通常会略有退化,但这类电池现在有了一个新用途:电力存储。阿姆斯特丹的Johan Cruijff体育场有一个由148个日产(Nissan) Leaf电池组制成的三兆瓦“超级电池”,其中许多电池组是回收的,这个超级电池可以储存屋顶太阳能板产生的电力,帮助平衡该体育场的能源使用。

据Benchmark提供的信息,为了满足预期中将出现的需求,全球锂产量在过去10年间增加了近两倍。锂是一种银色金属,也用于制造核弹和治疗躁郁症。锂的主要生产国是澳大利亚和智利(这两国的地下卤水矿床中发现了锂),不过美国内华达州和北卡罗来纳州矿山的增产努力正受到投资者关注。


近年来,受汽车制造商的需求影响,锂离子电池价格下跌速度超过预期。目前,电动汽车电池组和发动机的制造成本比使用化石燃料的中型轿车发动机高出约4,000美元。据投资银行瑞银集团(UBS Group AG),到2022年这一差价将为1,900美元,到2025年左右这一差距将消失。

通用汽车电动汽车部门主管Ken Morris去年9月份表示,他预计五年内电动汽车和燃油汽车的制造成本将持平。大众汽车(Volkswagen AG, VOW.XE)、特斯拉和通用汽车等汽车制造商正在进一步压低电池价格,竞相锁定为数百万辆电动汽车提供动力所需的巨大产能。电动交通工具的兴起也吸引了一些最大的科技公司,包括苹果公司和亚马逊公司(Amazon.com Inc., AMZN)。

德意志银行(Deutsche Bank)的数据显示,从全球范围来看,在美国、欧洲和中国这几个全球最大市场,电池驱动型电动汽车销量占去年所有新车销量的大约4%,这一比例高于2017年的1%左右。该行预计,到2025年,这一市场份额将达到22%。

在能源领域,一个多世纪以来,电网一直围绕适时发电构建。每时每刻,供电都需要与需求相匹配以避免停电,因为没有办法储存能量以备之后使用。

为了解决这个问题,近几十年来,在最炎热和最寒冷的日子里,供电需求由待命备用的尖峰燃气电厂来满足,当需要时,这些电厂会在特定的几个小时内运转。

在美国的部分地区,大型锂离子电池装置已经开始取代尖峰电厂。这些电池往往在白天储存电力——通常从太阳能发电场获取能源,不过也可以进行设置,从电网获取低成本的电力。日落后,当电力需求和价格在晚间出现上升的时候,它们会根据需要释放几个小时的电力。

开发商和公用事业公司正在研究该行业的另一种进化步骤:建造电池,以收集和输送风能和太阳能发电场的低成本清洁电力,而不仅仅是在日落后的几个小时。

这不仅威胁到了尖峰电厂,还威胁到了许多传统发电厂,为这些发电厂提供资金的基础假设是:它们能够在几十年内全天候有竞争力地出售电力。

总部位于伊利诺伊州的可再生能源发电公司GlidePath Power Solutions LLC的首席执行官Chris McKissack表示,电池“距离带来翻天覆地的变化仅一线之遥”。他估计,在总共800家千兆瓦级燃气和燃煤发电厂中,有超过100家发电厂的可能很快会变得不经济和没有必要。他表示:“这为电池储电提供了巨大的机会。”

在电力市场竞争激烈的得克萨斯州,经济力量正在推动电池在电网中蓬勃发展。截至2020年底,已安装电池的供电能力达215兆瓦。电网运营商预计,到2023年底,电池的供电能力将接近2,000兆瓦,约占该州这个时间主要电网平均用电量的4%或5%。

加州和纽约州已出台了命令,要求公用事业公司必须安装更多电池,以提高电网可靠性和平抑价格波动,以及引入更多的可再生能源。

去年,为近70万客户提供电力的两家加州公司Silicon Valley Clean Energy和Central Coast Community Energy扩大了一项现有交易,购买了贝克斯菲尔德北部一个大型太阳能和电池存储项目的发电量。这两家公司表示,这些电池将使它们能够无需大幅提价就可提供可再生能源。


2019年,休斯顿南部一个GlidePath项目正在建设中。
图片来源:GLIDEPATH
Silicon Valley Clean Energy的首席执行官Girish Balachandran说:“我正以一种完全不同的方式思考电网。”他预计,随着更多的风能和太阳能电力被储存在电池里,该公司加州业务组合当中的天然气业务占比将会缩小。

他说,随着价格继续下降,他正在构想新的可确保电网可靠运行的电池部署方法。

2010年1月时,波士顿谘询公司(Boston Consulting Group)曾估计电池成本约为每千瓦时1,000美元-1,200美元。自那以来,电池价格已经下降了一大截。该咨询公司曾表示,要降到250美元,即车企想要达到的目标水平,是不太可能完成的任务,除非电池化学技术出现重大突破。

现如今,电池价格约为每千瓦时125美元,因为产能大幅扩张之下成本降低,化学技术的提升和设计的调整让成本进一步得到压缩。

卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)机械工程副教授Venkat Viswanathan表示,人们普遍预计电池成本将进一步下降。他预测,电池价格在两三年后最低将达到每千瓦时80美元,并在这个价位触底。

曾为特斯拉跑车Roadster做电池系统架构师、现为Sila Nanotechnologies Inc.创始人兼首席执行官的Gene Berdichevsky表示,如果能把蓄电成本降至每千瓦时50美元,这项技术值5,000亿美元。他说:“将会有大量的科技创新应用于此。” Sila Nanotechnologies是一家总部位于加州阿拉梅达、致力于改进电池技术的公司。

去年美国多个机构成立了一个联盟,以促进国内电池产业的发展,他们认为电池产业将在消费电子和国防中起到重要作用。该联盟还利用《国防生产法》(Defense Production Act)来加快稀土矿的开发。

上个月,在美国参议院对能源部长人选格兰霍姆(Jennifer Granholm)的提名确认听证会上,格兰霍姆表示对国内生产感兴趣。她说:“我们可以从亚洲购买电动汽车电池,也可以在美国生产。”

欧盟正在利用产业政策促进区域性电池产业的发展。德国联邦经济事务和能源部长阿尔特迈尔(Peter Altmaier)不久前表示,欧盟希望从原材料加工到废旧电池回收,在欧洲打造一个封闭的电池价值链。

日益增长的电池需求可能会对重要矿物的供应造成压力。而为所有这些汽车电池供电会增加对电力的需求,导致供应紧张。

另一个挑战是,虽然电池的安全性有所提高,但锂离子电池也曾发生过起火事件,这已经导致包括通用汽车、现代汽车公司(Hyundai Motor Co.)和宝马汽车(BMW AG)在内的多家公司召回产品。

充电站短缺可能会让电动汽车客户望而却步。旧金山估计,到2030年,该市可能需要超过5,100个电动汽车充电装置,而2019年仅有834个。据两位市政府官员共同撰写的一份分析报告,给这些电池加满电可能需要该市多消耗7%的电力。

不过汽车专家们认为,电池驱动的车型最终会占据上风。毕竟,这种车型在制造上比汽油车简单得多,运动部件也更少。

汽车行业顾问Sandy Munro每年都要拆解20多辆汽车,将其拆成零件,研究材料、技术和组装。他表示,一个多世纪以来,内燃机的设计已经近乎完美。相比之下,电池驱动电动车的创新才刚刚开始。

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