儲能電池路在何方？

2017-06-30 11:22:03 科技投資圈　點擊量：評論 (0)

儲能電池路在何方？

被寄予厚望的阿奎恩能源公司申請破產(chǎn)，尋找新型儲能電池的嘗試再次失敗。受到影響的還有太陽能和風能等可再生能源，它們依賴更高效的儲能技術(shù)來消除間歇發(fā)電的弊端。遏制全球變暖的行動也會因此打折。成本上無法與鋰電池競爭是新儲能技術(shù)最大的軟肋，但如果考慮使用壽命，加上正確的公眾政策，新型儲能技術(shù)或許還有機會。

風能和太陽能發(fā)電廠產(chǎn)生的清潔能源對儲能技術(shù)的依賴促進了這一行業(yè)的發(fā)展，但就在最近，被寄予厚望的阿奎恩能源公司（Aquion Energy）申請破產(chǎn)，顯示出儲能領(lǐng)域仍然面臨著巨大挑戰(zhàn)。

“明星”隕落，儲能行業(yè)哀嚎遍野

無論從何種意義上講，阿奎恩能源公司似乎都注定會成功。

這家向可再生能源項目和電網(wǎng)出售大容量儲能電池的新興初創(chuàng)公司是由杰˙惠特克雷（Jay Whitacre）于2007年創(chuàng)辦，他是卡內(nèi)基梅隆大學的一位材料科學教授，曾經(jīng)為美國航天局的火星車開發(fā)過電池。阿奎恩能源公司從包括比爾˙蓋茨，凱鵬華盈（Kleiner Perkins）和殼牌的風險投資家等諸多知名投資者手里籌集到了近2億美元。也許最重要的是，公司在進入市場之初，就清醒敏銳的意識到之前電池類項目創(chuàng)業(yè)公司最大的問題——很難避免使用稀有材料。有了前車之鑒，阿奎恩能源公司更多地依賴于已經(jīng)改變了原始用途的生產(chǎn)設(shè)備，并且確定了可能的市場盈利方向。

然而，在3月8日阿奎恩能源公司未能籌集更多的資金之后，公司提起了破產(chǎn)保護，裁掉了80%的員工，不再繼續(xù)生產(chǎn)制造。這是儲能設(shè)備創(chuàng)業(yè)投資公司最近又一次遭遇的重創(chuàng)。此前，生產(chǎn)開發(fā)所謂液流電池的EnerVault公司，在2015年沒能找到更多的投資者之后，將公司掛牌出售了。

同年晚些時候，生產(chǎn)液態(tài)金屬電池的創(chuàng)業(yè)公司Ambri裁員四分之一。大約在同一時間，努力開發(fā)新技術(shù)，致力于將能量以壓縮空氣的方式儲存在碳纖維儲能罐中的LightSail Energy 公司，將自己的容器產(chǎn)品轉(zhuǎn)頭賣給了天然氣供應(yīng)商。總而言之，種種掙扎已經(jīng)讓人們對價格合適，功能實用的電網(wǎng)存儲設(shè)備在近期的到來已經(jīng)降低了期望。

這是個大問題。如果沒有廉價的方式去儲存類似風能或者太陽能這類間歇能源產(chǎn)生的多余能量，那這些可再生能源對整個電網(wǎng)的電力供應(yīng)將產(chǎn)生諸多限制。進一步講，它對減緩由碳排放引發(fā)的溫室效應(yīng)的作用也就有待商榷。

加利福尼亞的太陽能農(nóng)場在此前已經(jīng)關(guān)閉過幾天了，因為他們在特定時間產(chǎn)生的電力超出了電網(wǎng)的使用量。然而，當太陽被云層遮擋的時候，該系統(tǒng)需要啟動備用設(shè)備，燃燒足夠的化石燃料以滿足實際需求。

一年前，阿奎恩能源還在《麻省理工科技評論雜志》（MIT Technology Review）評選出的50家最聰明企業(yè)排行榜上排名第五。現(xiàn)在已經(jīng)很難弄清楚具體是哪里出了問題，因為破產(chǎn)申請中提供的額外細節(jié)有限，而惠特克雷也拒絕在拍賣完成前做出發(fā)言，但他明確表示，希望公司或者技術(shù)在此后能以某種形式延續(xù)下去。

鋰離子電池成本一路走低

2012年，當《麻省理工科技評論雜志》首次報道阿奎恩公司的時候，該公司提到，他們希望能制造每千瓦時容量成本低于300美元的電池產(chǎn)品。該技術(shù)利用鹽水電解質(zhì)，錳氧化物陰極和基于碳元素的陽極組合成電池。

該款產(chǎn)品價格定位是介于低端鉛酸電池和更為昂貴的鋰離子技術(shù)之間。但是主打點是電池能持續(xù)使用更長時間，在電網(wǎng)充放電循環(huán)中表現(xiàn)更好。這就可能能使系統(tǒng)的終身費用降到更低。

我們不知道在阿奎恩公司申請破產(chǎn)的時候，他們產(chǎn)品的成本究竟幾何，但是根據(jù)彭博新能源財經(jīng)（Bloomberg New Energy Finance）的報道，鋰離子電池在去年已經(jīng)低于每千瓦時300美元這一成本的門檻。特別是，這一價格在短短兩年內(nèi)就降低了一半，在2016年達到僅273美元。

這是因為為了滿足日益增長的手機、電動車和太陽能電力備份系統(tǒng)的需求，全球鋰電池的產(chǎn)量逐漸加大。且鋰離子電池的價格仍有可能會繼續(xù)下滑，彭博預(yù)測說2025年可能會降到每千瓦時109美元，而到2030年達到每千瓦時僅73美元。

麻省理工學院（MIT）的材料科學家，Ambri公司的聯(lián)合創(chuàng)始人唐納德˙薩多維（Sadoway）對此表示懷疑，他認為這樣的估算僅僅表現(xiàn)出鋰電池儲能技術(shù)在電網(wǎng)級別下的總成本。他還認為，彭博新能源財經(jīng)對于未來的預(yù)測是不現(xiàn)實的，2030年的預(yù)估似乎會低于原材料的成本價格。

但無論如何，價格的突然下跌已經(jīng)對儲能電池市場產(chǎn)生了巨大的連帶效應(yīng)。他說：“當鋰離子電池帶著這些大膽驚人的推測上場的時候，投資者就會停下來看看，然后說，哇，你們這些（研究其他電池的）家伙都要完蛋了。”

與此同時，能考慮構(gòu)建價值數(shù)百萬美元儲能系統(tǒng)的大客戶們幾乎沒有動力將寶壓在新興的風險更高的技術(shù)上。“鋰離子電池已經(jīng)滿足了大型公用事業(yè)客戶的許多特定需求，他們能從穩(wěn)定供應(yīng)商那里獲得可靠的產(chǎn)品，”AES公司儲能部門總監(jiān)約翰˙扎胡蘭奇（John Zahurancik）如此評論到。

AES公司是一家電力項目開發(fā)商，進來越發(fā)專注于電池系統(tǒng)。在2015年加利福尼亞公用事業(yè)公司天然氣泄漏之后，他們緊急訂購了3個獨立的鋰離子系統(tǒng)來替換天然氣設(shè)備，這些電池就是由AES和特斯拉公司組裝的。“我們認為鋰電池技術(shù)更適用于此時此刻，且能隨時待命。”

鋰離子電池還能用上幾十年

很明顯的是，盡管人們迫切需要更好的電網(wǎng)儲能技術(shù)，但任何（此類）創(chuàng)業(yè)公司都面臨著以下幾個令人生畏的現(xiàn)實問題：首先，先進電網(wǎng)電能儲存技術(shù)的市場并不大，且發(fā)展緩慢，部分原因是技術(shù)不成熟，成本高。其次，也是更為重要的原因是，短期內(nèi)，類似鋰電池一類的現(xiàn)有技術(shù)價格急劇下降，壓縮了類似阿奎恩一類新能源公司所承諾的新技術(shù)帶來的利潤空間。

能源企業(yè)家“回旋加速路計劃”基金領(lǐng)導(dǎo)人伊蘭˙古爾（Ilan Gur）說，“別對鋰離子電池之后的時代報以希望，”他曾經(jīng)參與合資組建了一家電池公司，后來被博世公司收購了。“我們估計還得再傾向于用鋰電池用上幾十年。”

到現(xiàn)在這都是清潔能源領(lǐng)域一個普遍的現(xiàn)象。企業(yè)必須進行大規(guī)模的先期投資，用以開發(fā)新的硬件，擴大生產(chǎn)制造規(guī)模，同時還要在推動價格和業(yè)績目標的前提下，改進現(xiàn)有技術(shù)。面對這樣的挑戰(zhàn)，成功者著實寥寥。

在這種情況下，危險在于，就很多觀察人士看來，鋰離子電池技術(shù)并不適合大規(guī)模的基底負載電網(wǎng)儲能，因為這技術(shù)并沒有那么便宜，而且還有持久性問題。然而，鋰離子電池的成功使得投資市場中那些今天看起來好處有限，但是有可能在未來給能源系統(tǒng)帶來巨大變革的技術(shù)持續(xù)遭遇寒冬。

我們又該如何做，才能支撐這些技術(shù)直達他們最終得以帶來應(yīng)有的變革呢？

繼續(xù)尋找新型儲能電池技術(shù)

麻省理工學院能源研究副教授杰西卡˙塔蘭奇（Jessika Trancik）說，但我們也同樣有理由將寶壓到新型電池這邊。她表示，盡管價格下降，鋰離子電池仍然不足以在電網(wǎng)中發(fā)揮更大的作用。也沒人知道它們最終是否能發(fā)揮出更大的作用。

成本價格的制定也比單純的千瓦時單價更復(fù)雜。更有說服力的指標是每周期每千瓦時多少美元，這將能同時反映出系統(tǒng)的使用壽命。

我們面對著鋰離子電池本身的一個巨大問題：這些電池的容量很快就會打折扣，每個智能手機用戶都知道這一點。這就使得它們不太適合被用于儲存電網(wǎng)中類似風能或太陽能這類間歇能源旺季的富余電量，從而去平衡電網(wǎng)發(fā)電能力。

現(xiàn)在還沒人能說清楚最終哪種電網(wǎng)儲能技術(shù)，或者哪種組合最終可能替代鋰離子電池。除了先進的電池技術(shù)這種可能性，備選項還有飛輪，壓縮空氣，氫燃料電池，電動車對電網(wǎng)系統(tǒng)，甚至儲能空調(diào)。（將水提到山上，再讓它傾瀉而下，依舊是目前最強大的儲能技術(shù)）。但是所有這些技術(shù)都有顯著的缺點，可能需要深入持續(xù)性的投資才能得到發(fā)展，才能測試它們是否真的有可行性，才能讓它們的價格更實惠具有競爭力。

解決之道：市場+公眾政策

問題是這樣的投資要來自哪里。根據(jù)布魯金斯學會近期的一份報告，特朗普政府已經(jīng)采取措施，取消了清潔能源創(chuàng)業(yè)公司的聯(lián)邦資助計劃。自2011年以來，這類計劃收到的風投資金也從75億美元下降到近52億美元。

好消息是隨著更多風能和太陽能項目的建成，以及企業(yè)開始更注重在用電高峰時間成本的核算控制，大型儲能系統(tǒng)的市場正在擴大。加州大學伯克利分校的能源經(jīng)濟學家塞維林˙波倫斯坦恩（Severin Borenstein）評論說，“隨著電網(wǎng)更傾向于采用額外的清潔能源作為補充，以及更多老舊的化石燃料發(fā)電廠的關(guān)閉，電網(wǎng)儲存技術(shù)的經(jīng)濟性將變得越來越高。當我們更多的采用間歇性可再生能源時，儲能技術(shù)就會變得更有價值。”

然而，令人恐懼的是，鑒于全世界為了應(yīng)對氣候變化這一巨大威脅而需要迅速削減碳排放量，單靠市場機制并不能跟上腳步。可以加速這種轉(zhuǎn)變的一個工具當屬明智的公眾政策。加利福尼亞州，紐約州和其他幾個州的碳稅或總量管制與交易制度提高了使用化石燃料的發(fā)電廠的成本，并增加了向電網(wǎng)輸送更多可再生能源和儲能技術(shù)的動力。

政府也有更多的直接方法來支持該行業(yè)，例如加利福尼亞州要求國家公用事業(yè)公司在本十年底之前向電網(wǎng)增加1.3千兆瓦的存儲量，或為有希望的創(chuàng)業(yè)公司提供聯(lián)邦贈款和貸款計劃。

但最終，新型儲能技術(shù)仍要對抗深埋于資本主義骨子里的戰(zhàn)斗力：市場將選擇并鞏固主導(dǎo)性技術(shù)和主導(dǎo)性公司。為了擺脫舊的秩序，需要采取根本性的改進，但在能源領(lǐng)域，這并不會經(jīng)常出現(xiàn)。