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儲(chǔ)能電池路在何方?“明星”能源公司折戟之殤

   2017-06-30 科技投資圈

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核心提示:被寄予厚望的阿奎恩能源公司申請破產(chǎn),尋找新型儲(chǔ)能電池的嘗試再次失敗。受到影響的還有太陽能和風(fēng)能等可再生能源,它們依賴更高

被寄予厚望的阿奎恩能源公司申請破產(chǎn),尋找新型儲(chǔ)能電池的嘗試再次失敗。受到影響的還有太陽能和風(fēng)能等可再生能源,它們依賴更高效的儲(chǔ)能技術(shù)來消除間歇發(fā)電的弊端。遏制全球變暖的行動(dòng)也會(huì)因此打折。成本上無法與鋰電池競爭是新儲(chǔ)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(chǔ)能技術(shù)或許還有機(jī)會(huì)。

風(fēng)能和太陽能發(fā)電廠產(chǎn)生的清潔能源對儲(chǔ)能技術(shù)的依賴促進(jìn)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(chǔ)能領(lǐng)域仍然面臨著巨大挑戰(zhàn)。

“明星”隕落,儲(chǔ)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(huì)成功。

這家向可再生能源項(xiàng)目和電網(wǎng)出售大容量儲(chǔ)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(xué)的一位材料科學(xué)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(fēng)險(xiǎn)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(jìn)入市場之初,就清醒敏銳的意識(shí)到之前電池類項(xiàng)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(hù),裁掉了80%的員工,不再繼續(xù)生產(chǎn)制造。這是儲(chǔ)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(shí)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(shí)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(chǔ)存在碳纖維儲(chǔ)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(jià)格合適,功能實(shí)用的電網(wǎng)存儲(chǔ)設(shè)備在近期的到來已經(jīng)降低了期望。

這是個(gè)大問題。如果沒有廉價(jià)的方式去儲(chǔ)存類似風(fēng)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(gè)電網(wǎng)的電力供應(yīng)將產(chǎn)生諸多限制。進(jìn)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?yàn)樗麄冊谔囟〞r(shí)間產(chǎn)生的電力超出了電網(wǎng)的使用量。然而,當(dāng)太陽被云層遮擋的時(shí)候,該系統(tǒng)需要啟動(dòng)備用設(shè)備,燃燒足夠的化石燃料以滿足實(shí)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?yàn)槠飘a(chǎn)申請中提供的額外細(xì)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(dāng)《麻省理工科技評論雜志》首次報(bào)道阿奎恩公司的時(shí)候,該公司提到,他們希望能制造每千瓦時(shí)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(jià)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(diǎn)是電池能持續(xù)使用更長時(shí)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(fèi)用降到更低。

我們不知道在阿奎恩公司申請破產(chǎn)的時(shí)候,他們產(chǎn)品的成本究竟幾何,但是根據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)(Bloomberg New Energy Finance)的報(bào)道,鋰離子電池在去年已經(jīng)低于每千瓦時(shí)300美元這一成本的門檻。特別是,這一價(jià)格在短短兩年內(nèi)就降低了一半,在2016年達(dá)到僅273美元。這是因?yàn)闉榱藵M足日益增長的手機(jī)、電動(dòng)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(jià)格仍有可能會(huì)繼續(xù)下滑,彭博預(yù)測說2025年可能會(huì)降到每千瓦時(shí)109美元,而到2030年達(dá)到每千瓦時(shí)僅73美元。

麻省理工學(xué)院(MIT)的材料科學(xué)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(rèn)為這樣的估算僅僅表現(xiàn)出鋰電池儲(chǔ)能技術(shù)在電網(wǎng)級別下的總成本。他還認(rèn)為,彭博新能源財(cái)經(jīng)對于未來的預(yù)測是不現(xiàn)實(shí)的,2030年的預(yù)估似乎會(huì)低于原材料的成本價(jià)格。但無論如何,價(jià)格的突然下跌已經(jīng)對儲(chǔ)能電池市場產(chǎn)生了巨大的連帶效應(yīng)。他說:“當(dāng)鋰離子電池帶著這些大膽驚人的推測上場的時(shí)候,投資者就會(huì)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(shí),能考慮構(gòu)建價(jià)值數(shù)百萬美元儲(chǔ)能系統(tǒng)的大客戶們幾乎沒有動(dòng)力將寶壓在新興的風(fēng)險(xiǎn)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(chǔ)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(xiàng)目開發(fā)商,進(jìn)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(gè)獨(dú)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(rèn)為鋰電池技術(shù)更適用于此時(shí)此刻,且能隨時(shí)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(chǔ)能技術(shù),但任何(此類)創(chuàng)業(yè)公司都面臨著以下幾個(gè)令人生畏的現(xiàn)實(shí)問題:首先,先進(jìn)電網(wǎng)電能儲(chǔ)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(jià)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(jì)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(shí)代報(bào)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(jì)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(gè)普遍的現(xiàn)象。企業(yè)必須進(jìn)行大規(guī)模的先期投資,用以開發(fā)新的硬件,擴(kuò)大生產(chǎn)制造規(guī)模,同時(shí)還要在推動(dòng)價(jià)格和業(yè)績目標(biāo)的前提下,改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)。面對這樣的挑戰(zhàn),成功者著實(shí)寥寥。

在這種情況下,危險(xiǎn)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(fù)載電網(wǎng)儲(chǔ)能,因?yàn)檫@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(dá)他們最終得以帶來應(yīng)有的變革呢?

繼續(xù)尋找新型儲(chǔ)能電池技術(shù)

麻省理工學(xué)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(jià)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(jià)格的制定也比單純的千瓦時(shí)單價(jià)更復(fù)雜。更有說服力的指標(biāo)是每周期每千瓦時(shí)多少美元,這將能同時(shí)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(gè)巨大問題:這些電池的容量很快就會(huì)打折扣,每個(gè)智能手機(jī)用戶都知道這一點(diǎn)。這就使得它們不太適合被用于儲(chǔ)存電網(wǎng)中類似風(fēng)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(chǔ)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(jìn)的電池技術(shù)這種可能性,備選項(xiàng)還有飛輪,壓縮空氣,氫燃料電池,電動(dòng)車對電網(wǎng)系統(tǒng),甚至儲(chǔ)能空調(diào)。(將水提到山上,再讓它傾瀉而下,依舊是目前最強(qiáng)大的儲(chǔ)能技術(shù))。但是所有這些技術(shù)都有顯著的缺點(diǎn),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(jià)格更實(shí)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(xué)會(huì)近期的一份報(bào)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(jì)劃。自2011年以來,這類計(jì)劃收到的風(fēng)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(fēng)能和太陽能項(xiàng)目的建成,以及企業(yè)開始更注重在用電高峰時(shí)間成本的核算控制,大型儲(chǔ)能系統(tǒng)的市場正在擴(kuò)大。加州大學(xué)伯克利分校的能源經(jīng)濟(jì)學(xué)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(bǔ)充,以及更多老舊的化石燃料發(fā)電廠的關(guān)閉,電網(wǎng)儲(chǔ)存技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性將變得越來越高。當(dāng)我們更多的采用間歇性可再生能源時(shí),儲(chǔ)能技術(shù)就會(huì)變得更有價(jià)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(jī)制并不能跟上腳步??梢约铀龠@種轉(zhuǎn)變的一個(gè)工具當(dāng)屬明智的公眾政策。加利福尼亞州,紐約州和其他幾個(gè)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(chǔ)能技術(shù)的動(dòng)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(chǔ)量,或?yàn)橛邢M膭?chuàng)業(yè)公司提供聯(lián)邦贈(zèng)款和貸款計(jì)劃。

但最終,新型儲(chǔ)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(jìn),但在能源領(lǐng)域,這并不會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)。



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