香港日报

作者/秦郅益

作为世界第一大能耗国家，美国始终将能源安全和升级迭代作为优先发展目标，并制定了一系列国家层面的政策来推动节能增效。美国政府为了在全球经济市场复苏的浪潮中抢占新能源行业发展的领先地位，其当下的政策已经衍生出全新的模式。

培养新能源优势已经成为全球多国抢先发展的领域。自2009年美国前总统奥巴马推出新能源独立、智能电网、低碳燃料等国家标准后，美国的新能源战略已经取得成效。如今美国更是将新能源发展模式渗透到非常细分的消费市场领域，美国一些大型企业已经主导形成“藏能于民”的新型新能源战略。本文将以特斯拉全新储能电池产品Powerwall为例，分析美国“藏能于民”的新战略。

储能电池行业发展背景

(一)为何电池储能更适应能源生态系统

电池储能可以储存电力供未来使用，不仅是化石燃料的可行替代品，而且在能源安全中发挥重要作用。根据美国能源信息管理局在2020年公布的数据，2018年，美国的电池储能系统数量已达到125个，总装机容量为869兆瓦。同时，格林县(Greene)在2019年的一项研究指出，电池储能可以帮助客户降低用能成本，减少停电期间，限制电网问题，并可能避免未来的电力短缺。电池储能的普及和价值让其在能源生态系统中取代了部分原有能源。 根据纽星能源(NS energy)在2015年的调查，石油、煤炭和天然气是世界上使用量最多的三种能源，占比分别为39%、28%和22%，它们都是不可再生能源。

当前，不断增长的人口数量与能源紧俏需求之间的冲突日益加剧，在这种情况下，人类正在追求使用更多的可再生能源，如风能和太阳能。而这两种能源都具有间歇性和波动性，需要储能设备的调节。另外，近年来，电池价格的下降也造就了使用电池储能的良机。总之，电池储能的使用和对资源的渴求，使得电池储能市场能够适应更大的能源生态系统。

(二)当前电池存储市场的规模和增长率(注：不包括用于传统汽车和卡车以及小型便携式电池市场的部分,如手电筒、电脑、智能手机等设备)

锂离子电池作为一种能量载体，与电池市场的规模和价格密切相关。Keen在2019年的一项研究中指出，过去10年间，技术的发展使锂离子电池价格下降87%，约合156美元/千瓦时。同时，Grand View Research在2020的研究指出，电池储能市场规模从2016年的2.049亿美元持续增长到2019年的3.366亿美元，预测复合年增长率(CAGR)为27.2%。还有研究显示，电池储能系统的市场预计将从2020年的29亿美元增加到2025年的121亿美元。

Rodrigues et al 在2015指出，特斯拉Powerwall作为美国主流的储能电池品牌，其产品规格包括13.5 kWh的能量容量，它包含100%的放电深度，90%的往返效率。同时，每5千瓦连续无缝备份的功率计算为7千瓦，具有“过渡纯正弦波输出”机制等特点，使该产品可用于隐含在太阳能的充电机制中。在电力短缺和不足的情况下，该产品对一些电器的运行非常有帮助。可以理解为，特斯拉Powerwall是市场上最高效的电池之一，其高效体现在在降低电网量化水平的同时，可存储能量并检测严重的损坏，将其自动转化为家庭能源。并且，该产品可以在太阳能的帮助下充电，并帮助所有运行的电器在一个房子里全天运行。此外，该产品还可以将多余电量连接至美国国家级电网，为大电网提供持续的能源输出。

(三)可能对电池存储市场产生重大影响的主要技术研究(注：该市场通用于开发更好的阳极/阴极、提高能量密度、提升更快的充电周期以及提高安全性和可靠性驱动)

市场技术研究对电池存储市场会产生影响，其中市场直接受到电池阳极/阴极和能量密度的提高、充电周期的加快以及可靠性和安全性的提高的驱动。特斯拉Powerwall在提高能量密度和加快充电周期方面，使他们的系统更加先进。创新的太阳能电池板是特斯拉Powerwall品牌下的产品，它没有笨重的机架和面板之间的大间隙，从而更加有利于民众安装，适配更多场景。该产品还具有无缝备用电池和定时控制充电系统以及可升级的智能技术面板。

(四)储能电池的主要需求驱动因素

住宅及办公区域是储能电池市场发展的主要驱动力，因为它为居民提供了节省电费和提供备用电源的机会。地方政府的激励政策对家用电池的投资回报率有很大影响，例如俄勒冈州(State of Oregon)能源部门的住宅税收抵免于2017年结束，从而增加了家庭安装储能系统的投资回收期。然而，2019年俄勒冈州恢复了太阳能和储能退税计划，从而缩短了投资回报时间。除此之外，美国各州和联邦政府的相关补贴项目、太阳能电池板市场和家用电力市场的变动也会影响家用储能系统的发展。这些市场的变化，都对住宅部门对家用电池的需求产生了直接影响。

(五)政府项目的产生和终止，如太阳能电池板安装补贴、环境和监管项目等

由于政治、社会和经济因素的变化因地区各异，因此我们只对美国的情况进行分析。在美国，在政治方面，许多州和地方政府为绿色技术提供税收抵免或退税计划。在经济方面，美国可再生能源市场仍在不断增长，而且，随着技术和工艺的提升，储能电池成本继续下降.

(六)关键资源的争夺

电池储能市场的一个主要影响因素是锂的可用性，因为资源是有限的。随着全球转向电动汽车，以及智能手机和笔记本电脑等电子产品中锂的使用量增加，锂的需求正以每年约25%的速度增长。需求正在迅速超过供应能力，这将使锂电池制造商越来越难以成本可靠地获取锂材料。

美国电池储能细分市场分析

(一)市场规模

家庭建筑：根据美国化学会(ACS)2018年的调查，当年美国有1.349亿户家庭。这是一个很大的规模。我们选择2010年以后建成的房子作为重点市场。根据全国住宅建筑商协会(Falcon et al)在2020的调查，2010年至2019年期间，有680万套单户住宅开工，其中包括153万套定制住宅，82.7万套联排别墅(单户连接)和30万套单户出租建筑。这仍然是一个巨大的细分市场，都是发展户用储能市场的潜力所在。

商业建筑：截至2017—2018学年，美国有137432所教育机构，包括小学和中学，高等教育或大学水平的机构。在所有教育机构中，有小学87498所，中学26727所，其他学校的数量为15804所。在美国所有学校中，98469所是公立小学和中学。公立中小学，可以定位为政府市场，因为其有相对富裕的财政拨款和很强的环保意识，是发展储能的良好市场。

(二)当前市场渗透率

纵观美国这两个细分市场，特斯拉的渗透率正在逐年上升，许多节点将建立并获得可观的资金注入。特斯拉的屋顶太阳能电池板和可充电的Powerwall电池将很快在美国家装零售商巨头家得宝上市。特斯拉计划在美国800多家家得宝商店设立售货亭，向消费者展示其太阳能和储能技术。2016年11月，特斯拉以超过20亿美元的价格收购了位于加州圣马特奥的住宅太阳能公司SolarCity。此外，特斯拉正斥资50亿美元在美国建厂，到2020年已经生产50万块电池，对比2017年将电池成本降低了30%。

(三)市场触达能力

储能电池目前仍处于研发与不断完善阶段，且主要消费目标群体为人群密度较高的商业建筑群及中高产居住地区。学校及政府设施有很强的支付能力购买储能电池，因为它可以帮助节省大量的电费。此外，学校可以得到公众和政府的捐赠和财政支持，所以，他们有足够的钱来安装它。

通过商业角度分析以特斯拉Powerwall为例的储能电池市场，我们不难发现此举更多意在节省能源而非制造能源。日常生活中的能源损耗更需要得到重视，美国恰巧利用其国家民众住宅的特殊形式，大力扶持如特斯拉等类似企业发展储能电池板块，伴随着储能电池市场的不断扩大和行业的良性竞争，产品价格的下探，直至有望做到“家家屋顶可储能”。让民众自己解决日常能源使用问题，从而在国家层面上可以更好地集中调用能源。

(作者：秦郅益，沈阳城市建设学院专任教师、海归学者，主要研究新能源、系中国电子商会消费电子服务专委会秘书处秘书)