Powerpack
已停售 · 2015年推出特斯拉第一款电网级储能电池,用来储存光伏和风电发出的电。
Powerpack是特斯拉第一款面向电力公司和大型企业的电池产品:一个冰箱大小、防风防雨、可露天安装的机柜,里面装着液冷锂离子电芯,几十台、上百台并排摆放,就能组成电网级储能系统。2015年4月30日,特斯拉在加州霍桑举办“特斯拉能源”(Tesla Energy)发布会,同时推出了Powerpack和家用的Powerwall。一台Powerwall只供一户人家用电,Powerpack却能给一座工厂、一座变电站乃至整座海岛的电网供电。
Powerpack是什么
每台Powerpack都是一个独立的电池模组机柜。第一代单台容量100千瓦时(kWh),也就是100度电,大约相当于美国普通家庭三天的用电量。按特斯拉的设计,机柜一台挨一台并排摆开,系统就能从单台100千瓦时一路扩展到远超100兆瓦时(MWh),再由软件把整个阵列当作一块大电池来调度。马斯克称它可以“无限扩展”。Powerpack相当于商用版的Powerwall:Powerwall装在自家车库里,Powerpack卖给电力公司。
为什么要造Powerpack
光伏和风电只在出太阳、刮风时发电,未必赶上人们最需要用电的时候。Powerpack把多出来的电存起来,等调度需要时再送回电网。特斯拉向企业和电力公司推销时主打三种用途:把用电负荷从电价高的峰时段挪开,停电时提供备用电源,再就是稳住电网频率,让电网运行更平稳。清洁电网缺的正是这类储能:有了它,一个时段发出的电才能留到另一个时段用。
工作原理
每台Powerpack里装着电池模组;从第二代起,机柜还集成一台50千瓦逆变器,负责在直流电和电网用的交流电之间双向转换。整套系统由特斯拉的控制软件管理。硬件迭代很快。
2015年的第一代产品容量为100千瓦时。内华达超级工厂开始生产电芯后,Powerpack 2在2016年底爬坡上量:机柜大小不变,容量提高到约210千瓦时,差不多翻了一番;最后一款产品达到232千瓦时。同样大小的箱体装进一倍的电,每个机柜、每台逆变器、每块混凝土地基对应的储电量都更多了,这帮助电网储能变成了一门真正的生意。
Powerpack的经济账
Powerpack靠两样东西赚钱:能存多少电,以及能多快把电放出去。在特斯拉所有Powerpack项目里,南澳大利亚州的霍恩斯代尔储能电站这两项都排第一,而且领先一大截。
夏威夷考艾岛(52兆瓦时)和加州米拉洛马(80兆瓦时)都是像样的大项目,但南澳大利亚州的霍恩斯代尔储能电站在扩建之前,容量就已远超两者。看功率输出(也就是电池放电的速度),差距同样明显。
霍恩斯代尔的功率起初是100兆瓦(MW),后来增至150兆瓦;考艾岛只有13兆瓦,米拉洛马也只有20兆瓦。有了这样的功率,电站能在几毫秒内对电网频率下降作出响应。2018年是电站运营的第一个完整年度,全年收入2900万澳元,大部分来自这类快速响应服务。
特斯拉Powerpack为什么被Megapack取代?
特斯拉在2022年7月22日前后停售Powerpack,原因是接替它的Megapack电网级储能系统能干同样的活,现场施工量却少得多。已经并网的Powerpack仍在运行,也照常接收特斯拉的软件更新。Powerpack最出名的一刻,是2017年的一场赌约:当年3月9日,马斯克承诺特斯拉会在签约后100天内,在南澳大利亚州建成并投运一座100兆瓦的电池储能电站,否则分文不取。特斯拉只用了约60天就建成了霍恩斯代尔储能电站(100兆瓦/129兆瓦时):工程于2017年11月完工,12月1日开始向电网供电,是当时全球最大的锂离子电池。2020年的扩建把电站规模提升到150兆瓦/193.5兆瓦时,还加装了新的逆变器,让电池能像传统发电机里匀速旋转的转子那样,帮电网保持稳定。
总结
Powerpack证明了电网级储能电池可以照着价目表下单,再靠电网辅助服务把投资赚回来。如今,接替Powerpack的Megapack正以大得多的规模延续这门生意。
时间线
- 2015年4月30日:特斯拉在加州霍桑的“特斯拉能源”发布会上同时推出Powerpack和家用Powerwall;初代Powerpack容量100千瓦时,报价每千瓦时250美元。
- 2016年2月:SolarCity(太阳城公司)选定在夏威夷考艾岛部署一套52兆瓦时的Powerpack阵列,用于光伏削峰填谷。
- 2016年11月:内华达超级工厂开始生产电芯,Powerpack 2(约210千瓦时,能量密度约为原来的2倍,集成50千瓦逆变器)由此具备量产条件,并于2016年底爬坡上量。
- 2017年1月23日:南加州爱迪生电力公司(Southern California Edison)的米拉洛马变电站储能项目(20兆瓦/80兆瓦时)通电投运。
- 2017年3月8日:考艾岛公用事业合作社(KIUC)的光储一体化项目投运,一座13兆瓦光伏电站配套52兆瓦时的Powerpack。
- 2017年3月9日:马斯克公开打赌,特斯拉将在签约后100天内为南澳大利亚州建成一座100兆瓦的储能电池,否则免费。
- 2017年9月:霍恩斯代尔储能电站(100兆瓦/129兆瓦时)开工建设。
- 2017年11月:霍恩斯代尔在100天期限内完工,并于12月1日开始向电网供电,成为当时全球最大的锂离子电池。
- 2020年9月:霍恩斯代尔扩建工程投运,规模达到150兆瓦/193.5兆瓦时,并加装构网型逆变器,通过“虚拟机模式”(Virtual Machine Mode)提供合成惯量(模拟传统发电机转子的惯性,帮电网抵御频率波动)。
- 2022年7月22日:Powerpack从特斯拉在售产品中下架,由工厂预制的Megapack接替;已建成的项目继续运行。
