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深度解析:特斯拉的能源野心

2021-2-16 14:06

来源: zzz_sv

本文所有内容均基于互联网公开内容,最终解释权归特斯拉所有。


2021年1月9日,特斯拉超越脸书,成为美国第五大上市公司。这离其进入标普500指数仅十多年天的时间。这家处在风口浪尖的科技公司,两年来股票翻了10倍,任何风吹草动都能引起媒体大肆报道。


然而,为大家所津津乐道的,大多是S3XY电动车,自动驾驶黑科技、马斯克钢铁侠事迹、上海工厂运营情况……特斯拉的能源产品线,鲜为国人所知。


马斯克对特斯拉能源板块一直抱有厚望,多次放言在10年之内赶超电动车业务1。这个被多数人严重低估的业务,历经10年韬光养晦,一跃成为新能源行业公认的标杆。


笔者于2018-2020供职特斯拉美国总部,担任储能产品经理,见证了特斯拉能源这几年来的困境、成长和机遇。借此机会以一名曾经的参与者角度,为大家揭秘特斯拉的能源蓝图。


要知道,在持续加速世界向可持续能源转变的进程中,特斯拉手上的王炸,绝不仅仅只有电动车。




2011 - 2016:早期布局,着眼储能


马斯克早在2006年的Secret Master Plan中大胆设想:在推动电动车的进程中,为消费者提供零排放清洁能源。特斯拉一开始的立足点非常清晰:电化学储能。


电化学储能,说白了就是一块将能量以液态电解质储存起来的大电池。不同的应用场景对储能电池的充电速度、寿命、能量密度上要求大相径庭,但无论是安装在电动车里,还是配备在发电厂,输配电网,工商用户还是老百姓家中,都使用了特斯拉领先的电芯集成和电池包模块管理系统技术,与主营电动车业务相辅相成。


说到特斯拉能源的起源,不得不提两位灵魂人物。第一个是Drew Baglino,现任Senior Vice President of Technology,被特斯拉华人工程师们亲切的称为”柱哥”,以犀利博学深得人心。2006年斯坦福本科后毕业后直接被马斯克招入麾下,专攻电子电气系统架构设计、模拟和优化,领导开发了旗舰车型Model S的双电机驱动技术(Dual Motor)驱动和动力总成系统(Powertrain)2。2015年柱哥正式担任能源部门技术团队一把手,硬件软件几乎无所不能,已多次与马斯克携手出席全球发布会。毫不夸张的说,柱哥直接推动了公司储能核心技术的发展。


Drew Baglino (右一)在年度股东大会


第二位则是Mateo Jaramillo(小马哥)。小马哥是美国储能届的元老之一,在加入特斯拉之前,就率先开发了美国最早一批参与需求响应的储能项目。2009年进入特斯拉后,他主导了早期Powertrain和超级充电站的商业拓展,同时全面接手能源业务。


当时虽有了CTO JB Straubel的默许,第一代家用储能产品Powerwall研发资金仍然捉襟见肘。十年前的特斯拉还是一个穷得叮当响的小创业公司,Model S还未发布,内部根本拿不到一毛钱起始金。没钱咋办?找!小马哥申请到了加州公共事业委员会(CPUC)100万美元的研发资助3,顶着压力,与一批工程师们悄悄内部创业。


2011年储能行业方兴未艾。加州政府在安然丑闻引发的大规模电力危机后,出台了一套自营发电奖励计划(Self-Generation Incentive Program)以刺激新能源技术发展,储能项目补贴高达$500/kWh4。加州电力系统有着世界最高的需量电价(Demand Charge) 和峰谷价差 (Time of Use),又有高额补贴的加持,储能的投资回报相当可观。有了可行的商业模式和利好政策,2012年特斯拉首批储能试点项目正式投建运营。沃尔玛,亚马逊,Target等工商业用电大户的订单纷至沓来。

加州纳帕酒庄的储能示范项目(来源:North Bay Business Journal)


经过几年工商业储能的摸索后,特斯拉能源于2015年挂牌成立。同年,马斯克公布了一款悬挂式家用储能电池:Powerwall 。Powerwall的诞生,意味着特斯拉储能业务从B2B走向B2C,首次进入了广大消费者的视野。


马斯克宣布发售Powerwall(来源:特斯拉官网)


回顾特斯拉的能源初创史,不外乎三个主要驱动因素(1)马斯克机具前瞻性的新能源愿景。没有老马同志的宏伟蓝图,员工也不敢去探索造车以外的机遇(2)相关政策刺激与市场化机制到位,美国宽松优渥的政策和应用场景为储能商业化做好了充足的铺垫 (3)特斯拉自成一派的自主创新模式。这印证了马斯克对特斯拉“a chain of startups” 的精准定位。这种勇于内部创新的精神,在这个硅谷巨头大肆并购的时代,显得格外与众不同。



2016-2017:收购风波,重新定位

2016年,马斯克斥资26亿美金收购SolarCity,舆论一片哗然,特斯拉股票应声下跌8%。


SolarCity由马斯克表兄Peter和Lyndon Rive 2006年建立,短短几年成长为全美最大光伏开发商,一度风光无限。SolarCity独创上门推销、以租代售的光伏商业模式,迅速获得了无数早期用户。


然而随着光伏成本的大幅下降,越来越多消费者更倾向于直接现金购买而非租赁。SolarCity的租赁服务逐渐败下阵来。与此同时,美国家用光伏获得客户成本(Customer Acquisition Cost)常年居高不下,SolarCity大手笔的营销收效甚微,此外还砸入重金投资生产太阳能板,运营模式越来越重,最终陷入了财政困境,2016年底债务高达30亿美元。


SolarCity和Tesla债务情况对比(来源:The Motley Fool)


作为难兄难弟的特斯拉同样债台高筑:Model 3尚未发布,并随着一系列建厂、扩大产能,资金捉襟见肘。对于刚起步的特斯拉能源部门来说,如何让一个习惯轻装上阵的精锐小分队,带领着一个拥有着上万名员工的新能源巨头冲锋陷阵?“小鱼”吞大虾带来了重重挑战,团队整合,运营管理,资源调配,产品规划等各个方面,都需要大量时间金钱不断磨合优化。


战略上角度来说,并购Solarcity无疑对特斯拉有着深远的影响。首先,电动车充电高度依赖于电网,而电网购电源头大多是是煤炭、天然气等污染严重的发电厂。SolarCity全美各地的光伏发电量,抵消了充电所导致的碳排放。其次,SolarCity也可更轻松地将注重环保的特斯拉车主们转化为太阳能客户,让“新能源汽车”名副其实。太阳能发电,电池储电,电动车充电多维度让用户最大化使用清洁能源、降低成本、摆脱对化石燃料和电网的依赖。


然而马斯克的战略性并购SolarCity的举动,被很多人看来是只不过是赤裸裸的资本运作,饱受诟病。收购完成后马斯克家族大量的SolarCity股权债权被转为优良的特斯拉资产。其实合并之前,SolarCity已经和特斯拉展开了深度的光储项目合作,其太阳能业务与特斯拉长期愿景相辅相成,但并购案本身对特斯拉短期推动有多大,仍值得商榷。但唯一肯定的是,收购SolarCity是特斯拉从电动车企转型为新能源公司的重要转折点。



2017-2020: 稳扎稳打,扩大市场


在初期摸索和中期整合后,特斯拉能源业务进入稳步发展时期,在2020-Q4突破7.5亿美元营业额,交付超过1.5吉瓦时储能项目。不过按照特斯拉的标准,这份答卷依旧差强人意。能源业务仅占总营收的<7%5,毛利率仍徘徊在个位数,离马斯克能源帝国的愿景还需时日。


虽说账面尚需努力,值得肯定的是特斯拉能源在创立后的短短几年间产品不断更迭突破,带领了整个新能源行业的高速发展。


在家用能源领域,Powerwall大放异彩。在美国、澳大利亚等发达国家,停电依旧是个大问题。传统柴油发动机不但污染坏境,且体验感极差。Powerwall一骑绝尘,让一块大型充电宝变成了一款酷炫的高科技产品,进入了千家万户。一旦停电发生,Powerwall自动切换为紧急电源确保正常用电,与屋顶光伏协同,提升清洁能源消纳,削峰填谷节省电费。


与电动车一样,特斯拉持着互联网快速更迭思维,致力于提供极致的用户体验。2018年特斯拉APP上线”风暴预警“(Storm Watch)功能。一旦有山火、台风等自然灾害,Powerwall便会及时提醒用户有停电风险,自动充满电池,随时待命。近年来加州山火肆虐,极端恶劣气候越来越多,停电频发,Storm Watch功能一上线便大受好评。


Powerwall风暴预警功能(来源:特斯拉官网,马斯克推特)


很快,Powerwall凭借着强大的品牌号召力,过硬的产品力,迅速占领市场份额。在北美市场占有率超过50%,在竞争激烈的欧亚市场同样位于主导地位6

2020北美家用储能市场份额(来源:EnergySage)


太阳能业务在经历SolarCity收购后的低迷后,也逐渐步入正轨。2019年特斯拉宣布给家庭和中小型企业提供光伏租赁业务,去年又亮出北美最低的$1.49/瓦家用光伏杀手价格震惊业界。概念产品太阳瓦(Solar Roof)一度陷入安装困难的窘境,终于在2020年底加快了规模化步伐。2021年年初,特斯拉太阳能逆变器问世,正式取代了SolarEdge、Delta等第三方逆变器,与Powerwall深度结合,填补了家用光储互动控制的空白。


在B2B领域,特斯拉继Powerpack之后持续发力,推出了针对大型用户的储能解决方案Megapack。Megapack将所有逆变器、电池模组、热管理系统、电力电子元件高度整合,其高能量密度、安全性、易安装等特点得到进一步提升。产品一问世,便深得各大能源开发商、电网公司的青睐。

Megapack内部构造图(来源:特斯拉官网)


特斯拉还是光储充模式的开拓者。自2016年,特斯拉就多处北美多家超级充电站部署了储能电池以及光伏系统,来减少大功率充电带来的巨额需量电费。停电发生时还能将超充站变成微电网,为焦急的车主们解决燃眉之急。

加州Kettleman City的光充储站点(来源:Teslarati)


特斯拉大型储能项目的落地速度也令人瞠目结舌。2017年特斯拉与风能电厂开发商Neoen签下当时世界上最大储能电池项目Hornsdale Power Reserve(129MWh)。马斯克和南澳州政府长官在推特上豪赌,100天内完成交付,晚了白送。



结果,自然是马斯克胜利。


值得一提的是,这个世界最大电池还搭载了Tesla的能源人工智能软件Autobidder, 电池以毫秒级别的响应速度,参与电网调频调峰服务,在澳洲电力市场独占鳌头,让其他传统发电厂毫无招架之力。特斯拉在高频电力交易中赚得盆满钵满,仅2年多就收回投资,还给南澳电网省去了超过每年1.5亿澳元的开销7


Hornsdale Power Reserve储能实时运营情况(来源:Neoen)


发电侧、电源侧、电网侧、用户侧、微电网、电力市场、虚拟电厂…特斯拉在短短几年之间足迹遍及30多个国家和地区,迅速实现了新能源应用场景360°全覆盖。这创纪录的特斯拉速度背后,是无数员工付出无数汗水和激情。

来源:特斯拉官网


2020+:凌云壮志,未来可期


扒了那么多特斯拉能源发展史,特斯拉的能源业务到底牛在哪里?特斯拉的成功是否可以复制呢?笔者认为,特斯拉能源有4大杀手锏(1) 高度垂直整合 (2)线上直营模式 (3)产品生态圈(3)全球分布式能源计划。


一、高度垂直整合

马斯克一直践行着能自家生产就不外包的准则。目前能源产品重要零部件例如电池模组、太阳能瓦片、电力电子器件生产和集成,均来自美国纽约和内华达两座超级工厂。


自行生产不仅可以有效压缩成本、增强质量管控。更重要的是,这让最终产品不再受到现有供应链的限制,设计产品中,工程师们不需要拘泥于市场上零部件传统参数、供应商的交付时间,可以尽情发挥自己的聪明才智,突破现有的技术壁垒。因为特斯拉有信心,只有买不到,没有造不出的


高度垂直整合还体现在软硬件深度结合。大多电池厂商专注于硬件制造,系统集成商则是采购大量硬件、软件之后整合再分销给终端客户,电池厂商的利润因此压缩严重。集成商的整合水平也是层次不齐,产品七拼八凑,方案落地后运维追责也是个大问题。特斯拉独树一帜,同时提供软件和硬件系统。这样一来,无论是电网级大型储能站,小到家庭微网,特斯拉都能集中资源提高产品的功能性、兼容性和一致性,打造成一站式方案。


二、线上直营模式

特斯拉彻底颠覆了传统汽车营销模式,让网购车模式被大众所熟知接受。特斯拉也对自己的能源产品采取了相同的线上直营策略。


登录官网,在输入地址和电费后,特斯拉就会推荐大中小三款储能光伏产品规格和价格。从开始到下单,不过短短两分钟。简单明了,毫不费力。

轻松网购能源产品(来源:特斯拉官网)


你要问了,电动车在消费者看来已经是一款成熟的电子消费品,线上销售尚且合理。反观能源产品,安装和使用都受到各地电网政策限制。就算完成了网上订购,还有一系列售后跟进,离真正“一键下单”的确还有相当一段距离。不过这样的网购体验已是迈出了革命性的一大步。传统新能源销售通常依靠一个庞大的销售团队,根据客户用电需求、场地、预算度身定制,销售人员还需要客户逐一反复沟通,费时费力。特斯拉大刀阔斧简化了购买储能光伏的繁琐流程,大大降低了获得客户成本8


随着电力信息数字化时代的到来,能源产品电商化的进程,必将势不可挡。


三、产品生态圈


所有公司都希望拥有自己的产品生态圈,而只有苹果将生态圈做出了极致。苹果从一台手机开始,通过一系列优秀的硬件产品吸引你入坑,再通过软件、服务捆绑住客户,让客户不断购买,循环往复。


而下一个能把生态圈玩到飞起的,非特斯拉莫属。


举个例子,湾区码农小明买了一辆Model 3,无人驾驶功能终于能他终于可以在堵成渣的高速上松口气了。由于每次充电跑超级充电站不方便,他于是决定买个Wall Connector装在自家停车位。他换了个新房,发现加州政府要求必须新建住宅必须配有新能源,于是又找了特斯拉安装了屋顶光伏。小明随即发现光伏白天发电太多,自己工作不在家,根本用不完,那就再来组Powerwall,储存多余光伏发电晚上继续使用,每年夏天湾区大停电还能用作紧急电源。


小明发现在拥有整个产品系列后,自己的电费单直接清零,在整个小区停电瘫痪的时候只有小明家还能做饭上网,全家步入零碳生活,心里美极了。他刷着推特,又看到马斯克放话要跨界做超级节能空调,眼睛又亮了起来。他兴奋地把一切都分享给了隔壁邻居老王,老王也心动了,随即找小明拿了特斯拉推荐码入了坑…


如果苹果统治的是电子消费品,那特斯拉将主导新能源发电、转存、使用的方方面面。车,桩,光,储,荷,全方位能源联动,无缝配合、自由切换、统一体验,利用强悍的能源生态圈,培养出一大批忠诚的客户。


来源:特斯拉官网


四、分布式能源计划(Tesla Energy Plan)

特斯拉的最终目标,是成为世界上最大的分布式电力公司。


难不成马斯克要和跟全世界各地的电力垄断企业公开拍板竞争?与其说是直接竞争,不如说是挑战能源行业的传统经营模式。


在传统的供需关系利益分配模式下,发电厂发电,电网输电,电力服务商把发电输电成本转移至终端用户上,光伏、储能带来的经济价值一般取决于市场交易价或政府定价,加之补贴政策经常变动,用户、开发商、融资方依旧承受相当大的风险。对大部分人来说,如果连收益都算不清不可控,就自然不愿意为能源项目买单。


在今后十年,特斯拉将会进一步加速用户侧光伏、储能、充电桩的部署,让每一个商业楼宇、居民楼、数字中心、工厂,化身为一个个小型发电厂参与到电力市场、电网服务中来。与此同时,特斯拉将继续利用智能软件来优化运营大型新能源+储能项目在发电、输配电侧的效用,最后将收益返还至每位Tesla Energy Plan用户身上,让每一度电用得清洁,用得便宜。


分布式能源计划一览



Tesla Energy Plan,就是说白了一份终极清洁能源电费套餐


特斯拉已在世界各地布局这个能源计划。在澳大利亚,特斯拉与南澳州政府再度深度合作,计划招募5万名用户,每个Powerwall将补贴两千澳币,免除电费单中的每日供电费,还提供给用户一个诱人的光伏并网价格。南澳用户在享受便宜电费、清洁能源和应急电源保障同时,特斯拉会将这些分布式能源系统汇聚起来,为脆弱的南澳电网提供支持。去年10月,特斯拉宣布和英国新能源零售商巨头Octopus Energy合作9,只要用户安装了Powerwall、太阳能、或购买了特斯拉电动车,每月电费将只需要付8 pence/kWh, 比英国平均电费便宜了超过30%。


你没看错,在未来每月找你收电费的,可能就是特斯拉。


五、挑战


有了这四个杀手锏(1) 高度垂直整合 (2)线上直营模式 (3)产品生态圈(3)全球分布式能源计划,特斯拉是否就此战无不胜呢?笔者认为目前特斯拉能源当下面临的两个重要挑战,一个是运维, 二是价格


运维之困

2019年9月,沃尔玛一纸诉状将特斯拉告上了法庭,声称特斯拉(原为SolarCity)的太阳能板导致七家商店屋顶起火。亚马逊随后也进入反特斯拉的大阵营,表示特斯拉太阳能板是导致加州仓库火灾的元凶。矛头直指特斯拉在运维上的“广泛、系统性的疏忽”10


除了太阳能板质量问题外,2020年储能电池安全问题也被推上风口浪尖,美国亚利桑那LG电池储能站起火,宁德时代电池回收工厂近期爆炸、韩国储能电站起火爆炸等频发,加深了人们对电池安全性的考量。产品本身的安全性设计固然重要,如何通过高效运维排除安全隐患,避免可能的灾难性后果,也成为特斯拉今后一大挑战。


随着越来越多光伏、储能落地,特斯拉是否拥有优秀的运维能力,以支撑住如此庞大复杂、迭代迅速的产品群?是否能快速准确地处理平衡消费者、企业、电网、新能源开发商等B2C, B2B客户群体的各类问题?在聚光灯下,所有问题都会被无限放大,特斯拉能源是否做好了充分的准备?特斯拉电动车售后服务常被人所诟病,谁也不希望能源业务重蹈覆辙。从例行维护、巡检、部件修理,到故障预测,电池寿命管理、控制策略优化、不断升级用户体验,特斯拉能源的运维之路,可谓道阻且长。


价格大战

撇开已经跌破白菜价的光伏不谈,当前电池价格战也是愈演愈烈。储能系统也因此降本速度远超预期。美国能源环境署EIA发表报告显示,储能成本已在这三年下降70%,并预计以每年8%的速度持续下降。国内更是如此,近期青海光伏竞价储能项目投标价格早已跌破$200/kWh大关,最低报价是令人咋舌的1.06元/Wh ($160/kWh)。宁德时代、比亚迪两位国内业界巨头推出CTP,刀片电池,在电池技术上不断寻求突破,阳光能源等整合商从光储逆变器方向异军突起,我们看到越来越多的中国新能源企业出海远征,来到特斯拉的眼皮底下,以超低价、出货速度、和日趋成熟的硬件技术和整合能力,在欧美和泛亚太市场初绽头角。


除了老牌能源公司、电池生产商也不惜砸血本入场,大批创业公司也企图弯道超车。近期借壳上市、被大众、比尔盖茨垂青的QuantumScape透露其固态电池已经解决了充电时间、寿命、安全、温度等长期难题。刚获得7600万美元融资的明星初创公司Form Energy(题外话:CEO正是前文中特斯拉能源创始人之一小马哥)也即将在明年部署首个150小时超长时电网侧储能电池系统并,商业化成功后成本可低至$10/kWh。各个公司可谓铆足了劲,为压低成本上各显神通。


虽然特斯拉向来不以低价为卖点,而在品牌溢价有限的能源行业,度电成本才是关键。发生在全球光伏行业的价格厮杀和重新洗盘,已悄悄在储能赛道上再度上演。


在今年9月的电池大会上,马斯克和柱哥为股东们介绍了特斯拉未来让电池价格下降56%的雄伟计划,从电芯设计、制造、阴阳极材料等各个方面层层突破。值得注意的是,特斯拉不再仅仅考虑三元锂,而是根据具体应用场景来选择电池材料,大型储能产品已考虑启用高循环寿命且价格低廉的铁锂电池。在这场腥风血雨的价格大战中,特斯拉必须时刻警惕,未雨绸缪,才能立于不败之地。

电池成本下降策略 (来源:特斯拉官网)


结语


能源究其本质是一个增熵的过程,本身毫无价值,恰当使用能源所带来的服务、体验、所产生的社会、环境、经济效益乃是其价值所在。特斯拉能源自创始以来,版图迅速扩张,给世界带来耳目一新的新技术、颠覆性的商业模式、也让我们亲眼目睹清洁能源的极大价值和潜能。这一切,离特斯拉成为世界上最大分布式电力公司的目标还有多远?且让我们拭目以待。


参考资料

[1] Elon Musk predicts Tesla energy could be ‘bigger’ than its EV business. TechCrunch, 2019.

[2] Luncheon Debate: “Internal Combustion Engines Have No Future in California”. Silicon Valley Energy Summit, 2015

[3] Watt It Takes: Form Energy’s Mateo Jaramillo on His Mission to Build Long-Duration Batteries. Powerhouse, 2019.

[4] About the Self-Generation Incentive Program. CPUC, 2021.

[5]  Tesla 2020-Q4 Quarterly Earnings. Tesla, 2020

[6]  Solar Marketplace Intel Report. EnergySage, 2020

[7]  Hornsdale Power Reserve Overview. Neoen, 2020.

[8] Questioning Tesla's New Record-Low Residential Solar Pricing. Greentech Media, 2020.

[9] Tesla Energy Plan. Tesla, 2020

[10] Factbox: Walmart and Tesla fought in private long before solar lawsuit. Reuters, 2019.

[11]  Utility-scale battery storage costs decreased nearly 70% between 2015 and 2018. EIA, 2020.


致敬斯拉源的战友能有幸与你们洁能源革命中一同披荆斩,真好

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