中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：新能源汽車、新型電力系統(tǒng)建設(shè)和無廢城市建設(shè)是當(dāng)前發(fā)展火熱的三條賽道。最新數(shù)據(jù)顯示，我國新能源汽車保有量已突破1000萬輛大關(guān)；2021年我國新型儲(chǔ)能新增規(guī)模首次突破2吉瓦，達(dá)到2.4吉瓦/4.9吉瓦時(shí)，同比增長54%；無廢城市建設(shè)亦是如火如荼。
梯次利用電池儲(chǔ)能行業(yè)的健康發(fā)展有利于以上三條賽道的順暢通行。梯次利用是指將新能源汽車等淘汰下來的“退役”電池測(cè)試重組達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，進(jìn)行循環(huán)使用的方法。
梯次利用、循環(huán)使用在什么領(lǐng)域呢？業(yè)內(nèi)專家指出，綜合考慮環(huán)保、價(jià)格和資源區(qū)域約束等因素，儲(chǔ)能是梯次利用電池的絕佳應(yīng)用場景。盡管現(xiàn)階段還面臨著標(biāo)準(zhǔn)不健全、電芯一致性較差等問題，但隨著管理和技術(shù)方面掣肘的解決，梯次利用電池儲(chǔ)能行業(yè)前景廣闊。
動(dòng)力電池回收再利用為“必修課”
為什么一定要妥善處理退役電池？中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授費(fèi)維揚(yáng)指出，退役電池的現(xiàn)代化、規(guī)模化回收必須要提上日程了。尤其不能忽視的是，隨意丟棄或野蠻拆解廢電池會(huì)對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重破壞。
從環(huán)境角度考慮，鋰電池里含有多種不易自然分解的金屬元素和多種化學(xué)合成物，不妥善處理容易造成環(huán)境污染。據(jù)測(cè)算，如果隨意棄置，一塊重約20克的手機(jī)電池就可以污染1平方公里的土地，且污染時(shí)間長達(dá)50年。相比之下，動(dòng)力電池更大、更重且含有大量的金屬化合物和磷化物，隨意棄置將對(duì)土壤和環(huán)境造成巨大威脅。
例如，正極材料三元、磷酸鐵鋰中的銅、鎳、鈷、錳易與酸反應(yīng)生成重金屬離子，同時(shí)鎳鈷錳、鎳鈷鋁在水系環(huán)境里呈現(xiàn)強(qiáng)堿性，會(huì)對(duì)水體和土壤造成影響；電解液中的六氟磷酸鋰具有腐蝕性，遇水或高溫能夠產(chǎn)生有毒氣體氟化氫等，經(jīng)皮膚、呼吸接觸對(duì)人體組織、粘膜和上呼吸道造成刺激，對(duì)動(dòng)植物也有嚴(yán)重的腐蝕。
從安全性角度來看，退役電池還有部分剩余容量，處理不當(dāng)容易引起爆炸、火災(zāi)等嚴(yán)重安全事故。
另一方面，我國新能源汽車市場滲透率持續(xù)走高。數(shù)據(jù)顯示，截至今年一季度末，我國新能源汽車?yán)塾?jì)推廣1033.4萬輛，全球市場份額提升至65%的新高。新能源汽車保有量的增加伴生著大量退役電池處置難題，同時(shí)還面臨動(dòng)力電池價(jià)值無法充分挖掘?qū)е鲁杀具^高的問題。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2020年我國動(dòng)力電池退役量高達(dá)20萬噸，預(yù)計(jì)到2025年將達(dá)到80萬噸。數(shù)量如此龐大的退役動(dòng)力電池如果不能得到妥善處理，不僅會(huì)帶來一系列環(huán)境問題、安全問題，也會(huì)造成資源浪費(fèi)?？梢?，動(dòng)力電池回收是新能源汽車持續(xù)發(fā)展的重要一環(huán)。
目前新能源乘用車壽命在4-6年左右，無論是從電池壽命還是技術(shù)水平上判斷，2016-2019年間的新能源汽車電池基本上面臨著退役的問題。因此部分市場主流機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，“十四五”期間，動(dòng)力電池退役及回收將迎來加速增長高潮期。
可見，無論從安全、環(huán)保還是從新能源汽車持續(xù)發(fā)展的角度來看，動(dòng)力電池的回收利用都是“必修課”。
梯次利用電池儲(chǔ)能是趨勢(shì)
既然動(dòng)力電池回收再利用是“必修課”，那么，退役電池應(yīng)去往何處呢？
中國電力技術(shù)市場協(xié)會(huì)儲(chǔ)能設(shè)備技術(shù)專委會(huì)秘書長郭云高告訴《環(huán)境經(jīng)濟(jì)》，“高值化、大規(guī)模梯次利用”是確?！氨匦拚n”優(yōu)秀的主要標(biāo)志。
事實(shí)上，動(dòng)力電池從車輛退役下來，還有80%左右的電池剩余容量，具有很高的再利用價(jià)值。東方電子股份有限公司綜合能源及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)負(fù)責(zé)人董文杰介紹，退役電池再利用的方式有兩種：一種是梯次利用，即通過修復(fù)、改裝或再制造等手段將退役動(dòng)力電池用于電網(wǎng)儲(chǔ)能、家庭儲(chǔ)能等對(duì)電池電化學(xué)性能要求較低的領(lǐng)域；另一種是再生利用，先通過化學(xué)、物理或生物手段拆解回收退役動(dòng)力電池中的可利用資源，主要為金屬，再將其用于粉末冶金等領(lǐng)域。
新型電力系統(tǒng)建設(shè)的推進(jìn)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力提出越來越高的要求。梯次利用電池儲(chǔ)能已被視為一種具有成本效益且可持續(xù)的方案。隨著新能源車成為民眾出行更廣泛的選擇，預(yù)計(jì)未來將有大量廢舊動(dòng)力電池可用。因此，儲(chǔ)能系統(tǒng)領(lǐng)域的梯次利用有望成為行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。
與此同時(shí)，報(bào)廢電池的規(guī)范處置環(huán)節(jié)亟須可溯源的退役動(dòng)力電池大規(guī)模高值化利用場景。這些都需要梯次利用電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的健康長遠(yuǎn)發(fā)展作為支撐。
從國家層面上，我國動(dòng)力電池回收管理早已提上日程。博萃循環(huán)科技有限公司董事長兼CEO林曉介紹，新修訂的《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》要求，車用動(dòng)力電池的生產(chǎn)者按照規(guī)定以自建或委托等方式建立與產(chǎn)品銷售量相匹配的廢舊產(chǎn)品回收體系。這是國家首次從法律層面對(duì)動(dòng)力電池回收進(jìn)行規(guī)范。
值得一提的是，國家能源局于2021年9月發(fā)布了《新型儲(chǔ)能項(xiàng)目管理規(guī)范（暫行）》，對(duì)新建動(dòng)力電池梯次利用儲(chǔ)能項(xiàng)目要求更新為，必須遵循全生命周期理念，建立電池一致性管理和溯源系統(tǒng)，梯次利用電池均要取得相應(yīng)資質(zhì)機(jī)構(gòu)出具的安全評(píng)估報(bào)告。
據(jù)了解，我國目前已初步形成了動(dòng)力電池的回收利用體系，探索出了一些典型的應(yīng)用場景。比如，在通信基站作為備用電源，應(yīng)用在快遞物流、送餐等低速換電車輛上，以及在發(fā)電側(cè)作為儲(chǔ)能進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)、提高新能源消納等。
郭云高表示，電化學(xué)儲(chǔ)能的調(diào)節(jié)周期與風(fēng)力、光伏發(fā)電等非水可再生能源發(fā)電的波動(dòng)周期基本吻合，且我國風(fēng)光發(fā)電規(guī)劃規(guī)模足夠大，考慮到梯次利用電池儲(chǔ)能可同時(shí)服務(wù)電動(dòng)車成本顯著降低、新型電力系統(tǒng)建設(shè)和無廢城市建設(shè)的綜合效益，雙碳目標(biāo)背景下，用戶側(cè)分布式梯次利用電池儲(chǔ)能有望成為行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。
技術(shù)和管理雙輪驅(qū)動(dòng)解決安全性和經(jīng)濟(jì)性問題
對(duì)于影響梯次利用電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素，多位業(yè)內(nèi)人士指出，國內(nèi)梯次利用電池儲(chǔ)能行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入推廣應(yīng)用階段，最大的障礙還是安全性問題，隨著行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)積累和相關(guān)技術(shù)進(jìn)步，梯次利用電池儲(chǔ)能安全性問題已得到基本解決。
“我們的梯次利用電池儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)量已經(jīng)達(dá)到130MWh，安全性問題是生死問題，必須優(yōu)先考慮，行業(yè)已經(jīng)積累了很多經(jīng)驗(yàn)。”煦達(dá)新能源總經(jīng)理李劍鐸表示，比如高效模組和電芯重組技術(shù)可以從源頭上緩解電芯一致性問題，而組串式儲(chǔ)能變流技術(shù)則可以將電芯一致性問題由大范圍一致才行改為小范圍一致即可；比如杜絕熱穩(wěn)定性較差的三元電池用于儲(chǔ)能及優(yōu)先將梯次利用電池用于分布式能量型用戶側(cè)儲(chǔ)能等，就是通過管理手段解決梯次利用電池儲(chǔ)能的安全隱患。
郭云高認(rèn)為，把梯次利用電池的設(shè)備故障概率等同于梯次利用電池儲(chǔ)能事故的做法是錯(cuò)誤的，因?yàn)樘荽卫秒姵毓收吓c梯次利用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)事故之間沒有必然關(guān)系，系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)和故障監(jiān)測(cè)切除完全可以有效地避免局部設(shè)備故障發(fā)展成系統(tǒng)事故。
李劍鐸補(bǔ)充到，即使國家能源局沒有要求，我們的梯次利用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)也會(huì)考慮冗余設(shè)計(jì)和電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，就是要死守不發(fā)生儲(chǔ)能系統(tǒng)事故的紅線。
北理新源（佛山）信息科技有限公司研發(fā)總監(jiān)楊永剛觀察，目前梯次利用電池儲(chǔ)能的價(jià)格競爭優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)，市場新電芯價(jià)格為0.85元/瓦時(shí)，而回收退役電池價(jià)格為0.45元/瓦時(shí)，若能解決好驗(yàn)貨、物流、倉儲(chǔ)、拆解、分容配組等成本，利潤空間可觀，初期投資成本要比新電池儲(chǔ)能低20%-30%。
分布式用戶側(cè)能量型儲(chǔ)能領(lǐng)域更適用
基于產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，董文杰認(rèn)為，現(xiàn)階段大容量功率型儲(chǔ)能最好采用新電池，而分布式用戶側(cè)能量型儲(chǔ)能適合應(yīng)用梯次利用電池。
據(jù)了解，根據(jù)其布置位置，電化學(xué)儲(chǔ)能可分為發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)儲(chǔ)能，根據(jù)其調(diào)節(jié)類型可分為功率型和能量型。分布式用戶側(cè)能量型儲(chǔ)能規(guī)模從幾千瓦時(shí)到幾十千瓦時(shí)，主要用于大型工業(yè)用電企業(yè)、園區(qū)和商業(yè)用電企業(yè)，可承擔(dān)移峰填谷、容量管理、備用電源等能量型調(diào)節(jié)工作，理論上也可參與電力市場輔助服務(wù)。
郭云高表示，儲(chǔ)能應(yīng)優(yōu)先布置在用戶側(cè)。這是因?yàn)?，首先，用戶?cè)儲(chǔ)能布置在負(fù)荷中心，其充電是利用電能輸送通道的空閑將電能從發(fā)電側(cè)運(yùn)送到負(fù)荷中心存儲(chǔ)起來，其就近放電則可緩解輸送通道的擁堵；其次，用戶側(cè)儲(chǔ)能的效能更大，可以根據(jù)需要作為備用電源、需量管理和移峰填谷的手段；其三，用戶側(cè)儲(chǔ)能可以根據(jù)其實(shí)際能力對(duì)充放電曲線進(jìn)行管理。
業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，梯次利用電池儲(chǔ)能更適合應(yīng)用于可以安全監(jiān)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)管控的商用場景，如基站儲(chǔ)能、路燈儲(chǔ)能、低速電動(dòng)車換電等場景，并在退役時(shí)可以合規(guī)回收。目前不具備應(yīng)用梯次電池的個(gè)人場景，如充電寶、電動(dòng)剃須刀等，雖然安全風(fēng)險(xiǎn)較小，但回收時(shí)不能追溯跟蹤，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)很大。
業(yè)內(nèi)專家提醒，梯次利用電池儲(chǔ)能應(yīng)堅(jiān)持三大原則：首先是設(shè)立電池準(zhǔn)入制度，基于多級(jí)梯次應(yīng)用原則，針對(duì)不同儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)立電池性能要求，確保項(xiàng)目在設(shè)計(jì)、建設(shè)時(shí)擁有一致性較好的電池；其次，確保電池來源去向可追溯；最后是儲(chǔ)能系統(tǒng)要具備安全監(jiān)控能力，通過電芯級(jí)別的實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，形成儲(chǔ)能系統(tǒng)全生命周期的大數(shù)據(jù)管理，可融合電池健康度、安全性能、一致性等評(píng)估算法模型，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，在熱失控發(fā)生前提前解決，提升整體安全水平。
是什么限制了市場規(guī)模和利潤空間？
李劍鐸表示，梯次儲(chǔ)能是一件利國利民大有可為的事情，而且隨著梯次儲(chǔ)能集成技術(shù)越來越成熟，梯次儲(chǔ)能產(chǎn)品已經(jīng)真正開始量化推向市場了。
但是目前，梯次電池做儲(chǔ)能用的項(xiàng)目市場份額仍不高。梯次產(chǎn)品的市場和利潤空間較小是多方面因素的結(jié)果。
從源頭上來看，回收市場上，除有資質(zhì)的回收企業(yè)，各種小的回收個(gè)體，以就近原則、現(xiàn)金交易、豐厚的介紹費(fèi)等手段，吸收了大量的退役電池。另外信息獲取難、運(yùn)輸成本高、檢測(cè)評(píng)估不便、拆解重組技術(shù)不成熟等因素也限制了市場規(guī)模和利潤空間。
楊永剛認(rèn)為，目前大多數(shù)企業(yè)尚處在摸索階段，主要以布局為主，看重的是未來的整體市場。
李劍鐸則認(rèn)為，當(dāng)前我國動(dòng)力電池梯次儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)過近5年的發(fā)展，已經(jīng)有很多企業(yè)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，能夠安全又經(jīng)濟(jì)地利用好退役電池并填補(bǔ)齊行業(yè)這個(gè)缺失的環(huán)節(jié)。他同時(shí)提醒，梯次儲(chǔ)能是一個(gè)對(duì)技術(shù)門檻要求很高的領(lǐng)域，僅靠低價(jià)競爭、簡單堆砌、賺一把就跑的入局者應(yīng)遭到堅(jiān)決拒絕。
李劍鐸指出，當(dāng)前社會(huì)對(duì)于動(dòng)力電池梯次儲(chǔ)能這一新興行業(yè)還比較陌生，并由陌生產(chǎn)生恐懼。從宏觀政策上來看，對(duì)梯次儲(chǔ)能產(chǎn)品的性能、安全、檢測(cè)等方面無對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。所以儲(chǔ)能企業(yè)需要行業(yè)的支持，盡快形成切實(shí)可行的各細(xì)分標(biāo)準(zhǔn)。李劍鐸舉例稱，比如像有的用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)在去年一年經(jīng)歷了各項(xiàng)安全檢查多達(dá)二十幾次，但每次檢查時(shí)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范都不同。
梯次儲(chǔ)能企業(yè)同時(shí)建議，行業(yè)發(fā)展需要政府的支持，不是經(jīng)濟(jì)上的支持而是路線、方向上的支持，比如減少對(duì)儲(chǔ)能企業(yè)的束縛，使儲(chǔ)能行業(yè)得到真正有序、健康發(fā)展。
多位從業(yè)者都呼吁，隨著技術(shù)進(jìn)步以及退役潮的來臨，動(dòng)力電池梯次利用技術(shù)將逐步顯示出其經(jīng)濟(jì)效益。動(dòng)力電池梯次利用事關(guān)保護(hù)藍(lán)天、碧水、凈土的國策，必須高度關(guān)注。
