中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：隨著電動(dòng)汽車在汽車市場(chǎng)銷售份額的不斷增加，其內(nèi)部老舊電池的處理問題愈發(fā)受到社會(huì)各界的重視。舊電池部件的二次利用，可以間接降低電池的成本價(jià)格，還能減少電池垃圾對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染。舊電池也可作為儲(chǔ)能部件，為電網(wǎng)系統(tǒng)、電力市場(chǎng)提供部分輔助服務(wù)。老舊電池的二次利用技術(shù)將會(huì)開辟一個(gè)新興的市場(chǎng)。
在中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)大規(guī)模推廣之初，動(dòng)力電池的梯次利用就曾被提及。2011年起，動(dòng)力電池回收利用工作被納入中國新能源汽車推廣應(yīng)用的政策體系，政府也在2012-2020年節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中，對(duì)動(dòng)力電池回收利用工作進(jìn)行了明確規(guī)劃。但由于當(dāng)時(shí)的動(dòng)力電池大多處于示范運(yùn)營階段，動(dòng)力電池的梯次利用工作并未真正開展。
伴隨著新能源汽車的爆發(fā)式增長，動(dòng)力電池回收市場(chǎng)也在壯大。數(shù)據(jù)顯示，截至2017年，我國電動(dòng)汽車、新能源汽車銷售量已達(dá)到77萬輛，保有量超過160萬輛，占世界的一半。據(jù)中國汽車技術(shù)研究中心預(yù)測(cè)，隨著電動(dòng)汽車市場(chǎng)規(guī)模不斷增長，中國動(dòng)力電池將迎來“報(bào)廢潮”，動(dòng)力電池平均報(bào)廢年限為5~8年，2018年~2020年，全國累計(jì)報(bào)廢動(dòng)力電池將達(dá)12萬~20萬噸，到2025年動(dòng)力電池年報(bào)廢量或達(dá)35萬噸的規(guī)模，大約是2016年報(bào)廢量的20倍。
隨著社會(huì)對(duì)環(huán)境污染、碳排放等問題越來越重視，對(duì)于退役動(dòng)力電池進(jìn)行梯次利用，一直被認(rèn)為是新能源汽車動(dòng)力電池退役后的主要去處，然而，也有人從安全性和經(jīng)濟(jì)性層面考慮，認(rèn)為動(dòng)力電池梯次利用就是一個(gè)“偽命題”。然而，隨著中國動(dòng)力電池退役潮的臨近，以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)公布，動(dòng)力電池的梯次利用將在退役電池規(guī)模和政策方面獲得更多支撐，梯次利用勢(shì)在必行。
業(yè)界為“動(dòng)力電池梯次利用”領(lǐng)域下定論：不適合大型儲(chǔ)能
中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟秘書長張靜認(rèn)為，動(dòng)力電池在儲(chǔ)能上梯次利用確實(shí)存在一些問題，但說它是“偽命題”似乎還不太合適。一方觀點(diǎn)從節(jié)約成本、綠色發(fā)展的角度認(rèn)為，將退役動(dòng)力電池用于儲(chǔ)能，可以體現(xiàn)出動(dòng)力電池全生命周期的價(jià)值，也可以節(jié)約一些成本，并讓鋰離子電池真正做到“綠色”；另一方則從技術(shù)角度考慮，認(rèn)為經(jīng)過在動(dòng)力系統(tǒng)中的使用，電芯性能已有很大改變，再用于儲(chǔ)能系統(tǒng)，電芯性能方面會(huì)存在問題，而解決這些問題又會(huì)增加更多的成本投入。
中興派能營銷事業(yè)部總經(jīng)理馮朝暉表示如果進(jìn)行梯次利用，大規(guī)模儲(chǔ)能并不是退役動(dòng)力電池的理想選擇，例如一輛電動(dòng)汽車的帶電量約30-100KWh，而大型儲(chǔ)能電站通常在6-7MWh左右，一個(gè)大型儲(chǔ)能電站相當(dāng)于幾千輛電動(dòng)汽車，對(duì)電芯在一致性方面的要求，顯然比電動(dòng)汽車要高得多。而且電動(dòng)汽車2-3天才充一次電，而儲(chǔ)能電站基本每天都要循環(huán)至少一次，這對(duì)電芯的相關(guān)性能也有更高的要求。大型儲(chǔ)能項(xiàng)目在很多方面，對(duì)電芯的要求要遠(yuǎn)高于電動(dòng)汽車。
陽光電源高級(jí)技術(shù)經(jīng)理吳磊也表示，退役動(dòng)力電池最難的步驟是篩選。每輛車的行駛狀況不同，導(dǎo)致電池的容量、內(nèi)阻等無法一致，且儲(chǔ)能系統(tǒng)和汽車動(dòng)力系統(tǒng)電芯數(shù)量不是一個(gè)數(shù)量級(jí)，篩選工作繁重巨大。即使成功篩選后繼續(xù)應(yīng)用在儲(chǔ)能系統(tǒng)中，這些不同工況的電芯如何管理，也是一個(gè)問題。
浙江超威電力有限公司儲(chǔ)能事業(yè)部總經(jīng)理李敏表示，梯次電池放電倍率達(dá)到0.3C以上還比較困難，動(dòng)力電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域的梯次利用還有局限性，并且在提高光伏發(fā)電的預(yù)測(cè)曲線精度方面，暫時(shí)不推薦使用梯次電池技術(shù)
德國萊茵TUV大中華區(qū)太陽能及燃料電池技術(shù)服務(wù)總經(jīng)理李衛(wèi)春表示，在動(dòng)力電池梯次利用方面，需要一些標(biāo)準(zhǔn)來判斷退役電池是否適合用于儲(chǔ)能，以及按照哪些規(guī)范來進(jìn)行應(yīng)用。
中國工程院院士楊裕生指出，電化學(xué)儲(chǔ)能具備的十大性能，最主要的就是安全性，只有在確保安全的前提下，電化學(xué)儲(chǔ)能才能發(fā)揮它在能源革命中的作用，推動(dòng)中國綠色能源的發(fā)展。也正因如此，對(duì)于安全性要求非常高的大型儲(chǔ)能項(xiàng)目，需要在電芯的選擇上更加謹(jǐn)慎。而動(dòng)力電池梯次利用，也應(yīng)著眼于微網(wǎng)、備用電源等小規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域，或應(yīng)用在電動(dòng)自行車、低速電動(dòng)車等動(dòng)力領(lǐng)域。
這些觀點(diǎn)都表明，退役動(dòng)力電池要想在儲(chǔ)能上梯次利用，那么應(yīng)用的系統(tǒng)應(yīng)該盡量簡(jiǎn)單，否則得不償失。
梯次利用雖有難題，但其勢(shì)不可擋
從整個(gè)新能源汽車產(chǎn)業(yè)看，投入應(yīng)用的動(dòng)力電池規(guī)模越大，其管理難度也就越大，動(dòng)力電池的規(guī)格尺寸等越需要標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。2017年8月4日，GB/T34015-2017《車用動(dòng)力電池回收利用——余能檢測(cè)》、GB/T34013-2017《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸》、GB/T34014-2017《汽車動(dòng)力電池編碼規(guī)則》三項(xiàng)動(dòng)力電池國家標(biāo)準(zhǔn)的詳細(xì)內(nèi)容已正式公布。這三項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)使動(dòng)力電池的信息追溯成為可能，梯次利用更加安全、有序和規(guī)范。10月11日，國家發(fā)改委官網(wǎng)掛出的《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》（下稱《指導(dǎo)意見》）描繪了儲(chǔ)能技術(shù)十年發(fā)展“路線圖”，其中就指出，完善動(dòng)力電池全生命周期監(jiān)管，開展對(duì)淘汰動(dòng)力電池進(jìn)行儲(chǔ)能梯次利用研究。
從國家推薦標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)到國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)的制定，動(dòng)力電池的梯次利用正獲得越來越有力的支撐。現(xiàn)在，行業(yè)內(nèi)熱議的不是梯次利用的真?zhèn)螁栴}，而是如何將動(dòng)力電池的梯次利用與新能源汽車的發(fā)展無縫銜接，將動(dòng)力電池的梯次利用向前推進(jìn)。
超威集團(tuán)的動(dòng)力電池梯次利用有一套詳細(xì)的解決方案：回收的鋰電池價(jià)格約為新電池價(jià)格的20%，如果回收的鋰動(dòng)力電池組設(shè)計(jì)參數(shù)及運(yùn)行數(shù)據(jù)保存良好且符合梯次利用要求，公司錄入儲(chǔ)能系統(tǒng)配組參數(shù)后，直接入庫作為儲(chǔ)能系統(tǒng)配組電池。如果回收的鋰動(dòng)力電池組設(shè)計(jì)參數(shù)及運(yùn)行數(shù)據(jù)不清楚，超威集團(tuán)將進(jìn)行電性能和安全性能檢測(cè)，如果符合儲(chǔ)能應(yīng)用要求，將直接錄入儲(chǔ)能系統(tǒng)配組參數(shù)，入庫作為儲(chǔ)能系統(tǒng)配組電池。如果整個(gè)鋰動(dòng)力電池組不符合儲(chǔ)能要求，將對(duì)基本的模組單元進(jìn)行檢測(cè)，符合要求者作為儲(chǔ)能電池入庫；不符合要求者，進(jìn)入回收倉庫。
天津力神電池股份有限公司副總工程師蘇金然從能量密度、成本、標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化、技術(shù)成熟度和梯次利用六個(gè)維度分析了18650和21700電池的優(yōu)劣。通過對(duì)比，蘇金然認(rèn)為，18650在能量密度和成本方面不如21700優(yōu)勢(shì)明顯，但在技術(shù)成熟度和梯次利用方面，21700不如18650。中國生產(chǎn)21700電池的時(shí)間并不長，21700動(dòng)力電池的退役期還有幾年，21700的梯次利用還可以進(jìn)一步研究和探索。
從偽命題到進(jìn)展初現(xiàn)：中國鐵塔公司的動(dòng)力蓄電池梯級(jí)利用試驗(yàn)站點(diǎn)
工信部官網(wǎng)顯示，中國鐵塔公司自2015年10月，先后在黑龍江、天津等9省市建設(shè)了57個(gè)退役新能源汽車動(dòng)力蓄電池梯級(jí)利用試驗(yàn)站點(diǎn)，涵蓋備電、削峰填谷、微電網(wǎng)等各種使用工況，對(duì)梯級(jí)利用模式進(jìn)行了積極有益的實(shí)踐探索。通信基站一般通過電網(wǎng)系統(tǒng)供電，但需要配置后備電池，以保證在停電期間持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。鉛酸電池原是通信基站備電的主流，但隨著鋰電池成本的不斷下降，這種能量密度更高、壽命更長的電池正變得更具競(jìng)爭(zhēng)力，而梯級(jí)利用電池則有望進(jìn)一步降低成本。鐵塔公司在全國擁有180萬座通信基站，有潛力消耗大規(guī)模的退役動(dòng)力電池。
中國鐵塔股份有限公司能源創(chuàng)新中心高級(jí)總監(jiān)高健就儲(chǔ)能電池市場(chǎng)需求和鋰電池回收梯次利用等問題表態(tài)：中國鐵塔在儲(chǔ)能電池上需求巨大，鋰電池占比達(dá)到2%左右；鋰電池回收梯次利用已在擴(kuò)大試點(diǎn)階段，會(huì)成為梯次利用電池主要的應(yīng)用領(lǐng)域。高健表示基于鐵塔這個(gè)特點(diǎn)，梯次利用一般不會(huì)出現(xiàn)電池自燃爆炸或者沒有達(dá)到要求的問題。首先單座鐵塔基站需要的備用電池是30KWh，也就是需要62.5KWh的退役動(dòng)力電池，與一輛新能源汽車動(dòng)力電池容量相當(dāng)，同一輛車退役下來的動(dòng)力電池可以做成模組，也就避免了電池一致性不好的劣勢(shì)。再者，鐵塔基站不會(huì)采用大電壓大電流的方式對(duì)電池充電，也就降低了電池在充電過程中發(fā)生爆炸燃燒的幾率。而且鐵塔的環(huán)境相對(duì)空曠，對(duì)能量密度的要求不是那么高，還可以進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，這樣就保證了安全性。
鐵塔公司目前在全國范圍內(nèi)擁有180萬座基站，備電需要電池約54GWh；60萬座削峰填谷站需要電池約44GWh；50萬座新能源站需要電池約48GWh。合計(jì)需要電池約146GWh。以存量站電池6年的更換周期計(jì)算，每年需要電池約22.6GWh；以每年新建基站10萬個(gè)計(jì)算，預(yù)計(jì)新增電站需要電池約2.4GWh。合計(jì)每年共需要電池約25GWh。預(yù)計(jì)到2020年之前遞次利用市場(chǎng)總量68.5GWh，梯次利用電池大概有38.36GWh，大概能滿足鐵塔公司38%的用量，在2020年以后遞次利用電池滿足鐵塔公司需求的基礎(chǔ)上還有一定的富裕，鐵塔公司會(huì)積極充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)，在分布式儲(chǔ)能行業(yè)試圖推向商業(yè)化。
這些梯級(jí)利用電池使用一年半以來，從使用效果看，在經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益等方面都有其優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，也為梯級(jí)利用電池在通信基站備能領(lǐng)域推廣應(yīng)用積累了經(jīng)驗(yàn)。
成本控制定成敗
梯級(jí)利用和再生處理是退役動(dòng)力電池回收利用的兩個(gè)方向，經(jīng)過梯級(jí)利用后，電池也將進(jìn)行再生處理。如果說無害化處理和資源再生是必須做的，那么梯級(jí)利用是必須做的嗎？業(yè)內(nèi)人士看來，梯級(jí)利用充分發(fā)揮了動(dòng)力電池的價(jià)值，但只有保證經(jīng)濟(jì)性，這件事才是值得去做的。
電池的質(zhì)量是梯級(jí)利用的前提。2014年以前生產(chǎn)的動(dòng)力電池很難實(shí)現(xiàn)梯次利用。2014年以前，電池工藝水平還不夠高，在容量衰減到80%退役以后，繼續(xù)使用會(huì)出現(xiàn)“跳水”，即容量急劇下降，難以再次利用。近年來，電池質(zhì)量已有較大幅度的提升，電池容量的衰減能夠保持線性，因此梯級(jí)利用在技術(shù)上才具備了可行性。
在電池可用的前提下，通過拆解、檢測(cè)、篩選、重組等步驟可以使退役電池再次運(yùn)用于新的使用場(chǎng)景。在業(yè)內(nèi)人士看來，梯級(jí)利用從技術(shù)上說并不難，難點(diǎn)在于成本控制。即使是電芯成本遠(yuǎn)低于新電池，拆解、篩選、重組等步驟都會(huì)增加梯級(jí)利用的成本，另外舊電池壽命較短，如果用于儲(chǔ)能也難以像新電池一樣實(shí)現(xiàn)無人值守，綜合來看總成本可能并不低。同時(shí)，新電池的成本也在不斷下降，梯級(jí)利用電池也面臨和新電池之間的競(jìng)爭(zhēng)。
彭博集團(tuán)旗下新能源行業(yè)數(shù)據(jù)供應(yīng)商——彭博新能源財(cái)經(jīng)（ Bloomberg New Energy Finance）基于對(duì)50家公司自2010年以來的跟蹤調(diào)查顯示，全球產(chǎn)能的提升或?qū)⒘顒?dòng)力電池的價(jià)格達(dá)到史上最低位。目前，鋰電池組的平均售價(jià)為每千瓦時(shí)209美元（約合人民幣1383.58元），較一年以前下降了24%。而在2010年，這一數(shù)字是1000美元（約合人民幣6620元）。到2025年，動(dòng)力電池的價(jià)格有望下探到每千瓦時(shí)100美元（約合人民幣662元）。這意味著，屆時(shí)動(dòng)力電池的售價(jià)將在目前的基礎(chǔ)上降低一半以上。能源科技行業(yè)的幾位關(guān)鍵玩家有望在2020年代中期以前幫助動(dòng)力電池的售價(jià)下降到80美元。
大戰(zhàn)略：“換電模式”+梯次利用
無論是新能源整車企業(yè)，還是動(dòng)力電池企業(yè)，采用“換電模式”發(fā)展戰(zhàn)略的同時(shí)，往往把動(dòng)力電池的梯次利用納入企業(yè)大戰(zhàn)略并將其作為一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
風(fēng)帆有限責(zé)任公司副總經(jīng)理劉雙合表示公司最新發(fā)展戰(zhàn)略：風(fēng)帆已決定實(shí)行“換電模式”，動(dòng)力電池模塊實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，形成“動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)化模組——新能源交通工具——汽車換電運(yùn)營——模組電池梯次利用——儲(chǔ)能系統(tǒng)——電池回收——電極材料”這樣一個(gè)完整產(chǎn)業(yè)鏈。劉雙合表示，風(fēng)帆通過實(shí)行“換電模式”，可控制用于梯次利用的動(dòng)力電池的回收渠道，為儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)奠定基礎(chǔ)。
北汽新能源以及車和家、蔚來汽車等新能源車企也都在實(shí)行“換電模式”，并將動(dòng)力電池的梯次利用問題納入公司的長遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略。北汽新能源總經(jīng)理鄭剛表示，換電模式的關(guān)鍵是要打通全價(jià)值鏈。他認(rèn)為，從整車開發(fā)設(shè)計(jì)，到換電機(jī)構(gòu)的應(yīng)用、電池包的運(yùn)營，再到電池梯次利用，以及到最后的無害化處理，提純電池材料之后再返回交給電池廠商，只有把這個(gè)價(jià)值鏈打通，才能有效地降低整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的成本。而車和家在常州建有動(dòng)力電池PACK工廠，每天可處理20萬顆18650電芯，該P(yáng)ACK廠為以后退役動(dòng)力電池的梯次利用提供了條件。此外，蔚來汽車把發(fā)展基于動(dòng)力電池梯次利用到儲(chǔ)能上的能源互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，作為其公司發(fā)展戰(zhàn)略的重要一環(huán)。
寶馬CEO科魯格（Harald Krüger）表示未來寶馬廢舊汽車電池都將回收到儲(chǔ)存農(nóng)場(chǎng)。寶馬宣布舊電池儲(chǔ)存農(nóng)場(chǎng)投入使用，500塊寶馬電動(dòng)車電池將驅(qū)動(dòng)工廠的四座風(fēng)車，為萊比錫工廠提供四分之三的電力。寶馬i系電動(dòng)車的汽車電池的保質(zhì)期為八年，八年過后電池過期后就會(huì)進(jìn)入農(nóng)場(chǎng)。屆時(shí)，寶馬儲(chǔ)存農(nóng)場(chǎng)將能為萊比錫和周邊地區(qū)的電網(wǎng)供電，農(nóng)場(chǎng)最大功率將達(dá)一千萬瓦特，能為5萬德國家庭提供一個(gè)月的電量。寶馬也將在德國其他工廠設(shè)置安裝儲(chǔ)存農(nóng)場(chǎng)?？启敻裾f：“寶馬的未來是電動(dòng)車”，他高度評(píng)價(jià)了萊比錫工廠為寶馬和寶馬電動(dòng)車做出了重要的貢獻(xiàn)，計(jì)劃今年大規(guī)模擴(kuò)建萊比錫工廠，已經(jīng)投資了20億歐元改良萊比錫工廠。
