中國儲能網(wǎng)訊：4月24-26日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會主辦的第九屆中國國際儲能大會在浙江省杭州市洲際酒店召開。在4月25日上午的“儲能電池與技術(shù)應(yīng)用（上）”專場，深圳市科陸電子科技股份有限公司副總工劉佳璐在會上分享了主題報(bào)告《動力電池規(guī)?；荽卫弥械目焖俜诌x和系統(tǒng)重組解決方案》，以下為演講實(shí)錄：
劉佳璐：各位尊敬的來賓，上午好！我用最簡練的語言、最短的時(shí)間快速的給各位匯報(bào)一下我們近期在動力電池梯次利用方面一些主要的工作成果。
我的介紹分三個(gè)部分：第一，背景介紹；第二，當(dāng)前動力電池梯次利用的研究現(xiàn)狀；第三，我們在快速分選和系統(tǒng)重組方面的主要研究成果和應(yīng)用成果；第四，儲能行業(yè)和動力電池梯次利用領(lǐng)域的一些總結(jié)與展望。
前面各位專家已經(jīng)把這些情況介紹的差不多了，這里面我簡單的把我的理解給大家重復(fù)一下。
電動汽車，毫無疑問已經(jīng)是國家能源戰(zhàn)略和汽車戰(zhàn)略重要的話題，根據(jù)現(xiàn)在的情況來看，從2014年、2015年以后，電動汽車開始逐步普及，到2020年預(yù)計(jì)會達(dá)到每年使用量在100多萬輛以上，在2025年以后，根據(jù)百萬輛汽車的電池，大概5年左右的周期淘汰，從2025年以后，退役下來的動力電池量就會在四五十個(gè)GW以上，保守的估計(jì)會在每年四五十個(gè)GW以上。目前退役動力電池的來源相對來說稍微差一些、稍微少一些，因?yàn)槟壳爸饕?014年、2015連左右的汽車電池退役下來的，2014年、2015您期間電動汽車的普及量遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有這兩年的普及這么迅猛。
還要簡單說一個(gè)問題，動力電池的發(fā)展跟當(dāng)前儲能行業(yè)的發(fā)展形成了很強(qiáng)的聯(lián)盟關(guān)系，動力電池毫無疑問這些年的發(fā)展都是選用了鋰離子電池，我當(dāng)時(shí)在2010年年初去國家電網(wǎng)公司工作的時(shí)候，當(dāng)時(shí)正好開始轟轟烈烈的開展堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)的建設(shè)，堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)建設(shè)包含著源、網(wǎng)、荷、儲，當(dāng)時(shí)特別傾向于用鋰離子電池，可以跟未來的電動汽車發(fā)展形成聯(lián)動關(guān)系，當(dāng)一些儲能站可以用退役下來的電動汽車的電源，實(shí)際上這個(gè)概念不是說這兩年才有的，當(dāng)時(shí)2010年國家電網(wǎng)公司布局的時(shí)候已經(jīng)考慮到了這個(gè)問題，也是為什么當(dāng)時(shí)鉛炭電池、液流電池，當(dāng)時(shí)的情況各有各的優(yōu)勢，當(dāng)時(shí)都差不多，但是經(jīng)過了將近10年的發(fā)展，鋰離子電池一直是處在價(jià)格下降非?？?、各方面性能提高也非常明顯，其他種類的電池雖然也投入了很大的研究、也有很多方式，但是一直沒有鋰離子電池在儲能領(lǐng)域當(dāng)中占比這么高。
這是國家關(guān)于新能源汽車的相關(guān)政策。
這個(gè)是以后動力電池的退役量。到2020年退役量大概估計(jì)是10GW左右，后來我個(gè)人估計(jì)大概到2025年是四五十個(gè)GW，到2030年應(yīng)該是超過百個(gè)GW左右。
對當(dāng)前的鋰離子電池對鉛炭電池比較最明顯的問題就是，鋰離子電池退役回收的問題。我們采用梯次利用，雖然最終不能解決最末端的問題，但是可以把電池的應(yīng)用再進(jìn)行延長，可以再爭取更多的末端處理的時(shí)間。而且后邊當(dāng)大量的鋰離子電池退役下來以后，如何處理也會成為大家環(huán)境困擾的主要問題。
對于當(dāng)前的儲能來說，儲能行業(yè)，因?yàn)槲椰F(xiàn)在的科陸公司，在儲能行業(yè)也深耕了將近10年的時(shí)間，儲能領(lǐng)域目前面臨最嚴(yán)重的問題就是成本問題，除了一些很特殊的環(huán)境，像調(diào)頻、電力輔助服務(wù)等等，能把儲能的價(jià)值充分發(fā)揮，而且能夠快速收回成本以外，像其他領(lǐng)域，尤其像用戶側(cè)的削峰填谷項(xiàng)目，電池的成本實(shí)際是影響到當(dāng)前項(xiàng)目推廣的重要問題，因?yàn)楹芏囗?xiàng)目我們在算的時(shí)候幾乎是精打細(xì)算一分錢一分錢往下?lián)傅?。而且整體電價(jià)還是下降的趨勢，大家也看到，政府這邊要求兩大電網(wǎng)公司也在不斷的下調(diào)電價(jià)，基準(zhǔn)電價(jià)一旦下調(diào)，對儲能的打擊、對儲能在用戶側(cè)推廣應(yīng)用的打擊又是非常非常大的。另一方面，對于電池梯次利用的普及以后，一旦帶來儲能行業(yè)的爆發(fā)，同時(shí)跟電動汽車動力電池之間會有一個(gè)聯(lián)動的關(guān)系。對于電動汽車來說，也會降低電動汽車相關(guān)的使用成本。
當(dāng)前動力電池和儲能的電池目前還不完全是一回事，雖然在工藝方面、電極方面有很多的相似之處，但是側(cè)重點(diǎn)還是不一樣的，動力電池更強(qiáng)調(diào)能量密度，儲能電池更強(qiáng)調(diào)的是循環(huán)壽命，儲能電池的循環(huán)壽命現(xiàn)在可以做到單體電池七八千次以上、甚至接近萬次的目標(biāo)，動力電池一般來說現(xiàn)在的技術(shù)只要達(dá)到2千次以上，雖然目標(biāo)是三四千次，2千次以上就夠了，充電汽車假設(shè)跑300公里，跑2千次就是五六十萬公里，這個(gè)已經(jīng)足夠汽車類的使用了。這個(gè)是動力電池的全生命周期，把汽車電池可以通過Pack裝在汽車上使用，當(dāng)汽車上淘汰下來以后，把這些電池可以再進(jìn)行一次再生的使用，通過再生使用可以使得退役電池充分發(fā)揮一次余熱，最終還是要進(jìn)行原材料的拆解。
這是當(dāng)前梯次利用動力電池的現(xiàn)狀。實(shí)際梯次利用這個(gè)概念并不是一個(gè)很新的概念，在七八年前的時(shí)候就已經(jīng)展開了電池的梯次利用工作了。當(dāng)時(shí)一直存在一個(gè)問題就是，大規(guī)模的梯次利用是很大的一個(gè)難題。再一個(gè)，大規(guī)模使用以后的安全性問題，包括在梯次利用以后的電池性能也是有很大下降的。特別是梯次利用以后的動力電池，不適合用于高倍率的放電，只能做0.15C左右的充放電倍率。
這是簡單小規(guī)模的梯次利用，包含應(yīng)用在一些小容量的項(xiàng)目當(dāng)中，近期在江蘇省電力公司這邊也做了一些，包括南方電網(wǎng)公司也做了一些兆瓦級的梯次利用嘗試，目前離大規(guī)模的推廣應(yīng)用，尤其是到百兆瓦級、幾十兆瓦級的電站，目前差距還是非常大的。正是因?yàn)樵谶@種前提之下，我們公司和南網(wǎng)公司、相關(guān)的一些電網(wǎng)體系內(nèi)的科研院所共同開展了動力電池標(biāo)準(zhǔn)化梯次利用的國家重大專項(xiàng)的項(xiàng)目。
這張圖是這個(gè)項(xiàng)目主要的技術(shù)路線圖，首先開始是把退役下來的電芯進(jìn)行健康狀態(tài)和殘值的評估，按照前面的評估技術(shù)進(jìn)行快速的分選，對于分選下來的一部分電池、短板電池需要進(jìn)行內(nèi)部的重組進(jìn)行，大部分電池再進(jìn)行一些系統(tǒng)級的重組。第一層就是電池層我們需要做的工作。第二層是關(guān)于系統(tǒng)層，我們在系統(tǒng)層需要做一些熱平衡的技術(shù)以及多層級的安全管理技術(shù)，對我公司來說主要承擔(dān)的就是模塊系統(tǒng)的主要重組技術(shù)。最后一部分是應(yīng)用層，就是把這些項(xiàng)目拿過來做一些示范工程，并且做一些后期的運(yùn)營評估以及商業(yè)模式等等這方面的研究。最終通過這個(gè)課題提出一些再退役的標(biāo)準(zhǔn)。
這個(gè)圖就是對健康狀態(tài)的評估，通過白箱電池和黑箱電池建立不同的評估體系，現(xiàn)在退役下來的電池有一部分是黑箱電池為主，白箱電池還比較少，未來過幾年以后，大概退役下來就是到2021年、2022年以后應(yīng)該大部分都是白箱電池退役。
這是關(guān)于SOH和殘值模型、評估模型，進(jìn)行衰減的模式識別，進(jìn)行內(nèi)部參數(shù)演變的判別，最后得出這個(gè)殘值的評估值。對于白箱電池直接可以進(jìn)行健康因子的提取，做出性能衰減的模型和殘值評估。
最后是我們基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的快速分選技術(shù)。這是我們公司在這個(gè)課題中承擔(dān)的非常重要的部分，主要是做出來的電池一部分經(jīng)過篩選以后是可以進(jìn)行直接應(yīng)用的，一次性差的電池進(jìn)行初篩以后再去上這套類似于我們公司以前做的檢測快速分選的檢測方式，因?yàn)榭脐懝疽郧霸陔姳韨?cè)領(lǐng)域是有很強(qiáng)的積累的，所以我們做電池性能指標(biāo)的分析當(dāng)中也采用了更加精細(xì)化的分析，能夠進(jìn)行篩選，可以篩選出來一部分是可以進(jìn)行配組的，另一部分是可以進(jìn)行修復(fù)的，還有一部分是需要再去進(jìn)行回收的。分選裝置最終能達(dá)到實(shí)現(xiàn)的是單個(gè)模塊的分選時(shí)間可以在半個(gè)小時(shí)之內(nèi)分選完，一天一般可以超過1個(gè)兆瓦，大概就是1.2—1.5兆瓦左右的一天篩選電池的量。
這個(gè)是對短板電池我們采用的脈沖式的隔離均衡，對于嚴(yán)重的短板電池可以采用靜態(tài)旁路的隔離，對Pack本身情況，不拆Pack的情況下做這種內(nèi)部的一些短板電池的處理。
下面這張圖，針對不同類型的重組方案，最簡單的一種，就是進(jìn)行常規(guī)重組，這個(gè)就是對電池的性能最理想的情況下可以采用常規(guī)重組，對性能較差的可以采用第二個(gè)是這個(gè)方式接入，對于更差的電池可以采用類似組串式的接入，做光伏電站的可以很好理解，組串式的光伏逆變器一樣，對這種不均衡性較強(qiáng)的情況下有很強(qiáng)的調(diào)節(jié)作用，可以調(diào)節(jié)成較為一致的接入到母線上。再差的采用這種微型PCS，就是對于每個(gè)模塊做小的DC/DC變換，接入系統(tǒng)當(dāng)中，這樣可以達(dá)到絕大部分電池，我們的目標(biāo)是達(dá)到90%以上的回收來得電池經(jīng)過篩選以后都能夠接入到整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，能夠應(yīng)用于更大規(guī)模的儲能電站。
這張圖是針對我們做完梯次利用以后不同的應(yīng)用場景，包含了調(diào)頻調(diào)峰，包含了電網(wǎng)側(cè)的應(yīng)用，以及用戶側(cè)的峰谷差套利和平抑新能源的電網(wǎng)波動，這幾大類應(yīng)用。目前現(xiàn)在儲能應(yīng)用當(dāng)中，實(shí)際當(dāng)前都是比較缺乏政策支持的，絕大部分省份目前都沒有政策支持，而且商業(yè)模式實(shí)際也都是探索當(dāng)中，目前拿這幾個(gè)例子來說。像發(fā)電側(cè)來說有一個(gè)細(xì)則考核，對于電網(wǎng)側(cè)目前實(shí)際上是沒有明顯的政策的。對于用戶側(cè)來說現(xiàn)在只有峰谷電價(jià)差，前面也有人講，包括需量管理和容量管理以及備用電源的作用等等，對于新能源側(cè)目前還是一個(gè)很缺少政策的狀態(tài)，所以對當(dāng)前來說在儲能大環(huán)境當(dāng)中還是存在著很大的推廣和普及的壓力的。
最后再做一下總結(jié)與展望，這是當(dāng)前中國的儲能市場發(fā)展，就不太給大家詳細(xì)說了。
最后一張圖我也簡單說一下，從未來的發(fā)展趨勢來說，儲能還是能源互聯(lián)網(wǎng)和智能電網(wǎng)當(dāng)中的一個(gè)源、網(wǎng)、荷、儲的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)，在未來的儲能發(fā)展方向來說，這里面第二段和第三段我是比較看好的，儲能后邊都會把這個(gè)市場進(jìn)行細(xì)分，就是分成高端市場和低端市場，低端市場，尤其像用戶側(cè)這種市場，實(shí)際上也是梯次利用重要的一個(gè)應(yīng)用場景。
我就介紹到這里，謝謝大家！
