中國儲能網(wǎng)訊：羅曼
（中能傳媒能源安全新戰(zhàn)略研究院）
國家發(fā)展改革委、國家能源局《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》提出，實現(xiàn)用戶側(cè)新型儲能靈活多樣發(fā)展，探索儲能融合發(fā)展新場景，拓展新型儲能應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用模式。電動汽車作為用戶側(cè)分散式新型儲能設(shè)施，以充換電基礎(chǔ)設(shè)施為“橋梁”，參與需求側(cè)響應(yīng)，實現(xiàn)與電網(wǎng)實時互動，能發(fā)揮負荷削峰填谷作用，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、實現(xiàn)碳達峰碳中和目標做出貢獻。
一、我國電動汽車應(yīng)用于儲能的研究背景
（一）新能源汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展
發(fā)展新能源汽車，是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路，也是實現(xiàn)“雙碳”目標的重要舉措。近年來，國家從稅收優(yōu)惠、購車補貼、汽車行業(yè)“雙積分”1等方面給予新能源汽車行業(yè)政策扶持，隨著電池成本下降推動汽車產(chǎn)品性價比提高、配套基礎(chǔ)設(shè)施的推廣普及及消費者用車習慣的改變，我國新能源汽車行業(yè)飛速發(fā)展。
根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2021年我國新能源汽車產(chǎn)銷分別完成354.5萬輛和352.1萬輛，同比均增長1.6倍，市場占有率達到13.4%。其中，純電動和插電式混合動力合計產(chǎn)銷分別達354.3萬輛和351.9萬輛。業(yè)內(nèi)預(yù)計，到2030年，中國電動汽車的保有量將會超過1億輛，功率總計超10億千瓦，相當于中國目前所有燃煤電站的功率，相當于50個三峽電站。
（數(shù)據(jù)來源：中國汽車工業(yè)協(xié)會）
圖1 2017~2022年2月中國新能源汽車產(chǎn)銷情況（單位：萬輛）
（二）動力電池性價比提升
電池容量是決定電動汽車存儲電能的最關(guān)鍵因素，而電池容量取決于電池的體積與能量密度，或比能量2。近年來，隨著產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步和規(guī)?；慨a(chǎn)，我國動力電池能量密度不斷提高，成本逐年下降。截至2021年12月，我國純電動乘用車系統(tǒng)比能量在140～160瓦時/公斤和160瓦時/公斤及以上車型產(chǎn)量占比相當，分別為29.6%和30.2%。就技術(shù)而言，目前我國三元鋰電池產(chǎn)品單體比能量達到300瓦時/公斤，磷酸鐵鋰電池產(chǎn)品單體比能量達到200瓦時/公斤。三元鋰電池成本降至0.23～0.29元/瓦時，磷酸鐵鋰電池成本降至0.08元/瓦時。
（三）動力電池迎來退役潮
從2009年“十城千輛”示范工程至今，新能源汽車在我國已經(jīng)發(fā)展十余年，最早一批車載動力電池也迎來退役潮。根據(jù)中國汽車技術(shù)研究中心數(shù)據(jù)，2020年我國動力電池累計退役量約20萬噸，容量約25吉瓦時，預(yù)計2025年累計退役量78萬噸，容量將達116吉瓦時。退役動力電池中約70%可進入梯次利用，2025年市場規(guī)模將超200億元。
二、電動汽車儲能應(yīng)用場景
（一）有序充電策略
電動汽車有序充電策略，是指在滿足電動汽車充電需求的前提下，運用實際有效的經(jīng)濟或技術(shù)措施引導、控制電動汽車進行充電，對電網(wǎng)負荷曲線進行削峰填谷，減少發(fā)電裝機容量建設(shè)，保證電動汽車與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)互動，實現(xiàn)電動汽車“虛擬儲能”功能。有序充電樁是一種可以實現(xiàn)車輛有秩序充電的充電樁，樁內(nèi)含有序充電模組，可視電網(wǎng)負荷情況安排電動汽車充電時序和充電功率，實現(xiàn)錯峰充電、低谷充電，降低充電成本。
國際上，為將有序充電規(guī)?；瘧?yīng)用推廣，主要采取了峰谷電價、政府補貼、政府采購要求與標準強制等措施。比如，美國加利福尼亞州能源局研究在電動汽車峰谷電價基礎(chǔ)上，對公共事業(yè)局和配電網(wǎng)運營商建設(shè)的公共充電樁給予建設(shè)資金支持，或直接以政府采購方式支持有序充電；英國計劃制定標準，強制所有新建充電樁安裝智能控制設(shè)備，并通過智能電表控制充電樁的充電負荷。
我國已由國家電網(wǎng)牽頭，在北京、上海、鄭州、南京等地開展有序充電延緩配網(wǎng)擴容的試點。目前，尚有商業(yè)模式缺失、車-樁間充電標準不支持交流有序充電等問題待解。
（二）V2G模式
V2G（Vehicle to grid）描述了電動汽車與電網(wǎng)的互動關(guān)系。在該模式下，電動汽車被視作分布式儲能單元，提供電網(wǎng)輔助服務(wù)。當車載電池需要充電時，電網(wǎng)向車輛補給電能；當電網(wǎng)負荷過高時，車載電池的電能可以銷售給電網(wǎng)。
據(jù)V2G Hub網(wǎng)站不完全統(tǒng)計，目前全球有98個V2G試點示范項目，分布在24個國家和地區(qū)，主要集中在歐洲和北美。全球試點示范項目主要分為技術(shù)方案探索、商業(yè)模式探索和社會效益驗證三類，近兩年商業(yè)模式探索項目占比逐漸提升，反映了V2G模式產(chǎn)業(yè)化進程的加快。從車企參與情況來看，日產(chǎn)參與了36個項目的試點示范工作，位列第一，三菱、雷諾、本田分別位列二、三、四位。從具體應(yīng)用情況看，V2G模式多通過參與電力市場服務(wù)獲取收益，其中，能量時移、頻率響應(yīng)、地區(qū)服務(wù)、緊急供電、電價套利依次位列前五位，其中一半以上項目探索了電動汽車在電力市場的時移服務(wù)，三分之一以上項目探索了電動汽車參與電力市場頻率響應(yīng)服務(wù)。
（數(shù)據(jù)來源：V2G Hub網(wǎng)站）
圖2 全球V2G試點示范項目應(yīng)用情況
在我國，V2G探索早已開始。2020年4月，國家電網(wǎng)公司華北分部在國內(nèi)首次將V2G充電樁資源正式納入華北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場并正式結(jié)算。據(jù)國家電網(wǎng)的資料顯示，到2020年11月，國網(wǎng)已經(jīng)在全國14個省市開展了近40個試點項目，布局V2G充放電終端近400個。用戶通過“e充電”APP參與V2G，根據(jù)電網(wǎng)需求進行智能充放電調(diào)控，能夠獲得實時收益。但從整體來看，目前，受限于電力市場制度、電池循環(huán)壽命等因素，國內(nèi)V2G發(fā)展相對緩慢，汽車主機廠商推出的配備V2G技術(shù)的車型較少。
（三）退役動力電池儲能
電動汽車對其裝配的動力電池的性能要求比較特殊，當車身裝配電池總?cè)萘克p至出廠容量80%以下時，將很難滿足車輛的動力需求，但剩余的動力仍能滿足其他低性能要求的應(yīng)用領(lǐng)域。以磷酸鐵鋰電池為例，當電池容量降至80%以下但仍高于60%時，仍可以在檢測、再加工后，應(yīng)用于電力系統(tǒng)儲能裝置、通信基站備用電源、小型分布式家庭儲能、低速電動車等場景。在儲能領(lǐng)域開展退役動力電池梯次利用，不僅可以降低鋰、鈷、鎳等戰(zhàn)略性金屬資源浪費，減少環(huán)境污染，實現(xiàn)動力電池全生命周期的高效利用，還可以優(yōu)化資源配置，降低電力系統(tǒng)儲能成本。
歐美等發(fā)達國家退役動力電池回收業(yè)務(wù)發(fā)展較早，當前基本上形成了以電池制造商為主要責任方的回收利用體系。美國通過立法強制要求電池零售商回收退役電池，同時以押金方式使消費者主動回收退役電池。日本通過政府發(fā)放補貼的方式，鼓勵電池生產(chǎn)廠商回收退役電池。實際應(yīng)用中，退役動力電池在家庭儲能和電網(wǎng)儲能方面已有成功案例。如，美國TeslaEnergy開發(fā)了Powerwall和Powellpack，將退役電池梯次應(yīng)用于家庭儲能系統(tǒng)和商業(yè)儲能系統(tǒng)；美國通用集團聯(lián)合瑞典ABB集團開展了面向智能電網(wǎng)的動力電池梯次利用研究，主要用于儲存太陽能、風能等分布式電力系統(tǒng)產(chǎn)生的電能；日本4REnergy公司銷售或租賃聆風汽車的退役動力電池，用于家庭或者商業(yè)儲能中的應(yīng)用。
國內(nèi)近年來也逐漸開展退役動力電池儲能研究及應(yīng)用，如，南網(wǎng)綜合能源服務(wù)公司和深圳比克動力電池公司合建的7.27兆瓦時梯次電池儲能項目投入運營，中國鐵塔在甘肅河西建設(shè)15兆瓦時光伏發(fā)電梯次利用項目、10兆瓦時風力發(fā)電梯次利用等試驗項目，國家電網(wǎng)在北京大興建設(shè)100千瓦時梯次利用錳酸鋰電池儲能系統(tǒng)示范等。
2021年8月，工業(yè)和信息化部、科學技術(shù)部等五部門共同印發(fā)《新能源汽車動力蓄電池梯次利用管理辦法》，對廢舊動力電池梯次利用企業(yè)、產(chǎn)品、回收利用等提出了要求。但在現(xiàn)實中，因早期未建立國家溯源管理系統(tǒng)，大量退役動力電池流入非正規(guī)渠道，對正規(guī)電池回收企業(yè)業(yè)務(wù)造成沖擊，一方面造成了目前正規(guī)企業(yè)盈利困難，另一方面影響了退役動力電池梯次利用的安全性。
三、建議
短期來看，電動汽車動力電池受循環(huán)壽命、功率等級等技術(shù)情況限制，其表現(xiàn)與電力系統(tǒng)儲能元件長壽命、大容量的要求存在差異，尚不適合大規(guī)模的應(yīng)用場景，電動汽車可作為用戶側(cè)靈活性儲能資源，在V2H/B（Vehicle to Home/Buildings）、V2L(Vehicle to Load)、 V2V（Vehicle to Vehicle）等應(yīng)急性、小規(guī)模場景中推廣應(yīng)用。長期，可從以下幾方面著手，助力拓展電動汽車儲能應(yīng)用范圍。
（一）加大關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)力度
一是加大電動汽車動力電池研發(fā)，統(tǒng)籌考慮電池能量密度及安全性能，延長循環(huán)壽命。二是提升車載逆變器性能，使其適應(yīng)雙向充放電。三是提升車網(wǎng)協(xié)同控制及管理技術(shù)水平，保持車輛接入后電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。四是提高退役動力電池檢驗檢測和分級分類技術(shù)，使退役電池能順利進入梯次利用環(huán)節(jié)。
（二）建立健全儲能電價機制和管理制度
針對有序充電、V2G等場景，一方面要完善用戶側(cè)靈活性儲能參與電力現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)市場的電價制度；另一方面，要將充電基礎(chǔ)設(shè)施納入配電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃，加強電動汽車充電系統(tǒng)與電網(wǎng)系統(tǒng)的協(xié)同發(fā)展。
針對退役動力電池梯次利用場景，完善退役動力電池回收利用體系，強化電動汽車動力電池全生命周期溯源管理，對不按規(guī)定向溯源管理平臺上傳信息的梯次利用企業(yè)明確處罰措施；建立退役動力電池殘值定期檢測和安全性評估標準，完善相關(guān)監(jiān)管制度，提升產(chǎn)品使用性能的可靠性和經(jīng)濟性。
（三）加強行業(yè)上下游企業(yè)協(xié)同
推動電池原材料供應(yīng)商、動力電池生產(chǎn)商、汽車整車廠商、廢舊動力電池回收企業(yè)等合作共建退役動力電池回收渠道，構(gòu)建跨區(qū)域回收利用體系，在梯次利用、拆解報廢等各環(huán)節(jié)加強信息共享、數(shù)據(jù)共用，實現(xiàn)關(guān)鍵元件、材料循環(huán)利用的同時，最大限度降低環(huán)境污染。
1.汽車行業(yè)“雙積分”政策，即工業(yè)和信息化部等五部門出臺的《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》，規(guī)定了我國乘用車新車平均燃料消耗量和每個汽車廠商生產(chǎn)新能源汽車的比例。
2.比能量是參與電極反應(yīng)的單位質(zhì)量的電極材料釋放出的電能大小。
