2019年4月，麥肯錫未來移動中心發(fā)布《二次電動汽車電池：儲能領域的最新價值池》，在此ERR能研微訊研究團隊對全文進行了翻譯，分享給大家，歡迎轉發(fā)擴散！
二次電動汽車電池：儲能領域的最新價值池
隨著電動汽車（EV）的持續(xù)全球增長，電力行業(yè)出現了新的機遇：由二手電動汽車電池供電的固定式存儲，到2030年可能超過200太瓦時。
在接下來的幾十年中，電動汽車（EV）的強勁增長將導致電池的可用性達到太瓦時水平，電池將不只滿足電動汽車的使用要求。從這個角度來看，像美國這樣的國家在一整年中使用數太瓦時的電力，這是一個很大的儲能潛力。為這些仍然有用的電池找到應用場景可以創(chuàng)造巨大的價值，甚至最終有助于降低儲能成本，使可再生能源進一步接入我們的電網中。
有可能引發(fā)第二次生命
電動汽車電池的使用壽命很長。由于極端的工作溫度、每年數百次的部分循環(huán)以及不斷變化的放電率，電動汽車應用中的鋰離子電池在運行的前五年中會嚴重退化，在大多數情況下，其設計使用壽命約為十年。然而，即使這些電池不再滿足電動汽車的性能標準，它們也可以使用第二次壽命，這通常包括保持總可用容量的80%，并在24小時內實現僅5%的靜止自放電率。再制造后，這種電池仍能充分發(fā)揮其性能，以滿足要求較低的應用，如固定式儲能服務。
當電動汽車電池達到其有用的第一次壽命時，制造商有3種選擇：它們可以處理它，回收有價值的金屬，或者重復使用它（圖1）。如果包裝損壞或者在缺乏必要市場結構的地區(qū)，則最常發(fā)生處置。在大多數地區(qū)，監(jiān)管可防止大規(guī)模處置。如果電池電極含有高價值的金屬，如鈷和鎳，回收可能是有意義的，因為采購和回收成本之間可能存在足夠的差距，特別是考慮到預計在20世紀20年代供應的鎳和可能的鈷供應緊張。 雖然通過回收獲得額外的電池金屬來源對于希望確保供應的電池制造商來說非常有吸引力，但開發(fā)一種具有足夠成本競爭力的回收工藝對于獲取規(guī)模的這條路徑至關重要；然而，回收更多材料的新工藝尚未完全成熟。
圖1用過的電動汽車電池在要求較低的應用中仍然有用
對于需要較少頻率電池循環(huán)的固定能量存儲應用（例如，每年100至300個循環(huán)）的電池需求，市場上的再利用可以提供最大的價值。根據循環(huán)要求，3種應用最適合二次電動車電池：通過替換更昂貴和效率更低的資產（例如舊的聯(lián)合循環(huán)燃氣輪機），提供儲備能量以更低的成本維持公用事業(yè)的電力可靠性，推遲輸電和配電投資，利用電力套利機會，在稀缺期間儲存可再生電力，從而為電網提供更大的電網靈活性和穩(wěn)固性。在2025年，在這些應用中，二次電池的價格比新電池便宜30~70%，每次循環(huán)的資本顯著減少。
大量挑戰(zhàn)
由于近年來電動汽車的迅速增長，在某些情況下，未來十年的預期增長甚至更快，到2030年，用于固定應用的二次電池供應可能超過每年200千兆瓦時。這一數量將超過低循環(huán)和高循環(huán)應用的鋰離子公用事業(yè)規(guī)模存儲需求（圖2），到2030年，這將構成一個全球價值超過300億美元的市場。
圖2 到2030年，二次鋰離子電池的年供應量可能超過200千兆瓦時
然而，要打開這一新的電池供應池，必須克服電動汽車電池重新利用的幾個挑戰(zhàn)。
第一種是市場上大量的電池組設計，這些設計在尺寸、電極化學和格式（圓柱形、棱柱形和袋形）上有所不同。每個電池由電池制造商和汽車原始設備制造商設計，以最適合給定的電動汽車模型，由于缺乏標準化和體積碎片化，這增加了翻新的復雜性。到2025年，將有多達250種新的電動汽車型號，其中包括來自15家以上制造商的電池。
第二個挑戰(zhàn)是降低新電池的成本。隨著新電池的價格越來越便宜，舊電池和新電池之間的成本差異會減小，因為再制造成本的下降速度預計會滯后于新制造成本的下降速度。我們估計，按照目前的速度，到2040年，第二代電池在20世紀20年代中期可能表現出的30~70%的成本優(yōu)勢可能會降至25%左右。這種成本差距需要保持足夠大，以保證與新的替代品相比，二次電池的性能限制。
第三個挑戰(zhàn)是關于二次電池標準的萌芽。對于二次電池的質量或性能沒有保證，很少有行業(yè)標準關注電池管理系統(tǒng)或健康狀況披露，更不用說特定應用中使用的電池的標準性能規(guī)范了。
第四個挑戰(zhàn)是不成熟的監(jiān)管制度。今天，雖然大多數市場都有某種形式的法規(guī)要求對消費電子產品進行回收或再制造，但大多數市場沒有針對電動汽車電池的具體要求或生產者與消費者之間的責任劃分，除了一些設定了目標的例子（如加利福尼亞和中國）。缺乏監(jiān)管為原始設備制造商、二次電池公司和潛在客戶帶來了不確定性。缺乏監(jiān)管也導致了在回收或再利用是主要途徑方面的區(qū)域差異。
雖然這些挑戰(zhàn)具有重大意義，但可以通過供應商、最終用戶和行業(yè)監(jiān)管機構的有針對性的行動加以克服，從而形成可持續(xù)的二次電池行業(yè)。事實上，許多這些有針對性的行動已經被前瞻性的參與者和行業(yè)協(xié)會所采取。
首先，為了應對不斷增長的電動汽車模型和電池數量，汽車制造商可以在設計電動汽車時考慮到二次應用。例如，日產正式與住友公司合作，將日產Leaf的電池組重新用于固定分布式和公用事業(yè)規(guī)模的存儲系統(tǒng)。2018年9月，雷諾宣布了其先進的電池存儲計劃。這項合作涉及能源領域的多個合作伙伴，預計到2020年歐洲將安裝70兆瓦/60兆瓦時的電動汽車電池，這是迄今為止歐洲最大的一次。
為了在新鋰離子電池成本下降的情況下保持競爭力，企業(yè)可以工業(yè)化和規(guī)模化再制造過程，以降低成本，從而保持新電池和舊電池之間的價值差距。
關于缺乏標準，由原始設備制造商和二次電池公司組成的各種全球機構和私營部門聯(lián)盟已經在制定全行業(yè)的二次電池安全標準。這些標準將基本上根據電池的性能潛力對電池進行分類，并根據電池的性能需求對存儲應用進行分類，以提高產品供應和市場需求的透明度。鑒于電動汽車電池行業(yè)的動態(tài)特性以及對設計、制造和性能突破的不懈關注，建立一個機構定期審查和完善電池標準，并每年報告平均成本和運行基準，可能會進一步促進電池部署的增長。
最后，在沒有說明回收或再利用是避免大規(guī)模處置電池所需路徑的指令法規(guī)的情況下，涉及的利益相關者（包括電池原始設備制造商、第二壽命公司、汽車原始設備制造商和公用事業(yè)公司）有機會塑造生態(tài)系統(tǒng)。他們不僅可以識別回收和再利用之間的價值最大化路徑，還可以開發(fā)新的業(yè)務模型來充分捕捉手頭的價值。例如，雷諾與行業(yè)合作伙伴一起參與回收和再利用項目，并在每個途徑中建立基于區(qū)域背景的結構化流程。通過與最終客戶建立關系，無論是公用事業(yè)還是商業(yè)或工業(yè)企業(yè)，通過深入了解其產能擴張計劃，雷諾等汽車原始設備制造商，甚至是電池原始設備制造商，都可以智能地選擇其壽命終結管理途徑（ 也就是說，確定是否有足夠的需求來自適用于再制造電池的應用或是否更可取的再循環(huán)）。
電池所有權模式也可能演變。如今，汽車原始設備制造商和電池原始設備制造商很樂意將電池所有權交給車主。然而，隨著二次市場的穩(wěn)定，擁有電池系統(tǒng)將變得更具吸引力，因為該系統(tǒng)的確定剩余價值，汽車制造商和電池制造商不想放棄。因此，我們可能會看到電動汽車電池租賃的增長，這樣汽車原始設備制造商或電池原始設備制造商就可以保持對電池第二收入流的所有權。
電動汽車向主流應用的轉變已經在很大程度上破壞了汽車價值鏈，現在也即將破壞儲能價值鏈。未來需要處理數以百萬計的電動汽車電池已經導致了新的回收和再利用產業(yè)的出現，創(chuàng)造了新的價值池，具有利用可再生能源并將其整合到我們的電網中的新潛力。雖然這些行業(yè)面臨著市場創(chuàng)造前沿的嚴峻挑戰(zhàn)，但企業(yè)及其監(jiān)管機構有權采取行動，定位自己，以獲取二次電池所承諾的價值。他們只需要展望未來。
