中國儲能網(wǎng)訊：隨著電動汽車在汽車市場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格，還能減少電池垃圾對生態(tài)環(huán)境的污染。舊電池也可作為儲能部件，為電網(wǎng)系統(tǒng)、電力市場提供部分輔助服務(wù)。老舊電池的二次利用技術(shù)將會開辟一個新興的市場。
在中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)大規(guī)模推廣之初，動力電池的梯次利用就曾被提及。2011年起，動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，對動力電池回收利用工作進(jìn)行了明確規(guī)劃。但由于當(dāng)時的動力電池大多處于示范運營階段，動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，動力電池回收市場也在壯大。數(shù)據(jù)顯示，截至2017年，我國電動汽車、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，隨著電動汽車市場規(guī)模不斷增長，中國動力電池將迎來“報廢潮”，動力電池平均報廢年限為5~8年，2018年~2020年，全國累計報廢動力電池將達(dá)12萬~20萬噸，到2025年動力電池年報廢量或達(dá)35萬噸的規(guī)模，大約是2016年報廢量的20倍。
隨著社會對環(huán)境污染、碳排放等問題越來越重視，對于退役動力電池進(jìn)行梯次利用，一直被認(rèn)為是新能源汽車動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)為動力電池梯次利用就是一個“偽命題”。然而，隨著中國動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，梯次利用勢在必行。
業(yè)界為“動力電池梯次利用”領(lǐng)域下定論：不適合大型儲能
中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟秘書長張靜認(rèn)為，動力電池在儲能上梯次利用確實存在一些問題，但說它是“偽命題”似乎還不太合適。一方觀點從節(jié)約成本、綠色發(fā)展的角度認(rèn)為，將退役動力電池用于儲能，可以體現(xiàn)出動力電池全生命周期的價值，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)過在動力系統(tǒng)中的使用，電芯性能已有很大改變，再用于儲能系統(tǒng)，電芯性能方面會存在問題，而解決這些問題又會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)模儲能并不是退役動力電池的理想選擇，例如一輛電動汽車的帶電量約30-100KWh，而大型儲能電站通常在6-7MWh左右，一個大型儲能電站相當(dāng)于幾千輛電動汽車，對電芯在一致性方面的要求，顯然比電動汽車要高得多。而且電動汽車2-3天才充一次電，而儲能電站基本每天都要循環(huán)至少一次，這對電芯的相關(guān)性能也有更高的要求。大型儲能項目在很多方面，對電芯的要求要遠(yuǎn)高于電動汽車。
陽光電源高級技術(shù)經(jīng)理吳磊也表示，退役動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，且儲能系統(tǒng)和汽車動力系統(tǒng)電芯數(shù)量不是一個數(shù)量級，篩選工作繁重巨大。即使成功篩選后繼續(xù)應(yīng)用在儲能系統(tǒng)中，這些不同工況的電芯如何管理，也是一個問題。
浙江超威電力有限公司儲能事業(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，動力電池在儲能領(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)測曲線精度方面，暫時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)儲能才能發(fā)揮它在能源革命中的作用，推動中國綠色能源的發(fā)展。也正因如此，對于安全性要求非常高的大型儲能項目，需要在電芯的選擇上更加謹(jǐn)慎。而動力電池梯次利用，也應(yīng)著眼于微網(wǎng)、備用電源等小規(guī)模儲能領(lǐng)域，或應(yīng)用在電動自行車、低速電動車等動力領(lǐng)域。
這些觀點都表明，退役動力電池要想在儲能上梯次利用，那么應(yīng)用的系統(tǒng)應(yīng)該盡量簡單，否則得不償失。
梯次利用雖有難題，但其勢不可擋
從整個新能源汽車產(chǎn)業(yè)看，投入應(yīng)用的動力電池規(guī)模越大，其管理難度也就越大，動力電池的規(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《車用動力電池回收利用——余能檢測》、GB/T34013-2017《電動汽車用動力蓄電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸》、GB/T34014-2017《汽車動力電池編碼規(guī)則》三項動力電池國家標(biāo)準(zhǔn)的詳細(xì)內(nèi)容已正式公布。這三項國家標(biāo)準(zhǔn)使動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》）描繪了儲能技術(shù)十年發(fā)展“路線圖”，其中就指出，完善動力電池全生命周期監(jiān)管，開展對淘汰動力電池進(jìn)行儲能梯次利用研究。
從國家推薦標(biāo)準(zhǔn)的出臺到國家強制標(biāo)準(zhǔn)的制定，動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}，而是如何將動力電池的梯次利用與新能源汽車的發(fā)展無縫銜接，將動力電池的梯次利用向前推進(jìn)。
超威集團(tuán)的動力電池梯次利用有一套詳細(xì)的解決方案：回收的鋰電池價格約為新電池價格的20%，如果回收的鋰動力電池組設(shè)計參數(shù)及運行數(shù)據(jù)保存良好且符合梯次利用要求，公司錄入儲能系統(tǒng)配組參數(shù)后，直接入庫作為儲能系統(tǒng)配組電池。如果回收的鋰動力電池組設(shè)計參數(shù)及運行數(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，如果符合儲能應(yīng)用要求，將直接錄入儲能系統(tǒng)配組參數(shù)，入庫作為儲能系統(tǒng)配組電池。如果整個鋰動力電池組不符合儲能要求，將對基本的模組單元進(jìn)行檢測，符合要求者作為儲能電池入庫；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、自動化、技術(shù)成熟度和梯次利用六個維度分析了18650和21700電池的優(yōu)劣。通過對比，蘇金然認(rèn)為，18650在能量密度和成本方面不如21700優(yōu)勢明顯，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電池的時間并不長，21700動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)：中國鐵塔公司的動力蓄電池梯級利用試驗站點
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個退役新能源汽車動力蓄電池梯級利用試驗站點，涵蓋備電、削峰填谷、微電網(wǎng)等各種使用工況，對梯級利用模式進(jìn)行了積極有益的實踐探索。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爭力，而梯級利用電池則有望進(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)模的退役動力電池。
中國鐵塔股份有限公司能源創(chuàng)新中心高級總監(jiān)高健就儲能電池市場需求和鋰電池回收梯次利用等問題表態(tài)：中國鐵塔在儲能電池上需求巨大，鋰電池占比達(dá)到2%左右；鋰電池回收梯次利用已在擴大試點階段，會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特點，梯次利用一般不會出現(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的退役動力電池，與一輛新能源汽車動力電池容量相當(dāng)，同一輛車退役下來的動力電池可以做成模組，也就避免了電池一致性不好的劣勢。再者，鐵塔基站不會采用大電壓大電流的方式對電池充電，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)境相對空曠，對能量密度的要求不是那么高，還可以進(jìn)行實時監(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。合計需要電池約146GWh。以存量站電池6年的更換周期計算，每年需要電池約22.6GWh；以每年新建基站10萬個計算，預(yù)計新增電站需要電池約2.4GWh。合計每年共需要電池約25GWh。預(yù)計到2020年之前遞次利用市場總量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，鐵塔公司會積極充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢，在分布式儲能行業(yè)試圖推向商業(yè)化。
這些梯級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，同時，也為梯級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。
成本控制定成敗
梯級利用和再生處理是退役動力電池回收利用的兩個方向，經(jīng)過梯級利用后，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，那么梯級利用是必須做的嗎？業(yè)內(nèi)人士看來，梯級利用充分發(fā)揮了動力電池的價值，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)量是梯級利用的前提。2014年以前生產(chǎn)的動力電池很難實現(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、篩選、重組等步驟可以使退役電池再次運用于新的使用場景。在業(yè)內(nèi)人士看來，梯級利用從技術(shù)上說并不難，難點在于成本控制。即使是電芯成本遠(yuǎn)低于新電池，拆解、篩選、重組等步驟都會增加梯級利用的成本，另外舊電池壽命較短，如果用于儲能也難以像新電池一樣實現(xiàn)無人值守，綜合來看總成本可能并不低。同時，新電池的成本也在不斷下降，梯級利用電池也面臨和新電池之間的競爭。
彭博集團(tuán)旗下新能源行業(yè)數(shù)據(jù)供應(yīng)商——彭博新能源財經(jīng)（ Bloomberg New Energy Finance）基于對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顒恿﹄姵氐膬r格達(dá)到史上最低位。目前，鋰電池組的平均售價為每千瓦時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，動力電池的價格有望下探到每千瓦時100美元（約合人民幣662元）。這意味著，屆時動力電池的售價將在目前的基礎(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力電池的售價下降到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)，還是動力電池企業(yè)，采用“換電模式”發(fā)展戰(zhàn)略的同時，往往把動力電池的梯次利用納入企業(yè)大戰(zhàn)略并將其作為一個重要環(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)帆已決定實行“換電模式”，動力電池模塊實行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，形成“動力電池標(biāo)準(zhǔn)化模組——新能源交通工具——汽車換電運營——模組電池梯次利用——儲能系統(tǒng)——電池回收——電極材料”這樣一個完整產(chǎn)業(yè)鏈。劉雙合表示，風(fēng)帆通過實行“換電模式”，可控制用于梯次利用的動力電池的回收渠道，為儲能系統(tǒng)的運轉(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行“換電模式”，并將動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)鍵是要打通全價值鏈。他認(rèn)為，從整車開發(fā)設(shè)計，到換電機構(gòu)的應(yīng)用、電池包的運營，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，只有把這個價值鏈打通，才能有效地降低整個產(chǎn)業(yè)鏈的成本。而車和家在常州建有動力電池PACK工廠，每天可處理20萬顆18650電芯，該PACK廠為以后退役動力電池的梯次利用提供了條件。此外，蔚來汽車把發(fā)展基于動力電池梯次利用到儲能上的能源互聯(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存農(nóng)場。寶馬宣布舊電池儲存農(nóng)場投入使用，500塊寶馬電動車電池將驅(qū)動工廠的四座風(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進(jìn)入農(nóng)場。屆時，寶馬儲存農(nóng)場將能為萊比錫和周邊地區(qū)的電網(wǎng)供電，農(nóng)場最大功率將達(dá)一千萬瓦特，能為5萬德國家庭提供一個月的電量。寶馬也將在德國其他工廠設(shè)置安裝儲存農(nóng)場?？启敻裾f：“寶馬的未來是電動車”，他高度評價了萊比錫工廠為寶馬和寶馬電動車做出了重要的貢獻(xiàn)，計劃今年大規(guī)模擴建萊比錫工廠，已經(jīng)投資了20億歐元改良萊比錫工廠。
