事件概述
2018年2月26日，工信部網(wǎng)站發(fā)布由工信部、科技部、環(huán)境保護(hù)部、交通運(yùn)輸部、商務(wù)部、質(zhì)檢總局、能源局七部委聯(lián)合印發(fā)的《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》，要求汽車生產(chǎn)企業(yè)承擔(dān)動力蓄電池回收的主體責(zé)任，相關(guān)企業(yè)在動力蓄電池回收利用各環(huán)節(jié)履行相應(yīng)責(zé)任，保障動力蓄電池的有效利用和環(huán)保處置。
明確車企為回收動力電池的責(zé)任主體，鼓勵社會資本參與
該《暫行辦法》提出，汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)建立動力蓄電池回收渠道、回收服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，負(fù)責(zé)收集廢舊動力蓄電池，集中貯存并移交至合作企業(yè);鼓勵汽車生產(chǎn)企業(yè)、電池生產(chǎn)企業(yè)、報(bào)廢汽車回收拆解企業(yè)與綜合利用企業(yè)等通過多種形式，合作共建、共用廢舊動力蓄電池回收渠道;鼓勵車企通過回購、以舊換新、給予補(bǔ)貼等措施，提高新能源汽車所有人移交廢舊動力蓄電池的積極性。亦提出，鼓勵社會資本發(fā)起設(shè)立產(chǎn)業(yè)基金，研究探索動力蓄電池殘值交易等市場化模式，促進(jìn)動力蓄電池回收利用。
我們認(rèn)為，明確車企在承擔(dān)動力電池回收方面的主體責(zé)任，將利好動力電池回收事項(xiàng)有序開展，并在一定程度上給予車企開展業(yè)務(wù)模式創(chuàng)新的空間。我們預(yù)計(jì)，未來將有更多車企及合作方試水換電、電池租賃、退役電池儲能梯次利用等業(yè)務(wù)，延長電池的實(shí)際使用壽命。
鼓勵開展動力蓄電池梯次利用和再生利用
該《暫行辦法》鼓勵電池生產(chǎn)企業(yè)與綜合利用企業(yè)合作，在保證安全可控前提下，按照先梯次利用后再生利用原則,對廢舊動力蓄電池開展多層次、多用途的合理利用，降低綜合能耗，提高能源利用效率，提升綜合利用水平與經(jīng)濟(jì)效益，并保障不可利用殘余物的環(huán)保處置。
近年來，退役動力電池梯次利用方面，國家電網(wǎng)公司、北汽新能源、中國鐵塔等大企業(yè)，已積極開展相關(guān)研究與試點(diǎn)項(xiàng)目實(shí)施，中恒電氣子公司煦達(dá)新能源在商業(yè)化探索中亦取得技術(shù)創(chuàng)新。再生利用方面，多家動力電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)已積極布局動力電池回收拆解業(yè)務(wù)，包括但不限于：格林美、寧德時代、國軒高科、贛鋒鋰業(yè)等。
新能源汽車市場首批動力電池進(jìn)入退役期
我們測算，截至2017年底，市場上新能源汽車的保有量已經(jīng)超過160萬輛。我們研究判斷，2016、2017年退役的動力電池多為2012-2013年開始服役。我們根據(jù)2011年以來新能源汽車歷年產(chǎn)銷數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、測算，判斷2018~2020年將迎來動力電池退役潮，如圖54所示，預(yù)計(jì)2018-2020年的動力電池退役容量分別為2.7GWh、9.1GWh、14.3GWh，同比增速分別為182.9%、235.4%、57.1%。由此可見，解決退役動力電池回收利用的問題迫在眉睫。
2016年12月1日，國家工信部節(jié)能與綜合利用司公布了《新能源汽車動力蓄電池回收利用暫行管理辦法》(征求意見稿)，以規(guī)范和引導(dǎo)廢舊動力電池的綜合應(yīng)用。2018年2月26日，工信部網(wǎng)站發(fā)布由工信部、科技部、環(huán)境保護(hù)部、交通運(yùn)輸部、商務(wù)部、質(zhì)檢總局、能源局七部委聯(lián)合印發(fā)的《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》。隨著該政策落地，新能源汽車退役動力電池的回收利用提上議事日程。
由前文解讀可見，根據(jù)該政策，車企不能對電動汽車“一賣了之”，而是要對其動力電池的全生命周期負(fù)責(zé)到底。如果沒有較好的回收利用渠道，就意味著車企將要為動力電池回收利用投入更多的成本。而就動力電池本身而言，當(dāng)前動力電池的“服役”期限約在4-5年左右，到達(dá)期限后的動力電池實(shí)際容量較初始額定容量產(chǎn)生顯著衰減，并體現(xiàn)出大功率充放電時動力電池電壓跌落較快的現(xiàn)象，對電動汽車的續(xù)航里程產(chǎn)生較大影響，因此面臨“退役”。然而，相當(dāng)一部分動力電池退役后仍有70%-80%的容量空間，由于國內(nèi)的鋰電拆解回收產(chǎn)業(yè)尚未完全成熟，如不進(jìn)行梯級利用而直接進(jìn)行拆解回收，則僅能回收部分鋰、鈷、鎳等金屬原材料，這對于動力電池的使用價(jià)值而言是一種浪費(fèi)。因此，開發(fā)退役動力電池的“剩余價(jià)值”就顯得意義尤為重大。
2017年10月11日，各大部委網(wǎng)站刊發(fā)了發(fā)改委、財(cái)政部、科技部、工信部和能源局聯(lián)合發(fā)布的《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》(落款日期為9月22日)。該《指導(dǎo)意見》提出(但不限于)，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。我們認(rèn)為，如獲成功，梯次利用將延長動力電池的總體使用壽命，提高電池利用的整體經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境友好性。
前文已提到，近年來市場上已有多家企業(yè)開展關(guān)于“退役動力電池梯級利用”的相關(guān)研究與示范項(xiàng)目實(shí)施，這里舉兩個例子。
據(jù)英大網(wǎng)2014年9月15日報(bào)道，國家電網(wǎng)河南省電力公司牽頭研究并攻克了退役動力電池梯次利用過程的快速分選、健康狀態(tài)評價(jià)、壽命預(yù)判、重組均衡等技術(shù)難題，用作鄭州市尖山真型輸電線路試驗(yàn)基地混合微電網(wǎng)系統(tǒng)的儲能配套方案，該項(xiàng)目于2013年8月聯(lián)調(diào)成功，北京索英電氣等公司參與其中。
據(jù)《中國能源報(bào)》2017年9月18日報(bào)道，煦達(dá)新能源主導(dǎo)設(shè)計(jì)開發(fā)了國內(nèi)首套MWh級“基于電動汽車退役動力電池梯次利用的工商業(yè)儲能系統(tǒng)”項(xiàng)目，在江蘇溧陽成功投運(yùn)，該系統(tǒng)由9套20kW/122kWh儲能基本單元并聯(lián)組成，項(xiàng)目規(guī)模為180kW/1.1MWh，主要用于工廠用戶用電的“削峰填谷”，并以合同能源管理的模式與客戶分享峰谷價(jià)差帶來的收益。
退役動力電池梯次利用的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)
動力電池梯級利用的理論易于理解，但在實(shí)際應(yīng)用場景中常遇到一系列問題，障礙其大面積推廣。隨著技術(shù)進(jìn)步，多項(xiàng)問題正在逐步解決，助推其商業(yè)化應(yīng)用。
其中最主要的問題就是電池的穩(wěn)定性和一致性問題。為了解這個問題的解決方案，我們對煦達(dá)新能源動力電池梯級利用項(xiàng)目進(jìn)行了調(diào)研。目前煦達(dá)采用三步方案來針對上述問題進(jìn)行解決，具體如下。
首先是對退役動力電池的篩選。我們知道，由于電池的設(shè)計(jì)壽命、產(chǎn)品品質(zhì)和使用情況的不同，動力電池退役時的狀態(tài)也參差不齊。關(guān)于這一點(diǎn)，新能源與儲能運(yùn)行控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任來小康在2017國際電動汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新峰會上曾經(jīng)介紹：2012年以前我國生產(chǎn)的許多動力電池，由于未經(jīng)大規(guī)模批量化的生產(chǎn)，生產(chǎn)規(guī)范和自動化生產(chǎn)水平都還未得到發(fā)展，因而產(chǎn)品品質(zhì)也較難保障，一些動力電池雖然參數(shù)合格但實(shí)裝使用后容量衰減得非?？?。而根據(jù)市場調(diào)研和實(shí)際篩選的結(jié)果來看，2012-2013年我國投入運(yùn)營的動力電池中，樂觀估計(jì)符合梯次利用條件的電池容量僅占退役動力電池總?cè)萘康?0%左右，另有10%左右可以進(jìn)行簡單維修后使用，而其余相當(dāng)一部分電池只能直接報(bào)廢。這一情況在2014-2015年投運(yùn)的動力電池上則有所改善，由于具備了更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)體系以及大規(guī)模自動化的生產(chǎn)工藝，該階段以后生產(chǎn)的動力電池品質(zhì)有了較大的提升，保守預(yù)計(jì)能夠進(jìn)入梯級利用的動力電池容量比例可達(dá)60%-70%。因此，對動力電池梯級利用解決方案供應(yīng)商來說，對退役動力電池進(jìn)行篩選是第一步。
第二是組串式應(yīng)用。退役動力電池來自于不同階段的不同車型，相互之間參數(shù)差異較大，如采用并聯(lián)集中式的設(shè)計(jì)方案，則電池一致性無法保障。對此，前文提到的煦達(dá)新能源項(xiàng)目案例，做法為：將每輛電動車上拆下來的一套動力電池組作為單獨(dú)的單元，配以中小功率的儲能逆變器，形成一個基本的儲能單元，再將多個儲能基本單元集成在一起形成中大型儲能功率系統(tǒng)。這樣的應(yīng)用方式其實(shí)并不新鮮，其“基因”來自于早先的光伏系統(tǒng)：2011-2012年前后單臺光伏逆變器的容量還較小，1MW光伏發(fā)電單元通常由2臺500kW逆變器或4臺250kW逆變器并聯(lián)組成。一個比較極端的情況是華為的解決方案，采用50臺20kW逆變器組成1MW光伏發(fā)電單元?？梢姸嗄孀兤鞑⒙?lián)集成的系統(tǒng)方案在技術(shù)上是具備可實(shí)現(xiàn)性的，當(dāng)然小功率逆變器的單瓦價(jià)格一般會高于大功率逆變器，但優(yōu)點(diǎn)是可以最大化地發(fā)揮每一組光伏電池板的發(fā)電能力。該方案應(yīng)用在儲能項(xiàng)目上，則能夠?qū)崿F(xiàn)對每一個儲能單元更為精細(xì)化的控制。
第三是充放電管理。目前基于鉛炭電池的“削峰填谷”項(xiàng)目，其電池容量與功率的配比一般為8:1，也即放電倍率為0.125C，例如：南都電源的近期投運(yùn)的無錫新加坡工業(yè)園儲能項(xiàng)目。由于“削峰填谷”屬于供電補(bǔ)充，其運(yùn)行狀態(tài)下的電流變化相對穩(wěn)定。而動力電池則對放電倍率要求較高，根據(jù)國標(biāo)來看至少應(yīng)為1C，實(shí)際行駛中其瞬時放電倍率可能達(dá)到2C甚至更高，且運(yùn)行過程中電流波動的波頻和波幅更高。退役后的動力電池顯然無法再在如此高的放電倍率下工作，根據(jù)煦達(dá)的實(shí)測數(shù)據(jù)，退役動力電池在“削峰填谷”儲能項(xiàng)目中，放電倍率應(yīng)控制在0.2C甚至更低，此時電池組中單體電芯的電壓差可以穩(wěn)定在20mV以內(nèi)，屬于較好的情況。另一點(diǎn)是要對放電深度進(jìn)行調(diào)整，動力電池容量衰減后有效容量已經(jīng)不足，再使用原有的容量下的放電深度策略，可能導(dǎo)致過度放電時的電壓波動，因此需要根據(jù)電池的實(shí)際情況對容量和放電深度進(jìn)行調(diào)整。以溧陽項(xiàng)目為例，目前采用的電池充放電倍率約為0.164C，放電深度為衰減后電池容量的90%。
目前項(xiàng)目仍處于投運(yùn)初期，相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)較少，期待后續(xù)運(yùn)行數(shù)據(jù)對上述技術(shù)方案作進(jìn)一步驗(yàn)證。
退役動力電池梯次利用經(jīng)濟(jì)性測算
關(guān)于退役動力電池在“削峰填谷”儲能應(yīng)用領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)性問題，我們可以就煦達(dá)動力電池梯級利用項(xiàng)目的公開數(shù)據(jù)進(jìn)行一個簡單的測算。根據(jù)《中國能源報(bào)》2017年9月18日的披露，該項(xiàng)目的儲能系統(tǒng)容量為1.1MWh，單位系統(tǒng)成本約為1元/Wh;根據(jù)項(xiàng)目報(bào)道采樣的兩個日期樣本9月5日和9月6日數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)日售電收入分別為629.103元和622.588元?；谝陨享?xiàng)目信息我們作出如下假設(shè)：
1)項(xiàng)目回收期第1年的每日收益取采樣點(diǎn)9月5日和9月6日收益的平均值，也即625.8455元/日;
2)根據(jù)應(yīng)用場景，我們合理假設(shè)儲能系統(tǒng)每年可有效運(yùn)行320天，回收期第1年存售電收益約20.027萬元;
3)根據(jù)磷酸鐵鋰循環(huán)經(jīng)驗(yàn)曲線，假設(shè)項(xiàng)目運(yùn)營周期10年，其間退役動力電池總?cè)萘克p20%，年均衰減2%;
4)放電深度保持為90%，谷時充電不足的部分由平時充電補(bǔ)足，溧陽市的峰平電價(jià)差為0.44元/kWh;
5)本次項(xiàng)目采用集裝箱部署，因此暫不考慮場地成本，系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用取年均0.15萬元;
6)儲能項(xiàng)目考慮享受稅收優(yōu)惠，本次測算取所得稅率為10%;靜態(tài)測算暫不考慮融資成本(貸款利率)。
退役動力電池梯次利用項(xiàng)目投資回報(bào)測算具體如表23所示。
可以看到，測算中項(xiàng)目稅后累計(jì)現(xiàn)金流在第6年成為正值，即靜態(tài)6年回收投資成本，項(xiàng)目全周期的稅后內(nèi)部收益率為9.86%。我們認(rèn)為，如獲成功，該項(xiàng)目將具有較強(qiáng)的推廣價(jià)值。
