分析｜动力电池梯次利用市场应不应该布局？

5月22日，江苏常能新能源科技有限公司的锂电池梯次储能电站在武进国家高新区创新产业园落成并交付使用。 该电站使用电动汽车更新下来的旧锂电池储能，是江苏省首家锂电池梯次利用储能电站，采用合同能源管理方式运营。该电站全部建成后，总容量达10MW，因江苏省工业用电峰谷电价价差大，峰时电价1.1元/千瓦时，谷时电价0.3元/千瓦时，储电站在谷时充电，在峰时放电，每年可节省电费近300万元左右。 目前市场上的动力电池回收存在两大渠道，分别是梯次利用与拆解回收，前者是将退役下来的电池经过几道工序后作为电池继续使用，后者是将电池进行拆解，回收电池的原材料。梯次利用可以充分发挥动力电池的价值，降低动力电池全生命周期的成本。而直接对电池进行拆解回收，由于回收渠道的混乱、一些企业的不规范操作等，电池中的很多原材料会对环境造成不小的危害。 借助新能源汽车的东风，动力电池梯次利用市场可观 受双积分、补贴、推荐目录等政策的影响，新能源汽车产业迅速发展，而且国际上某些国家燃油车禁售时间表，更是给这个产业发展添了一把火，据中汽协发布的数据，2017年我国新能源汽车产销均接近80万辆，分别达到79.4万辆和77.7万辆，同比分别增长53.8%和53.3%，2017年新能源汽车产销量已占据整体汽车市场的2.7%。作为新能源汽车上必不可少的一部分，动力电池的数量自然不可小视。 在业内看来，动力电池在新能源汽车上的使用年限一般在3-5年左右，当电池容量降至75%左右，就要被淘汰。由此测算，第一批投入市场的新能源车动力电池基本处于淘汰临界点。来自中国汽车技术研究中心的预测显示，2018-2020年全国累计报废动力电池将达12-20万吨，而到2025年这一数字将飙升到35万吨。 据某位专家预测，2030年退役电池总量或将达到270GWh，以平均四小时放电时间算，放出电量相当于7000多万千瓦的电力装机。在经济性上，梯次利用电池在理想情景下，成本可以降到每千瓦时157元。没有人会忽略这对于储能发展的巨大意义。 光鲜亮丽的外表下，不可忽视的梯次利用存在的问题 梯次利用对于电力储能是消纳退役电池的有效手段，无论是从环保角度还是经济性考虑，都是很有前景的应用，但是与此同时，我们不得不承认，动力电池的梯次利用依然存在很多的问题： 首先，不是所有的退役电池都可以梯次利用的。尤其在2012年以前，当时中国的动力电池制造水平的自动化水平远不如现在这么高，那时候的电池，无论从寿命还是安全性来看，都是比较差劲的，用作梯次利用，不仅本身有安全的风险，而且寿命比较差，所以没有经济价值。 其次，动力电池梯次利用存在很大的安全问题。早期动力电池企业在生产初期就没有考虑过电池报废后的梯次利用问题，无论是尺寸、型号、还是生产记录与编码，都不统一，造成动力电池全生命周期无法追溯，导致在梯次利用时存在很大的安全风险。 然后是动力电池梯次利用的成本问题。如果要对动力电池进行梯次利用，要经过检测、拆解、在重组、维护等几个环节，目前来说，电池检测与拆解环节的自动化水平不是很高，需要投入大量的人力、物力，导致梯次利用的成本大幅度增加。同时，国内的动力电池回收不成系统，回收渠道也不标准，虽然最近国家有出文件规定回收主体为生产企业，但依然难以形成规模化的回收利用，无形之中增加了回收电池的成本。 最后是动力电池梯次利用的技术问题。如果要对电池进行梯次利用，意味着要把电池重新组装到一起，形成大容量的电池，这时电池的稳定性和一致性问题就显得很重要，目前动力电池梯次利用技术还不成熟，对退役电池的筛选、管理等方面还存在问题，对动力电池剩余价值的评估仅凭经验还没有数据支撑，技术方面还需要进一步研究。 电动汽车退役的锂离子电池数量很大，而且会越来越多，杨裕生院士曾提出，要支持动力电池的梯次利用，物尽其用，合理分担成本，但是有一点要注意，由于退役电池性能、寿命等方面会有所退化，不宜简单合并用于大规模储能，他提出要掌握几点原则：1、退役电池要化整为零，串并联节数宜少不宜多。2、要坚持拆解、检测、分级、重组几大环节，不可图省事跳过某一环节。3、为保证拆解中不损伤电池，圆柱电池成组时应使用“全免焊接技术”。4、梯次利用与废电池最终处置要统一安排。 标准、技术及政策在梯次利用未来发展中缺一不可 随着新能源汽车数量的不断增加，动力电池规模也在不断扩大，这就给动力电池的管理造成很大的难度，为了方便后期动力电池回收利用，电池的规格、尺寸等急需标准化、规范化，在2017年，GB/T34015-2017《车用动力电池回收利用——余能检测》、GB/T34013-2017《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》、GB/T34014-2017《汽车动力电池编码规则》等动力电池国家标准的详细内容已正式公布，一直在争议中的动力电池标准终于尘埃落定。这几项国家标准使动力电池的信息追溯成为可能，梯次利用更加安全、有序和规范。 对于梯次利用来说，技术是无法回避的一个难题，想要充分利用退役电池的价值，必须要对电池的剩余寿命有一定了解，剩余寿命预测的关键点在于全生命周期监测，即是要建立大数据追溯系统平台对退役电池进行系统分析，以此获得能否进入梯次利用市场的大数据，数据包括设计信息、性能数据安全、来料检测等。而在未建立全生命周期检测系统的情形下，如何做到快速无损的检测预测寿命，是梯次利用的关键所在。除此之外，想要重新发挥电池的剩余电量，就要进行合理的重组与监测，如果投入大量的财力与物力，动力电池梯次利用在经济上的优势就会减弱，无法调动参与企业的积极性，这在目前的国内现状中还需进行研究突破。 在政策方面，国家已经有了很明显的动作支持企业参与到梯次利用中，2018年2月26日，有关部委印发了《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》，鼓励开展梯次利用和再生利用，推动动力蓄电池回收利用模式创新。3月2日，工信部等七部委提出，“支持中国铁塔公司等企业结合各地区试点工作，开展动力蓄电池梯次利用示范工程建设”。但是，目前只有少数量梯次利用示范项目，真正有梯次利用产业化的企业还是很少，如果想要充分调动企业的积极性，促进梯次利用领域的发展，在顶层设计上是必不可少的一环。 布局动力电池梯次利用的主要企业 蔚来汽车 2014年11月，蔚来由李斌、刘强东、李想、腾讯、高瓴资本、顺为资本等深刻理解用户的顶尖互联网企业与企业家联合发起创立，蔚来不仅专注于电动汽车，当前蔚来正在构建从从动力应用、充换电运营到梯次利用的完整产业链，利用换电站对充电体验的提升价值，实现梯次利用电池储能项目的落地。 蔚来汽车在动力电池储能应用时，将大多数电池包不拆包，通过多支路的设计应用，在交流侧能够直接并联，各支路电池相互之间在物理上是隔离的，即使一个支路发生问题，也不会影响其他的系统运行。 北汽新能源 北京新能源汽车股份有限公司是由世界500强企业北京汽车集团有限公司发起并控股，联合北京工业发展投资管理有限公司、北京国有资本经营管理中心、北京电子控股有限责任公司共同设立的新能源汽车产业发展平台。 2017年11月3日，北汽新能源发布了“擎天柱计划”：“到2022年，‘擎天柱计划’预计投资100亿元人民币，在全国范围内建成3000座光储换电站，累计投放换电车辆50万台，梯次储能电池利用超过5Gwh。”“擎天柱计划”具体将分为三个阶段实施：第一阶段实现梯次储能电池综合利用100Mwh(10万度电)，第二阶段梯次储能电池综合利用1Gwh(100万度电)，第三阶段梯次储能电池利用5Gwh。 上海煦达新能源 上海煦达新能源科技有限公司是专注于研发、生产、销售高质量、高性价比的光伏逆变器，储能逆变器及相应系统解决方案的高科技创新企业。 上海煦达新能源科技有限公司以独创的组串式储能变流器结合电动汽车退役动力电池，基于其独有的小功率PCS将退役电池不拆解、不重组，直接组串连接，形成可并联成组的基本储能单元，推出室内机柜式和户外集装箱式两种商业储能系统，实现工商业用户侧削峰填谷和需量电费管理。 2017年9月1日，由煦达新能源主导设计的国内首套MWh级基于电动汽车退役动力电池梯次利用的工商业储能系统项目成功投运。该系统由9套20kW/122kWh储能基本单元并联组成，共计180kW/1.1MWh，运行时SOC设定为90%，系统的有效容量为1MWh，使用具有温控系统和消防系统的集装箱，本地监控系统由煦达自主研发，可实现人机交互、数据分析、报表生成、战级监控和远程数据传输的功能。为了充分保证退役电池可长时间运行，煦达新能源主要通过浅充浅放的方式来延长系统的使用寿命，电池的充放电电流控制在0.2C以下。该项目的峰谷价差为0.78元/kWh，项目自投运以来每天产生大约625元的峰谷价差收益，预计5年即可收回投资成本。 沃特玛 深圳市沃特玛电池有限公司成立于2002年，是国内最早成功研发磷酸铁锂新能源汽车动力电池、汽车启动电源、储能系统解决方案并率先实现规模化生产和批量应用的磷酸铁锂电池企业之一。 沃特玛公司在2012年就为探索动力电池二次利用的路线、方法，利用退役的电动汽车动力电池，同时建成了一座3MW磷酸铁锂电池储能电站，为废旧动力蓄电池的梯级利用奠定了基础。 沃特玛通过申报承担了深圳市大容量储能电站建设及示范应用项目，摸索出两套退役动力电池回收梯次利用方案，既将退役动力电池进行测试分选，存在梯次利用价值的电池用于储能电站和移动补电车，无法梯次利用电池进行分解材料再生，避免环境污染。 中航锂电 中航锂电(洛阳)有限公司是中航工业集团公司及所属单位共同投资组建，成飞集团控股的专业从事锂离子动力电池、电池管理系统研发及生产的高科技新能源公司。 中航锂电园区内的太阳能储能示范项目。该项目就是一个老旧电池梯次利用的实际应用。工作原理是利用顶棚上方覆盖的太阳能电池板将阳光转化为电能，储存在集装箱式储能单元中，并以电动汽车充电桩的方式输出电能，成功的完成了能量转换、存储和实际应用。