退役动力电池梯次利用简述

admin

一：背景现状
1：现状
关于电动汽车动力锂离子电池的梯次利用，我国的梯次利用储能系统已经能做到1元／Wh，但因为还存在诸多障碍，我国动力电池还未正式进入大批量退役阶段，此外可梯次利用的电池数量还不够多。
国外走的相对快一些，美国、德国和日本已经有不少示范应用的项目，他们在积极探索技术、成本、商业模式等方面的问题和难点，为后续大规模的产业化做储备。以我国电动汽车行业的发展速度和规模，未来两三年，即会迎来动力锂离子电池退役的高峰，多达GWh规模的动力锂离子电池，将退出汽车市场，并且退役电池总量每年都会呈加速度上升。
目前市场情况而言，相比于三元电池，磷酸铁锂电池更适合梯次利用。由于资源价格因素，磷酸铁锂电池回收价值很低。但其自身容量保持率和电解液保有率较三元电池更高，蓄充次数更高，更安全，使用价值也更高。而目前磷酸铁锂电池无论在性能和成本方面改善的空间也有限，所以磷酸铁锂电池会更适合并先于三元电池在储能行业的梯次利用。
而随着电池性能的提升以及成本大幅下降趋稳，让现有及未来动力电池梯次利用的价值大大提高。国内企业也开始在电池回收和梯次利用领域展开布局。2018年年初，中国铁塔与重庆长安、比亚迪、银隆等16家新能源企业，签约“新能源汽车动力蓄电池回收利用战略合作伙伴协议”，探索动力电池梯次利用的模式。

                               
登录/注册后可看大图

自2014年我国新能源乘用车市场开启后，新能源汽车行业经历了快速发展。“十三五”期间，我国新能源汽车累计推广量超过480万辆。
根据《节能与新能源汽车技术路线图2.0》提出的总体目标，到2025年、2030年、2035年，我国新能源汽车销量占汽车总销量的比例分别为约20%、40%、50%。
新能源汽车的快速增长，势必产生大量退役动力电池。
新能源汽车的电池使用寿命一般为4～8年，以此计算，2019年是我国新能源汽车电池进入批量报废期的起始时间。初步估计，到2020年我国将产生约26万吨的退役锂离子电池，2025年将产生80万吨的退役锂离子电池，预计容量超过130GWh。从我国动力电池发展路线来看，2023年之前退役电池主要以磷酸铁锂电池为主，2023年之后将逐渐转变为以三元锂离子电池为主。随着动力电池退役潮的临近，作为新能源汽车最后一公里的动力电池回收及梯次利用将会成为下一个蓝海。
2：政策
作为推动新能源汽车电池循环经济的第一环节，动力电池梯次利用延长了电池使用寿命，从资源安全、节能环保、经济效益和延长产业链条等多方面具有重要意义。动力电池梯次的利用，应从退役电池梯次利用开始。
退役动力电池的整个全寿命周期约为20 年，但动力电池在新能源汽车中使用的寿命只有3～5 年。未来动力电池退役规模正在逐渐扩大，这也意味着动力电池退役的管控也会越来越艰难。若没有强有力的政策标准对如此大规模的动力电池退役情况进行制约，将会导致退役动力电池市场秩序混乱。
目前，我国有关动力电池梯次利用的政策已经明确。
《新能源汽车产业发展规划（2021~2035年）》指出，支持动力电池梯次利用产品在储能、备能、充换电等领域创新应用，加强余能检测、残值评估、重组利用、安全管理等技术的研发。
国家规范层面，2019年以来，工信部发布《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》和《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范公告管理暂行办法》，鼓励从事梯次利用的综合利用企业在基站备电、储能、充换电等领域开展动力电池梯次利用，提高电池综合经济效益。
地方措施层面，多地已发布了动力电池梯次利用的政策。以广州为例，2020年上半年，广州印发《关于促进汽车产业加快发展的意见》简称《意见》，明确推进动力电池回收与再利用。《意见》督促整车制造企业和动力电池相关企业履行企业主体责任，支持电池残值再利用，鼓励实行统一标准，解决电池产品不一致、不兼容等问题，提高回收经济性。同时，《意见》对每个试点示范项目按照项目固定资产投资额给予不超过30%的奖励，单个企业最高不超过1亿元，同时给予试点示范项目5年贷款贴息补助，单个企业每年最高不超过1000万元。
多重政策支持下，动力电池梯次利用整体发展向好。

二：概念

梯次利用是指某一个已经使用过的产品已经达到原生设计寿命，再通过其他方法使其功能全部或部分恢复的继续使用过程，且该过程属于基本同级或降级应用的方式。
在动力电池领域，锂电池回收及梯次利用就是大功率使用过的锂电池，分检后小功率使用，直到报废为止。国内在梯次利用环节较为知名的铁塔公司曾预估，截至2020年，可以进行梯次利用的动力电池累计为61．86GWh。
通常来讲，动力电池平均使用年限为5－8年，其性能随着充电次数的增加而衰减，电池剩余容量降低到初始容量的70％－80％时便无法满足车载动力使用要求。但退役动力电池经过测试、筛选、重组等环节，可用于低速电动车、备用电源、电力储能等运行工况相对良好、对电池性能要求较低的领域进行梯次利用。当电池无法进行梯次利用时，则需要进行拆解回收，做资源化处理。
三：应用
短时间来看，梯次利用的动力锂离子电池在家庭储能、分布式发电、微网、移动电源、后备电源、应急电源等中小型的储能设备应用领域，会有良好的发展潜力。长期来看，假如一些技术难点得以解决，在大型和超大型的商业储能和电网级储能市场，梯次利用也会有广阔的前景。

                               
登录/注册后可看大图

在国家近几年低碳、节能政策引导下，新能源汽车获得快速发展，国内首批动力电池退役的高峰将在 2018～2020 年到来。动力电池从开始使用到电池报废的寿命约为20年，而电动汽车场景应用时长约为5到6年，电池梯次利用储能系统解决方案面向的是电动汽车退役电池的规模化利用方向，实现了电池循环利用价值的最大化，适用于工业园区、生活小区等微网系统。

                               
登录/注册后可看大图

退役电池梯次利用
1：应用场景
以电动汽车行业为例，通常在电动汽车工况下，动力电池的容量衰减至初始容量的80%即认为无法满足行车要求，需要更换。因此退役的动力磷酸铁锂电池往往具有电池初始容量的75%以上，内部的化学成分并未改变。实际上更换下来的电池仍然有较长的寿命，可以用于对于电池性能要求不高化的场合，如家庭的应急电源、低速电动车、智能电网的削峰填谷、游乐场玩具车等。动力电池的梯次利用可以缓解电池回收的压力，充分发挥电池的价值，降低应用的成本，因此开展梯次利用的研究非常必要。
目前，应用主要集中在电力储能和通信基站领域，未来，应用市场有望进一步被扩大。其中，在大型集中式充电站中可以利用退役电池形成储能系统，实现峰谷套利，降低充电成本。从未来发展潜力而言，动力电池梯次利用在电力储能、低速电动车、通信基站备用电源等领域具有较大市场空间。

                               
登录/注册后可看大图

应用场景
通信基站是我国退役动力电池主要梯次利用的应用场景之一。中国铁塔公司已在约12 万个基站中使用梯次电池约1.5 GW·h，替代了约4.5 万t铅酸电池。中国铁塔公司目前约有200 万个基站，按单站电池容量需求约30 kW·h 测算，该公司未来可能消纳约200 万辆新能源汽车的退役电池。杭州某供电公司在通信基站中增加了100 kW·h 的动力电池，这些动力电池与原有的电池共同出力，保证了信号的稳定传输。
电网储能领域中，国内首个电池梯次利用电网侧储能电站在南京开建，利用电池的余电继续为变电站和数据中心等设施供电，大幅提升了储能电池的经济性和可利用性，随后国内其他省市纷纷效仿：浙江省某微网储能项目为创造新的经济价值和起到削峰填谷的作用投运了电网储能电站，深圳市某两家公司合作建设了2.15 MW·h/7.27 MW·h 梯次电池储能项目，用于工业园区，以实现削峰填谷的功能和为电网提供辅助服务。
我国重庆等地已经建立了公交充电站，利用退役磷酸铁锂电池服务于电动公交车站的储能系统，可以有效地抑制充电负荷的波动，降低电网输配的成本。美国通用公司和瑞典ABB集团联合开展了车载锂电池二次利用的研究，主要是：储存太阳能电池和风力发电产生的电能。Heymans Catherine等从退役动力电池在用户侧梯次利用的经济性角度出发，通过分析用户能源需求及系统成本，研究了退役动力电池在用户侧参与调峰的可行性。
在低速车领域中，某公司将退役动力电池安装在低速电动车上使用，也有其他公司在低速快递物流车上使用退役动力电池。根据统计，退役退役动力电池梯次利用相关政策对比分析3电池应用成本约为650 元/kW·h，其收益要比铅酸电池用于低速车上的收益大很多。根据已有数据预测，在今年年底，预计低速车用退役电池成本低于300 元/kW·h，收益在450 元/kW·h 以上。
电网储能、通信基站和低速车等领域是大规模消纳退役电池的有效手段。梯次利用给电网储能等领域的低成本化带来重大机遇，有望最大化发挥电池全寿命周期价值，因此有必要出台梯次利用政策来把握住此机遇。
2：应用战略方向
近几年，电池企业、整车企业、下游用户、专业的储能系统集成商甚至是储能系统关键部件开发商（PCS、BMS）等企业，都开始关注动力电池梯次利用，开展技术积累以及相关业务。市场也出现了一些专业从事动力电池梯次利用的企业，但由于动力电池梯次利用涉及环节（电池拆卸、包装运输、拆解、分拣、重组等）较多，而且动力电池生命周期较长，当前我国的退役体量尚不足以支撑完整的梯次利用产业。
随着动力电池大规模退役期不断临近，各企业投资布局相关业务及资本收购的动作也逐渐密集。由于动力电池回收责任机制和回收利用体系的系统性和复杂性，产业链上下游的战略联盟与合作是未来的必然趋势。
另外，打造动力电池循环经济也将使得动力电池作为资产的金融价值愈加凸显，未来将催生一些以动力电池为资产的金融资产服务企业。
四：发展意义
（1）：延长整个电池的使用寿命，提高全寿命周期使用的价值，假如在梯次利用这个阶段中电池仍然能够获利，它也可以变相降低在电动汽车这个领域应用的时候采购电池的成本；
（2）：在储能方面：假如梯次利用能够应用于电网储能，与新电池相比就会降低储能工程的造价，也就降低在储能环节中用户用电的成本；
（3）：体现了对资源的充分利用，具有比较好的环境效益。
实际上，储能产品的经济效益测试和商业模式探索是非常复杂的事情，但有一点比较明确，采用梯次利用的动力锂离子电池其成本远低于新的锂离子电池组，可以大大降低储能系统的成本，消除储能产品大规模应用的最大障碍，带来更为明显的经济效益和社会效益。









来源：https://www.toutiao.com/i6950434834028233253/
免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！