鉅大LARGE | 點擊量：1096次 | 2018年07月20日
動力電池梯次利用急需頂層設計
梯次利用能實現循環(huán)經濟的利益最大化，但其面臨的難題也很多，首要解決的便是把動力電池梯次利用從戰(zhàn)略層面導入設計，避免走彎路，下好梯次利用產業(yè)化發(fā)展的“先手棋”。政府和行業(yè)協會需要就動力電池梯次利用做出前瞻性的設計，找準難點和優(yōu)先方向，實現梯次利用的產業(yè)化。
動力電池從開始使用到電池能量完全耗盡報廢的壽命約為20年，但是當動力電池只能充滿原有電量80%的時候，就不適合繼續(xù)在電動車上使用。通過梯次利用，二次動力電池可以有其他用途。
就產業(yè)現狀來看，不同車企的電池路線、規(guī)格和測評要求各不相同，造成了電池的型號過多、產量過度分散，為梯次利用帶來難度。此外，新能源汽車產業(yè)鏈條中各自為政的態(tài)勢，單靠車企、電池企業(yè)或者電池租賃的運營商主動牽頭從事動力電池梯次利用的研究，難度較大。
現行的動力電池梯次利用政策框架
根據機構預測，2020年將迎來10GWh退役規(guī)模。除了確定報廢的拆解回收原材料，將其在其他場景再次梯次利用更能發(fā)揮動力電池的剩余價值。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
我國自2011年起開始將動力電池回收利用工作納入新能源汽車推廣應用的政策體系，并在2012-2020年節(jié)能與新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃中對未來動力電池回收工作進行了明確規(guī)劃。
2015年年底至今年初，多部委專門針對電動汽車動力蓄電池的回收利用出臺指導性和規(guī)范性文件，促進新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用產業(yè)規(guī)?；?、規(guī)范化、專業(yè)化發(fā)展，提高新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用水平。
今年1月份，五部委聯合下發(fā)《電動汽車動力蓄電池回收利用技術政策(2015年版)》，提出對動力電池回收利用實施生產者責任延伸制度，電動汽車生產企業(yè)應承擔電動汽車廢舊動力蓄電池回收利用的主要責任，動力蓄電池生產企業(yè)應承擔電動汽車生產企業(yè)售后服務體系之外的廢舊動力蓄電池回收利用的主要責任。同時，政策還對構建回收體系，開展回收業(yè)務的企業(yè)應具備的條件，廢舊動力電池拆解、貯存、運輸和再利用原則等內容提出了明確要求。
《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件》提出，應根據廢舊動力蓄電池的容量、充放電特性及安全性評估等實際情況綜合判斷是否滿足梯級利用相關要求，對符合要求的廢舊動力蓄電池分類重組，提高綜合利用經濟效益?！稄U電池污染防治技術政策》(征求意見稿)中，將已經失去使用價值而被廢棄的動力電池組(包)、模塊或單體電池單獨作為一個類別納入廢電池污染防治管理體系。
以上相關文件規(guī)定，共同構成了動力電池回收利用的政策框架，為行業(yè)和企業(yè)開展業(yè)務工作指明了方向。但總體來看，具體指向動力電池梯次利用的文件條目不多，部分需要明確的事項尚未系統(tǒng)化規(guī)定。
梯次利用有案例可循但無專門從事業(yè)務的企業(yè)
目前，動力電池的梯次利用正處于研究過程中，梯次利用的案例多是示范性質。如北京市科委的“電動汽車鋰離子電池系統(tǒng)全生命周期利用技術研究與示范”項目組，利用退役的動力電池，在電動場地車、電動叉車和電力變電站直流系統(tǒng)上進行改裝示范，經實測回收電池性能相比傳統(tǒng)鉛酸電池有優(yōu)勢，且經濟性較好。
日本的4REnergy株式會社將回收的電池應用于儲能，開發(fā)了標稱功率分別為12、24、48、72、96kW的家用和商用儲能產品。美國的杜克能源、EnerDel、日本的伊藤忠商事，也在回收容量低于80%的退役電池，推廣家用儲能設備。其他諸如加州理工大學、美國西北太平洋國家實驗室主要針對不同體系電池二次利用的性能表現、電池的可靠性、電池的成本等方面做了研究。
由于動力電池梯次利用仍然處于技術驗證和項目示范階段，因此并沒有專門從事梯次利用業(yè)務的企業(yè)，目前梯次利用儲能項目的參與方主要有科研機構、動力電池生產企業(yè)、電動汽車制造商、儲能產品及零部件開發(fā)商、儲能系統(tǒng)集成商、電力用戶、廢舊電池回收企業(yè)等。
中短期內，電動汽車和動力電池系統(tǒng)生產企業(yè)是梯次利用的最主要市場推動力。以電動汽車生產企業(yè)為主導，與動力電池生產企業(yè)、儲能產品及零部件開發(fā)商開展合作，是現階段開展梯次電池在儲能領域中的示范應用和商業(yè)化探索的主要方式。
梯次利用仍存在技術和市場的不確定性
業(yè)內專家表示，能否建立起經濟可行并且能夠持續(xù)健康運行的梯次利用商業(yè)體系，還取決于以下因素。
首先，是否具備梯次利用的技術能力和市場策略，包括從電動汽車上拆卸動力電池包、檢查系統(tǒng)是否具有梯次利用能力、將電池系統(tǒng)拆解并重新組成新系統(tǒng)、為梯次電池系統(tǒng)的運行提供維護服務等相關方面的技術能力，以及選擇合適的領域開展商業(yè)化的梯次利用項目。
面對成本快速下降、性能大幅提升的新電池，如何解決退役動力電池技術性能降低與梯次利用技術成本增加之間的矛盾。一方面，面對退役動力電池大幅衰減的容量和壽命，梯次利用產業(yè)必須給出極低的價格才能滿足市場要求，；另一方面退役動力電池的回收、運輸、電池測試、篩選和系統(tǒng)重組等環(huán)節(jié)技術難度大、工藝復雜，帶來成本增加。
新能源分析師孫棟棟表示，包括國家電網下屬的北京、浙江公司，都在致力于動力電池的余能研究，投入資金上馬梯次利用研究項目，但是進展相對緩慢。
除了商業(yè)操作層面、政策法規(guī)上的困難和欠缺外，純技術層面首先就面臨著很大的障礙。由于動力電池比較特殊，僅從時間上看，比如出廠日期、累計使用時間的單一數據無法判斷剩余價值，因為電池剩余價值與時間呈非線性關系，還需要SOH及其他關鍵數據，而這些數據是在使用過程中由BMS（電池管理系統(tǒng)）測量計算產生。技術上的困難就在于此，一是數據的準確性，二是數據的完整性，三是數據的可獲得性，四是數據的安全性。這幾個問題都與BMS脫不了干系，所以，動力電池的梯次利用，BMS才是關鍵。
政府層面需要從頂層設計發(fā)力
中國工程院院士楊裕生認為，經過檢測和處理后，在動力電池外觀完好、沒有破損、各功能元件有效的情況下，可進行梯次利用在通信、儲能等領域，也可以用在公園景區(qū)的短距離電動場地車、游覽車、高爾夫球車上，作為這些低速電動車的動力源。
業(yè)內不少企業(yè)開始關注，示范項目也逐步形成。楊裕生認為，動力電池梯次利用不僅可以實現，而且還將成為新能源汽車“后市場”中非常有前景的視角。
目前國內部分省份在推動新能源汽車用動力電池梯次利用方面已經搶先起跑。國網浙江電力公司于2013年編制完成了《動力電池電動自行車梯次利用技術方案》，其對電動汽車報廢電池的電芯進行重組，改造成用于48伏電動自行車的動力電源，實現節(jié)能減排。除杭州外，北京也對動力電池梯次利用進行了探索。今年3月，由國網北京電科院開展的退役電池梯次利用儲能工程落地大興電動汽車充電站。
通過動力電池梯次利用項目的開展，將為電動汽車退役電池的產業(yè)化發(fā)展探索道路，并且在不增容、擴容的條件下，改變充電設備的接入方案來滿足當前直流快充的負荷控制需求，在新能源汽車規(guī)?；l(fā)展方面有深遠意義。
電池梯次利用應用于規(guī)模儲能還有很長的路要走，但是業(yè)內專家表示，分散的、小規(guī)模的梯次利用可能更有實際意義。自家的新能源汽車，淘汰下的電池，稍加改裝，成為自家的“移動充電寶”，或者像特斯拉能源墻一樣，成為小規(guī)模分布式儲能的一部分，更容易實現。
國家科技部部長萬鋼指出，政府層面要充分發(fā)揮現有在線檢測監(jiān)控系統(tǒng)作用，累計歷史數據來支撐退役電池甄別、分級和梯次利用。同時，加快建立電池回收體系，構建動力電池回收體系產業(yè)鏈。還應該盡快出臺車用動力電池回收利用政策和法律法規(guī)，明確責任主體，建立監(jiān)督監(jiān)管制度。這個在專項中有所部署，但產業(yè)要快速建設起來。
同時，動力電池的梯次利用產業(yè)鏈，涉及到用戶(車主或商業(yè)運營單位)、車企、動力電池企業(yè)、梯次利用企業(yè)，如何創(chuàng)造一個共生共贏的產業(yè)鏈生態(tài)圈，必須要考慮。如果僅僅是后端的梯次利用企業(yè)獲利，那么用戶、車企、以及動力電池企業(yè)，就沒有足夠的動力去參與和推動動力電池的梯次利用，產業(yè)規(guī)模就難以起來。
這既需要政府層面建立相關規(guī)范和標準，也需要產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的企業(yè)，緊密合作。
建立科學的動力電池評估體系是先決條件
萬鋼表示，未來要加強對退役電池的質量、性能鑒別、分級等測試評價技術和標準方面的研究，要制定相關標準，推動梯次利用。
目前我國和德國建立了中德電動汽車的聯合研究中心，集高校、研究院所、整車企業(yè)和零部件企業(yè)在一起，共同研究未來發(fā)展、標準體系建設等。
業(yè)內專家建議，要加強技術和標準方面研究，制定相關標準推動梯次利用。從國際上看，動力鋰電池梯級利用主要應用領域是家庭儲能、新能源分布式發(fā)電儲能、防災據點以及通信基站等。這些領域應用對能量密度的要求不高，但是對電池的循環(huán)壽命和價格要求相對較為苛刻，需要考慮電池回收、轉換及運輸等多重成本。
梯次利用的核心詞就是殘值，卓能新能源(廣西)總經理鄧綸浩認為，關于梯次利用，如果電池包拿回來以后，發(fā)現某個電池有問題，把它換下來，換一個新的或者維修過的，進行循環(huán)利用，成本大幅度下降，這是全生命周期的概念，這點恰恰是作為電池廠或者車廠容易忽視的問題。
梯次利用是解決降低成本或者給企業(yè)有一條其他出路的辦法，但必須要做全生命周期的評估，評估完了以后，才知道汽車上充電電量降至70-80%不能用的電池，能不能在其他地方使用，這樣才能把成本核算出來。
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