中國儲能網(wǎng)訊：在11月19日舉辦的第二屆鋰電池技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇上，中國電科院儲能電池本體技術(shù)研究室主任楊凱介紹，隨著我國電動汽車行業(yè)的快速發(fā)展，未來動力鋰離子電池退役量將逐年增加。
楊凱估算，2019年將迎來退役電池的GWh時代，2025年預計將接近100GWh。電力儲能作為智能電網(wǎng)的關(guān)鍵要素之一，是大規(guī)模消納退役電池、實現(xiàn)動力電池梯次利用的有效手段。
楊凱表示，電力儲能的場景非常豐富，可以為不同性能的退役電池提供不同的應用的場景。未來新能源發(fā)電大概可以消納120GWh的退役電池，梯次利用電池給電力低成本化帶來了機遇。
公開資料顯示，中國的新能源汽車已進入了快速發(fā)展時期，2017年全國銷售了77.7萬輛，2018年預計銷量將超過100萬輛。
梯次利用對電池的新要求
所謂梯次利用，即當動力電池的安全、能量和功率等性能不能滿足電動汽車的要求時，就會從電動汽車上退役，這些退役電池中很多仍具有較高的剩余能量，經(jīng)過重新的檢測、篩選之后，可應用于使用條件相對溫和的場合。
楊凱認為，動力電池梯次利用的主要場景為低速電動車、電網(wǎng)應用和通訊基站。與電動汽車相比，梯次利用存在的多種潛在應用場景在充電倍率、充放電頻次和充放電深度上有很大不同。
其中，電動汽車對電池功的要求功率為30-60KW，容量大于120min，充放電交織頻次0.1-0.3次／天，充放電倍率0.5-1c，充放電深度為80％-90%。
在梯次利用場景下，低速電動車對電池的要求功率為5-15KW，容量大于120min，充放電交織頻次0.1-0.3次／天，充放電倍率0.25－0.5c，充放電深度為80％-90%；電網(wǎng)調(diào)頻對電池的要求功率為MW級，容量大于15min，充放電交織頻次500-800次/天，充放電倍率1-4c，充放電深度為小于20%；電網(wǎng)調(diào)峰對電池的要求功率為大于10MW，容量大于120min，充放電交織頻次1-3次/天，充放電倍率0.25－0.5c，充放電深度為90％-100%；基站備用對電池的要求功率為3-10KW，容量大于180min，充放電交織頻次0.1-0.2次／天，充放電倍率0.2－0.4c。
楊凱介紹，動力電池回收具有三重意義。第一，梯次利用可以延遲電池的使用壽命，提高動力電池全壽命周期的使用價值，若在梯次利用過程中可以獲利，則可以變相降低電動汽車的初次采購成本有助于促進電動汽車的推廣利用。
第二，退役電動汽車電池應用于電力儲能，可降低儲能工程造假，降低用戶的用電成本，為電化學儲能技術(shù)的普及應用實現(xiàn)正向反饋。
第三，動力電池的梯次利用是對資源的充分利用，很好符合了環(huán)境保護的回收、再利用、減排和可恢復4R原則。
面臨安全性和經(jīng)濟性挑戰(zhàn)
目前，國內(nèi)外很多公司已經(jīng)嘗試了退役動力電池梯次利用的案例。
楊凱介紹，在國內(nèi)，深圳比亞迪、北汽新能源和上海煦達主要用在用戶側(cè)削峰填谷場景，國網(wǎng)和南網(wǎng)斗勇在電網(wǎng)側(cè)儲能，鐵塔集團用在通信基站備用電源。
在國外，4R公司用在光伏電站，通用汽車用在家庭儲能，尼桑汽車用在用戶側(cè)儲能，寶馬汽車用在光儲充電站，奔馳汽車用在電力市場服務(wù)，UL實驗室用在標準制定上。
楊凱分析，從國內(nèi)外公司技術(shù)研究的重點來看，目前主要集中在退役動力電池的狀態(tài)評估、分選重組、電熱安全管理上，并開展示范工程。
從技術(shù)的發(fā)展趨勢來看，梯次利用從拆解成單體到模組直接利用，工程規(guī)模從KWh級到MWh級。
楊凱解釋，早期即2015年之前主要為拆解單體。早期由于電池的性能和一致性較差，且歷史數(shù)據(jù)缺失，通常是將收集下的退役電池拆解為單體，然后對電池單體進行容量、內(nèi)阻等參數(shù)進行逐一的檢測，并依據(jù)檢測結(jié)果對電池進行篩選，之后對電池進行分組并安裝新的電、熱和安全管理系統(tǒng)形成電池模塊；最后基于重組后的電池模塊開展儲能系統(tǒng)集成。
這種方式雖然可以精確掌握每塊電池的容量、內(nèi)阻等參數(shù)，但由于退役電池的利用率低，檢測、分選和重組成本高，梯次利用的經(jīng)濟性差，目前已經(jīng)被廢棄。
在2015年之后，業(yè)內(nèi)梯次利用主要采取模組或者pack直接利用。通過歷史數(shù)據(jù)估算電池退役時的容量、內(nèi)阻、自放電等外特性參數(shù)，分析電池的一致性，并據(jù)此進行電池模塊或pack的分選重組，然后開展儲能系統(tǒng)的集成和工程應用。對電池的倍率性能、環(huán)境適應性、安全性能和失效風險進行抽樣檢測，以確定在梯次利用過程中的運行和控制策略。
這種方式可以充分利用退役電池模塊中各個組件，電池評估、分選重組和系統(tǒng)集成的整體成本比較低，因此已成為目前行業(yè)內(nèi)的主流技術(shù)路線。
資料顯示，國家電網(wǎng)已經(jīng)完成3套百千瓦時和2套MWh梯次利用電池系統(tǒng)示范應用，在建3MW/9MWh梯次利用電池儲能系統(tǒng)；鐵塔公司，2016年利用退役磷酸鐵鋰電池作為基站的備用電源，在57個基站開展了試點。2017年，采購退役電池0.3GWh，在1萬個基站開展了安裝和應用；南方電網(wǎng)、比亞迪、北汽新能源等也都在建設(shè)梯次利用的示范工程。
楊凱介紹，梯次利用面臨經(jīng)濟性和安全性的挑戰(zhàn)。新舊電池成本之差是梯次利用能否實現(xiàn)經(jīng)濟型的關(guān)鍵。近年來，新電池性能的提升和成本的快速下降是影響梯次利用發(fā)展的最大競爭因素。同時梯次利電池相對新電池，安全隱患增加，如何確保使用過程的安全，是梯次利用電池應用過程中的重點。
楊凱認為，梯次利用需要實現(xiàn)技術(shù)突破和商業(yè)模式創(chuàng)新。在技術(shù)上，需要研究的技術(shù)包括電動汽車在設(shè)計之初如何兼顧梯次利用、低成本性能評估、分組重選技術(shù)、全生命周期監(jiān)控的大數(shù)據(jù)信息技術(shù)、安全預警和防護消防技術(shù)。在商業(yè)模式上，是賣電池還是賣服務(wù)還是以租代售？（本稿為中國儲能網(wǎng)獨家編寫，轉(zhuǎn)載需注明來源）
