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成本與安全成發展隱憂 電池整包梯次利用良方治固疾

鉅大LARGE  |  點擊量:188次  |  2020年03月08日  

摘要
隨著電動汽車銷量的不斷上升,動力鋰電池回收利用日益受到重視,其中梯次利用更被認為是儲能領域的重要補充。不過,盡管行業發展被普遍認為是前景可期,但也存在不少質疑聲音,認為這一模式難以走得通,甚至有人直指動

隨著電動汽車銷量的不斷上升,動力鋰電池回收利用日益受到重視,其中梯次利用更被認為是儲能領域的重要補充。不過,盡管行業發展被普遍認為是前景可期,但也存在不少質疑聲音,認為這一模式難以走得通,甚至有人直指動力鋰電池梯次利用儲能是個偽命題,原因就在于現實存在的成本及安全等問題依然是這一行業發展的“攔路虎”。


怎么樣打破行業發展困境,目前不少公司也在進行探索,如記者日前了解到,南方電網聯合比克電池建立了整包電池梯次利用儲能電站。這一被認為是消除安全隱憂且能降低成本的方案透露出兩個信息:一是電池公司與電網公司的合作,一是電池的整包梯次利用。那么,這一方案能在多大程度上解決行業存在的難題?


成本與安全是行業發展“攔路虎”


電動汽車銷量越高,動力鋰電池回收利用的緊迫性就越突出。我國汽車工業協會的統計數據顯示,2018年,我國純電動汽車產銷分別完成98.6萬輛和98.4萬輛,同比分別上升47.9%和50.8%。數據同時顯示,2018年,我國動力鋰電池裝車量為56.92GWh,比2017年上升56.34%。三元電池裝車量為33.07GWh,占裝車量的58.11%;磷酸鐵鋰離子電池裝車量為22.20GWh,在純電動客車領域配套占比高達72.16%。


行業的普遍認識是,動力鋰電池衰減到80%就不能用在汽車上,全部報廢也不可取,梯次利用是最佳方式。為此,我國相繼出臺了《新能源汽車動力蓄電池回收利用溯源管理暫行規定》和《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規范條件》。


然而事實上,動力鋰電池的梯次利用并不容易。有行業人士稱,不同批次、不同型號的退役電池如何在儲能上應用帶來了一系列復雜問題。我國電科院電工與新材料研究所資深專家來小康告訴記者:“即便是經過千挑萬選的退役電池,在構建梯次利用儲能系統時,仍無法完全避免在系統運行中出現電池一致性再次發生離散的情況。”寧德時代副董事長兼首席戰略官黃世霖甚至直言,把退役動力鋰電池通過梯次利用應用到儲能系統上難以實現。他認為,首先,充放電能循環4000次的動力鋰電池衰減到2000次循環,假如裝在儲能系統里面,僅僅做削峰填谷的話,磷酸鐵鋰能用三到四年,而三元電池只能用兩年,經濟上不劃算;其次,從回收到運輸再進行檢測,再做成儲能系統,隱形的成本非常高;第三,目前汽車主流電池是三元電池,生命末端的三元電池是否適合拿來做儲能,現階段來講還不夠成熟。假如系統設計得不夠好,或者系統超期服役的話,留下的安全隱患會非常多。


目前,盡管我國動力鋰電池排名前15位的公司市場集中度超過80%,但各家公司的技術路線不盡相同,在儲能利用時,這給電池組合帶來較大麻煩。“即便都是三元電池或者磷酸鐵鋰離子電池組合在一起,也存在不一致的問題。”來小康說。


我國鐵塔的一位專家也告訴記者,為了保證安全,對退役電池都要進行檢測,從中剔除有問題的電池,這種檢測會導致梯次利用成本偏高。


歸根到底,動力鋰電池梯次利用的難題在于成本和安全隱患,能否解決這些問題直接影響行業能否健康快速發展。


整包電池梯次利用解行業難題


圍繞行業難題,公司也在不斷探索解決方案。那么最近引起行業關注的、主打安全性和低成本的比克電池與南方電網共同建成的整包電池梯次利用儲能項目是不是一種有益的探索?對此,記者采訪了南方電網綜合能源服務公司新能源事業部副總經理潘潤鋒,他表示:“該儲能項目采用智能化、模塊化設計,集成了三元、磷酸鐵鋰兩種技術方案,具備高安全性和高穩定性。同時,該項目是行業首個實現電池整包梯次利用的儲能項目,將為目前行業熱門的動力鋰電池梯次利用和電化學儲能研究供應實際的項目經驗和關鍵技術的數據支撐。”


記者也注意到,該電站投運的儲能系統集成了三元電池和磷酸鐵鋰離子電池兩種儲能系統,磷酸鐵鋰離子電池集中在一個儲能柜中,其他三個儲能柜全部是三元電池。在三元儲能系統中,該項目創造性地采取了車用退役電池整包梯次利用方案,降低了拆解、重組等成本。同時,為提高系統運行穩定性,三元儲能系統采用了模塊化PCS(過程控制)多分支方案,可實現不同的電壓、容量組成系統,實現一對一電池包管理。


之所以采取動力鋰電池整包梯次利用,在比克電池儲能事業部總經理向超耀看來,是因為以往在探索動力鋰電池梯次利用時,都是把電池包拉回來拆解,檢測之后再重新串并聯,這種方式費時、費力,且新增了成本,不利于退役電池回收利用。


向超耀告訴記者,退役的整包電池一致性相對較好,大多數情況下只是容量衰減了,整包電池檢測后用于儲能非常合適。不過,退役動力鋰電池也有“壞”電池,這會不會影響儲能利用?向超耀告訴記者,退役動力鋰電池難免會有各種問題,有些電池深度衰減,造成不一致。通常情況下,“壞”電池會影響其他電池正常工作。他們的做法是采用一對一電池包管理,這種做法讓“壞”電池無處遁形。


另外,關于行業普遍關心的安全問題,該項目也進行了考慮。據介紹,該電站實現了電池、動環、電網等多方實時監控,通過電芯、電池包、電池簇、系統等全方位的熱模擬和結構設計、嚴格的集裝箱強度仿真設計、獨特的消防系統設計,從機械結構安全、電子電氣安全、熱安全、使用安全四個層面,對系統安全進行了全方位保障。


不管這一項目能在多大程度上解決成本和安全問題,不可置疑的是,該項目將為目前動力鋰電池梯次利用供應借鑒,這也說明,存在于行業發展過程中的難題正在被逐步破解。


跨界合作打破“難盈利”魔咒


不可否認的是,梯次利用的投資金額很大,回收周期相當長,也因此,選擇怎么樣的商業模式直接決定著項目的成敗。目前,我國電池公司的體量都很小,難以負擔高額成本,而儲能的直接關系方是電網系統,這就決定了動力鋰電池公司與電網公司合作成為必然趨勢。比克電池副總裁李丹說:“比克電池將來會有大量的三元電池退役,我們有責任承擔起回收的工作,現在正在探索各自可行的商業模式。”李丹所說的商業模式或許正是動力鋰電池公司與電網公司之間的合作,進而探索在儲能領域的可能性。“上述整包電池梯次利用項目由南方電網投資才得以順利落地,比克在這中間扮演著總包方、設備集成方、用戶、運維方的角色。”向超耀告訴記者。


為何選擇與電網公司合作?在向超耀看來,要收回動力鋰電池梯次利用儲能電站的成本,必須依賴峰谷電價差,電網公司在這方面顯然具有優勢。“南方電網已實行電力現貨交易,在這種交易模式下,電價取決于市場供需關系和電網輸送能力,不再依賴于政府定價,每15分鐘形成一個交易價格,一天有96個價格,不同地方、不同時段電價都不同。”向超耀說,“峰谷電價差越大,儲能的作用越突出,收回投資成本的可能性也更加高。隨著我國電力市場不斷深化改革,電網系統投資儲能獲益的機會更大。”


有行業人士指出,從長遠看,該項目的更深遠意義在于率先在電網側儲能領域開展了動力鋰電池梯次利用的嘗試與實踐。


不過,另一個問題是,我國電動汽車銷量不斷上升,退役的動力鋰電池不斷增多,儲能需求能吸納嗎?據中關村儲能產業技術聯盟(CNESA)統計,截至2018年十二月底,全球已投運儲能項目的累計裝機規模達180.9GW。全球儲能行業才步入發展初期,未來可以吸納更多的退役動力鋰電池。


向超耀告訴記者,儲能系統在發電、輸送、配電、用戶四個方面都起著不同作用,退役動力鋰電池在多場景儲能應用中可以發揮巨大作用。


在發電側,光伏電場和傳統發電公司與儲能結合,可以解決AGC(自動發電控制)、一次調頻、棄風棄光、平滑間接性能源、跟蹤發電計劃調整等問題;在電網側,儲能與變壓器結合,可以解決用戶終端容量供應不足的問題;用戶側是儲能的最大應用場景,可以起到削峰填谷、節省報裝容量等作用。


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