《電子技術(shù)應(yīng)用》
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動(dòng)力電池梯次利用“呼喚”頂層設(shè)計(jì)

2016-06-21

  梯次利用能實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)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(dòng)力電池梯次利用從戰(zhàn)略層面導(dǎo)入設(shè)計(jì),避免走彎路,下好梯次利用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的“先手棋”。政府和行業(yè)協(xié)會(huì)需要就動(dòng)力電池梯次利用做出前瞻性的設(shè)計(jì),找準(zhǔn)難點(diǎn)和優(yōu)先方向,實(shí)現(xiàn)梯次利用的產(chǎn)業(yè)化。

  動(dòng)力電池從開始使用到電池能量完全耗盡報(bào)廢的壽命約為20年,但是當(dāng)動(dòng)力電池只能充滿原有電量80%的時(shí)候,就不適合繼續(xù)在電動(dòng)車上使用。通過梯次利用,二次動(dòng)力電池可以有其他用途。

  就產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀來看,不同車企的電池路線、規(guī)格和測(cè)評(píng)要求各不相同,造成了電池的型號(hào)過多、產(chǎn)量過度分散,為梯次利用帶來難度。此外,新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈條中各自為政的態(tài)勢(shì),單靠車企、電池企業(yè)或者電池租賃的運(yùn)營商主動(dòng)牽頭從事動(dòng)力電池梯次利用的研究,難度較大。

  現(xiàn)行的動(dòng)力電池梯次利用政策框架

  根據(jù)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),2020年將迎來10GWh退役規(guī)模。除了確定報(bào)廢的拆解回收原材料,將其在其他場(chǎng)景再次梯次利用更能發(fā)揮動(dòng)力電池的剩余價(jià)值。

  我國自2011年起開始將動(dòng)力電池回收利用工作納入新能源汽車推廣應(yīng)用的政策體系,并在2012-2020年節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中對(duì)未來動(dòng)力電池回收工作進(jìn)行了明確規(guī)劃。

  2015年年底至今年初,多部委專門針對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池的回收利用出臺(tái)指導(dǎo)性和規(guī)范性文件,促進(jìn)新能源汽車廢舊動(dòng)力蓄電池綜合利用產(chǎn)業(yè)規(guī)模化、規(guī)范化、專業(yè)化發(fā)展,提高新能源汽車廢舊動(dòng)力蓄電池綜合利用水平。

  今年1月份,五部委聯(lián)合下發(fā)《電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池回收利用技術(shù)政策(2015年版)》,提出對(duì)動(dòng)力電池回收利用實(shí)施生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度,電動(dòng)汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)承擔(dān)電動(dòng)汽車廢舊動(dòng)力蓄電池回收利用的主要責(zé)任,動(dòng)力蓄電池生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)承擔(dān)電動(dòng)汽車生產(chǎn)企業(yè)售后服務(wù)體系之外的廢舊動(dòng)力蓄電池回收利用的主要責(zé)任。同時(shí),政策還對(duì)構(gòu)建回收體系,開展回收業(yè)務(wù)的企業(yè)應(yīng)具備的條件,廢舊動(dòng)力電池拆解、貯存、運(yùn)輸和再利用原則等內(nèi)容提出了明確要求。

  《新能源汽車廢舊動(dòng)力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件》提出,應(yīng)根據(jù)廢舊動(dòng)力蓄電池的容量、充放電特性及安全性評(píng)估等實(shí)際情況綜合判斷是否滿足梯級(jí)利用相關(guān)要求,對(duì)符合要求的廢舊動(dòng)力蓄電池分類重組,提高綜合利用經(jīng)濟(jì)效益?!稄U電池污染防治技術(shù)政策》(征求意見稿)中,將已經(jīng)失去使用價(jià)值而被廢棄的動(dòng)力電池組(包)、模塊或單體電池單獨(dú)作為一個(gè)類別納入廢電池污染防治管理體系。

  以上相關(guān)文件規(guī)定,共同構(gòu)成了動(dòng)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(wù)工作指明了方向。但總體來看,具體指向動(dòng)力電池梯次利用的文件條目不多,部分需要明確的事項(xiàng)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(wù)的企業(yè)

  目前,動(dòng)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(zhì)。如北京市科委的“電動(dòng)汽車鋰離子電池系統(tǒng)全生命周期利用技術(shù)研究與示范”項(xiàng)目組,利用退役的動(dòng)力電池,在電動(dòng)場(chǎng)地車、電動(dòng)叉車和電力變電站直流系統(tǒng)上進(jìn)行改裝示范,經(jīng)實(shí)測(cè)回收電池性能相比傳統(tǒng)鉛酸電池有優(yōu)勢(shì),且經(jīng)濟(jì)性較好。

  日本的4REnergy株式會(huì)社將回收的電池應(yīng)用于儲(chǔ)能,開發(fā)了標(biāo)稱功率分別為12、24、48、72、96kW的家用和商用儲(chǔ)能產(chǎn)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(chǔ)能設(shè)備。其他諸如加州理工大學(xué)、美國西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室主要針對(duì)不同體系電池二次利用的性能表現(xiàn)、電池的可靠性、電池的成本等方面做了研究。

  由于動(dòng)力電池梯次利用仍然處于技術(shù)驗(yàn)證和項(xiàng)目示范階段,因此并沒有專門從事梯次利用業(yè)務(wù)的企業(yè),目前梯次利用儲(chǔ)能項(xiàng)目的參與方主要有科研機(jī)構(gòu)、動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)、電動(dòng)汽車制造商、儲(chǔ)能產(chǎn)品及零部件開發(fā)商、儲(chǔ)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(nèi),電動(dòng)汽車和動(dòng)力電池系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)是梯次利用的最主要市場(chǎng)推動(dòng)力。以電動(dòng)汽車生產(chǎn)企業(yè)為主導(dǎo),與動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)、儲(chǔ)能產(chǎn)品及零部件開發(fā)商開展合作,是現(xiàn)階段開展梯次電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域中的示范應(yīng)用和商業(yè)化探索的主要方式。

  梯次利用仍存在技術(shù)和市場(chǎng)的不確定性

  業(yè)內(nèi)專家表示,能否建立起經(jīng)濟(jì)可行并且能夠持續(xù)健康運(yùn)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(shù)能力和市場(chǎng)策略,包括從電動(dòng)汽車上拆卸動(dòng)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(yùn)行提供維護(hù)服務(wù)等相關(guān)方面的技術(shù)能力,以及選擇合適的領(lǐng)域開展商業(yè)化的梯次利用項(xiàng)目。

  通過動(dòng)力電池梯次利用項(xiàng)目的開展,將為電動(dòng)汽車退役電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展探索道路,并且在不增容、擴(kuò)容的條件下,改變充電設(shè)備的接入方案來滿足當(dāng)前直流快充的負(fù)荷控制需求,在新能源汽車規(guī)?;l(fā)展方面有深遠(yuǎn)意義。

  電池梯次利用應(yīng)用于規(guī)模儲(chǔ)能還有很長的路要走,但是業(yè)內(nèi)專家表示,分散的、小規(guī)模的梯次利用可能更有實(shí)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(dòng)充電寶”,或者像特斯拉能源墻一樣,成為小規(guī)模分布式儲(chǔ)能的一部分,更容易實(shí)現(xiàn)。

  國家科技部部長萬鋼指出,政府層面要充分發(fā)揮現(xiàn)有在線檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)作用,累計(jì)歷史數(shù)據(jù)來支撐退役電池甄別、分級(jí)和梯次利用。同時(shí),加快建立電池回收體系,構(gòu)建動(dòng)力電池回收體系產(chǎn)業(yè)鏈。還應(yīng)該盡快出臺(tái)車用動(dòng)力電池回收利用政策和法律法規(guī),明確責(zé)任主體,建立監(jiān)督監(jiān)管制度。這個(gè)在專項(xiàng)中有所部署,但產(chǎn)業(yè)要快速建設(shè)起來。

  同時(shí),動(dòng)力電池的梯次利用產(chǎn)業(yè)鏈,涉及到用戶(車主或商業(yè)運(yùn)營單位)、車企、動(dòng)力電池企業(yè)、梯次利用企業(yè),如何創(chuàng)造一個(gè)共生共贏的產(chǎn)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(dòng)力電池企業(yè),就沒有足夠的動(dòng)力去參與和推動(dòng)動(dòng)力電池的梯次利用,產(chǎn)業(yè)規(guī)模就難以起來。

  這既需要政府層面建立相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),也需要產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的企業(yè),緊密合作。

  建立科學(xué)的動(dòng)力電池評(píng)估體系是先決條件

  萬鋼表示,未來要加強(qiáng)對(duì)退役電池的質(zhì)量、性能鑒別、分級(jí)等測(cè)試評(píng)價(jià)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)方面的研究,要制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),推動(dòng)梯次利用。

  目前我國和德國建立了中德電動(dòng)汽車的聯(lián)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(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)等。

  業(yè)內(nèi)專家建議,要加強(qiáng)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)方面研究,制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)梯次利用。從國際上看,動(dòng)力鋰電池梯級(jí)利用主要應(yīng)用領(lǐng)域是家庭儲(chǔ)能、新能源分布式發(fā)電儲(chǔ)能、防災(zāi)據(jù)點(diǎn)以及通信基站等。這些領(lǐng)域應(yīng)用對(duì)能量密度的要求不高,但是對(duì)電池的循環(huán)壽命和價(jià)格要求相對(duì)較為苛刻,需要考慮電池回收、轉(zhuǎn)換及運(yùn)輸?shù)榷嘀爻杀尽?/p>

  梯次利用的核心詞就是殘值,卓能新能源(廣西)總經(jīng)理鄧綸浩認(rèn)為,關(guān)于梯次利用,如果電池包拿回來以后,發(fā)現(xiàn)某個(gè)電池有問題,把它換下來,換一個(gè)新的或者維修過的,進(jìn)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(diǎn)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(píng)估,評(píng)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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