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储能正是退役电池最为关键的再利用领域之一

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-04-25 09:00:35   来源:新能源网  编辑:全球新能源网  浏览次数:826


  今年3月6日,南京正值春寒料峭时节,在长江北岸约十公里处的盘城街道高科十一路路口,江北储能电站正式破土动工。

  这是江苏电力第二批电网侧储能10个项目中最大的一个,由平高集团投资,总规模达130.88MW/268.6MWh。这里面,除了110.88MW/193.6MWh的集中式锂电储能外,还包括20MW/75MWh的梯次利用储能电站。此外,江北未来还将建设15MW由机动车搭载的移动储能模块。

  江北储能电站真是观测行业风向的绝佳切面。除了模块多元外,在梯次利用储能方面,也将同时采用退役的磷酸铁锂和铅酸电池两个不同的技术路线。其中,磷酸铁锂电池系统占15MW/45MWh,铅酸电池系统为5MW/30MWh。

  自电动汽车市场蔚然成势以来,动力电池退役后的梯次利用,已成为政府、企业和研究机构各界都需要面对的重大课题。根据工信部数据,2018年,中国新能源汽车产销分别完成127万辆和125.6万辆,到2020年,动力电池退役量将达到24GWh。

  这是一个巨大的资源库。而储能,正是退役电池最为关键的再利用领域之一。相比新电池1.2元/Wh以上的储能系统价格,退役电池系统成本已降至0.3-0.6元/wh左右。


典型储能场景中电池相关技术参数

  作为资源循环利用的一个品类,梯次利用在储能系统中的应用,既有赖于储能产业本身发展所带来的市场容量,也需要业界对退役电池再利用能够形成基本的商业共识。

  现如今,如江北梯次利用储能电站等类型的场景,正在四处涌现,梯次利用的储能风口,逐渐聚拢成型。但另一方面,由成本、寿命、安全性等诸多要素带来的质疑和挑战却也与日俱增,有关产业是否能够商业化成型的真伪命题争议,一时成为撕裂共识的鸿沟。

  那么,梯次利用的储能应用,眼下有着怎样的前进潮流?以及,商业共识鸿沟的真相与本质,究竟又是什么?

  政策大潮

  不同于储能产业的管理体系,新能源汽车动力电池的宏观管理,主要由工业和信息化部承担。大致分工而言,装备工业司管理汽车工业,科技司兼管电池制造,退役电池产业链则由节能与综合利用司对应管理。

  随着动力电池退役潮比预料中到来的更快,工信部加快了相应的政策引导。其中,由工信部、科技部、环保部、交通部、商务部、质检总局和能源局等七部委联合制定于2018年初,从2018年8月1日起正式实施的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》,是掀起行业澎湃潮流的一份指导性文件。

  对储能梯次利用来说,这份文件带来了几个显而易见的影响:

  首先,明确了先梯次利用后再生利用的原则,要将可以梯次利用的退役电池,引导至储能和备能等领域。

  这无疑增大了包括备用电源在内的广义储能产业的电池供应量,在市场本身容量不大的情况下,大量在政策加持下的退役电池入市,对供应商冲击不可谓不大。

  其次,开展动力电池全生命周期管理,并以电池编码为载体,构建动力电池溯源信息系统。

  全生命周期与溯源管理体系的建立,伴随着检测、分类、重组乃至贮存移交至下一环节,意味着储能用户既是次级终端消费者,也是可再生利用上一级的责任承担者之一。

  第三,试点范围扩大,储能项目因此增多,无形中也推动了市场容量进一步增大。

  紧随《办法》之后公布的《新能源汽车动力蓄电池回收利用试点实施方案》,则明确了包括京津冀、长三角、珠三角多个省份、城市和中国铁塔等企业,需要承担的示范试点任务和进度。

  以浙江为例,2018年12月底,由浙江经信厅牵头,浙江七个厅局联合制定了《浙江省新能源汽车动力电池回收利用试点实施方案》。要求到2020年,全省有效的动力蓄电池回收利用体系初步建立。

  共有吉利、万向、天能、超威、南都、华友钴业、杭州模储、杭州协能、杭州易源等九家企业参与第一批试点。其中,南都电源要在2020年6月底前完成100座通信基站的梯次电池应用,同时,还要在杭州临平、临安等地建立两个储能试点电站,单个规模500kWh以上。

  作为基站之王,中国铁塔公司是梯次利用的最主要的用户。2018年,中国铁塔编制完成《新能源汽车动力蓄电池回收利用试点实施方案》,自2018年起,中国铁塔旗下约200万个基站所用电池,将全部采用退役动力锂电池。除备用电源外,还将广泛应用到削峰填谷、新能源发电和电力动态扩容等方面。中国铁塔副总经理高步文去年底曾公开表示,到2020年,中国铁塔的需求可以消化1000万辆新能源汽车产生的的退役动力电池。


中国铁塔通信基站众多,对退役电池需求巨大。图为巧妙融入上海虹桥街景的通信基站价值共识鸿沟

  但有关退役电池的储能梯次利用,业界对其商业化的认知可谓南辕北辙。

  2018年11月底,宁德时代副董事长黄世霖在一次公开论坛上,抛出了“梯次利用是伪命题”的观点,向处于爬坡阶段的市场投下了一颗言论震撼弹。

  黄世霖之所以认为梯次利用的储能应用是伪命题,主要基于四点:

  第一,随着动力电池衰减,电池寿命大打折扣,经济性算不过来;

  第二,退役电池从回收到运输再进行检测,隐形成本很高;

  第三,动力电池主流是三元,处于生命末端的三元电池去做储能,存在安全隐患;

  第四,未来动力电池和储能电池技术路线会分开,动力电池提升能量密度后循环寿命会越降越少。

  有业内专家指出,动力电池企业不看好退役电池梯次利用,有立场的原因,站在电池企业角度,肯定希望用新电池。

  目前市面上,退役电池标价跨度很大。目前,国内一些运营商在用户侧储能采用低压方案,可大幅降低退役电池的安全顾忌。仅从产品来说,甚至出现了几乎零成本的来源渠道。

  但如果不论立场,退役电池的商业价值如何评估,本身也存在很多争议。

  南网电科院一位专家认为,以评价估值为例,如何判断一个电池(或电池包)的实际剩余容量和健康状况,如何预估剩余循环次数和全生命周期放电量,将直接影响这个电池在市场上的定价。

  但以目前的技术经济水平,无法以合理低成本的方式得到答案,也无法在车厂、用户、回收机构、储能电站各方达成一个“价值共识”。价值的不透明导致了流通成本高昂,流通效率降低。

  比亚迪电科院总工张子峰曾撰文指出一些问题所在——由于新能源汽车用户个体使用习惯的差异,以及地区使用环境(温度等)差异,即使是同一厂家的同一批电池,每个托盘动力电池的衰减情况各不相同。

  与此同时,动力电池不仅有使用寿命,同时也存在日历寿命,退役电池再利用的使用寿命都不会太长,很多电池甚至无疾而终,瞬间失效。此外,退役电池参数可追溯性普遍较差,寿命很难评估,一般没有质保期或者很短(通常不超过两年)。

  因而,业内专家呼吁,需要政府主导或者行业自发形成一套对电池合理有效的评价体系,可参考石油、大豆等大宗商品交易,通过标号、标识等方式形成公开透明的标准单位商品。

  试点与破局

  在储能梯次利用方面,南网区域已经尝试了多个示范试点,正走在行业的前沿。

  2018年3月,南方电网在广州建成投产了全国首个退役电池梯级利用储能示范工程,采用的是铅酸退役电池。此后,深圳、丽江等地也先后启动了锂电退役电池的储能梯次利用项目研究或试点。


南网广州白兔变电站梯次利用示范工程某内景

  由南网综合能源投资的深圳项目,总容量为2.15MW/7.27MWh。特别的是,这个项目同时采用磷酸铁锂和三元锂电池,三元锂还略多一些。

  一般观点认为,由于三元活性比较强,用退役的三元电池做储能,风险会比较大。此外,由于上游材料上涨,从回收再生利用的角度来看,三元的价值则要大于磷酸铁锂。所以,磷酸铁锂适合储能,而三元锂则更适合直接资源回收。

  南网在深圳的示范项目,则是希望能够通过同一项目比对,得出基于规模项目运行考验的数据。毕竟,电池的巨大差异性,需要多个项目的充分验证。

  2018年6月,南网科研院牵头的团队,获批国家重点研发计划智能电网技术与装备重点专项《梯次利用动力电池规模化工程应用关键技术》项目。中关村储能产业技术联盟组织了这个项目的电池供应商伙伴征集,多个汽车、电池、系统集成与电池回收企业参与其中,电池类型涵盖三元锂、钛酸锂和磷酸铁锂。

  以试点开始,积累数据和经验,并由此得出各类退役电池与新电池的竞争优劣,从而推导出可能的商业模式,为未来梯次利用的大规模储能应用打下基础,正是国家有关政策制定的初衷。

  经过初步的探索和积累,业界至少在以下方面取得了部分共识:

  首先,2012年以前,甚至2014年以前的退役动力电池,由于质量、寿命等问题,已不适合做储能,应直接转入可再生环节;

  其次,考虑成本与一致性因素,退役电池包不应拆解而要整体利用,在同一个项目中,最好使用整车退役电池;

  第三,必须严格区分对待小型场景(家庭、备用电源)和中大型场景(微网、电网侧、辅助服务、可再生并网),功率型和能量型场景,以物尽其用;

  第四,以租代售是目前最为可行的商业模式之一。既可以尽量利用电池寿命,也能平衡租户成本支出,还可以保障回收体系的权责主体,以便最终再生利用。

  从国家政策加持,地方政府与大企业积极试点、布局的角度来看,梯次利用的储能应用,将是一个不可逆的产业潮流。但在储能本身依然面临重重迷雾之际,梯次利用需要更多的创新经营模式。

 
关键词: 新能源汽车 电池 梯次

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