基于區(qū)塊鏈技術(shù)的動(dòng)力電池梯次利用研究

張梅梅，李筱笛，馬利波

（1.華北電力大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理系；2.華北電力大學(xué)電力工程系，河北保定 071003）

1 研究背景

隨著全球范圍內(nèi)的資源消耗與環(huán)境污染日益嚴(yán)峻，電動(dòng)汽車市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，但隨之也帶來(lái)了退役電池的安全隱患和資源回收壓力。若退役動(dòng)力電池采取常規(guī)的處理方式，如填埋、焚燒等，廢舊電池中的有害金屬或其他化合物將對(duì)土地、大氣和水資源造成極大污染和危害。對(duì)退役電池進(jìn)行精細(xì)化梯次利用，可以充分發(fā)掘電池剩余價(jià)值和減少資源浪費(fèi)［1］，提高電池利用的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、環(huán)境價(jià)值及社會(huì)價(jià)值。

當(dāng)前針對(duì)退役電池的收集、分揀和回收處理進(jìn)行了技術(shù)分析［2-4］；通過(guò)測(cè)試退役電動(dòng)車（EV）電池性能進(jìn)行績(jī)效評(píng)估，獲取電池衰減狀態(tài)，以提高其梯次利用的效率［5-7］；研究退役電池單體重組篩選性能相近的電池單體，為優(yōu)化電池配置提供了理論依據(jù)［8-9］；探索退役鋰離子電池梯次利用的應(yīng)用場(chǎng)景［10］等。但針對(duì)梯次利用的研究主要集中在利用常規(guī)方法進(jìn)行電池的粗略篩選、再次檢測(cè)評(píng)估和應(yīng)用場(chǎng)景分析，且主要針對(duì)單體電池，電池模組的檢測(cè)仍存在技術(shù)阻礙。這些研究對(duì)于判斷電池性能的指標(biāo)檢測(cè)不準(zhǔn)確，存在技術(shù)誤差和數(shù)據(jù)遺漏等問(wèn)題，也忽略了檢測(cè)對(duì)電池本身帶來(lái)的二次傷害和消耗的時(shí)間和價(jià)值成本。

本文針對(duì)退役電池性能不明問(wèn)題提出一種基于區(qū)塊鏈的電池梯次利用方案。區(qū)塊鏈技術(shù)除應(yīng)用于金融領(lǐng)域外，還逐步在物聯(lián)網(wǎng)、用電數(shù)據(jù)收集、物流行業(yè)等領(lǐng)域展開(kāi)實(shí)踐［11-13］。基于區(qū)塊鏈技術(shù)建立電池從出廠開(kāi)始的全生命周期信息存儲(chǔ)鏈，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池每次充電過(guò)程的電流電壓、充放電完成后電池容量及電阻等指標(biāo)的變化進(jìn)行全生命周期記錄，據(jù)此實(shí)現(xiàn)每個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景退役時(shí)均可快捷獲取電池性能指標(biāo)，減少電池回收后的再次檢測(cè)和評(píng)估，快速進(jìn)行精準(zhǔn)篩選和分組利用，更安全高效地應(yīng)用于下一級(jí)場(chǎng)景，大幅提高電池利用價(jià)值，充分發(fā)揮電池的性能并避免資源損失。

2 動(dòng)力電池梯次利用分析

動(dòng)力電池的制造、使用、維護(hù)、拆解重組以及再次使用是一個(gè)完整的生命周期［14］。梯次利用主要是通過(guò)退役電池的檢測(cè)和篩選，準(zhǔn)確判斷其剩余價(jià)值及再使用性，據(jù)此規(guī)劃退役電池梯度等級(jí)及應(yīng)用場(chǎng)景。如應(yīng)用于電網(wǎng)削峰填谷與頻率平衡、儲(chǔ)能、偏遠(yuǎn)地區(qū)分布式供電、低速電動(dòng)車等領(lǐng)域［15］。可見(jiàn)，電池梯次利用可以緩解能源壓力、增大電池剩余價(jià)值，降低電動(dòng)汽車成本，催生電池利用的新場(chǎng)景、新模式、新業(yè)態(tài)，因此動(dòng)力電池梯次利用的市場(chǎng)研究?jī)r(jià)值較大。

2.1 梯次利用過(guò)程

當(dāng)前退役動(dòng)力電池的梯次利用過(guò)程為：動(dòng)力電池服役完電動(dòng)汽車后，由電池再利用企業(yè)進(jìn)行統(tǒng)一收集，在電池拆解線上將廢舊電池拆解，獲得電池模塊并對(duì)其進(jìn)行篩選，將再利用性高且充放電性能較好的模塊進(jìn)行重組，組裝電池管理系統(tǒng)、電池外殼等，將重組電池模組或系統(tǒng)應(yīng)用于其他對(duì)電池性能要求低的場(chǎng)景，如圖1 所示。回收企業(yè)通過(guò)自動(dòng)拆解線，將拆解下來(lái)的電池包等材料銷售給金屬提煉企業(yè)或材料回收企業(yè)，實(shí)現(xiàn)材料的回收，再將拆解得到的電池模塊通過(guò)檢測(cè)分級(jí)，把電池模塊按照性能進(jìn)行分揀，將一致性好且容量相近的電池模塊組合，組裝電池管理系統(tǒng)及電池包等，通過(guò)檢測(cè)認(rèn)證將合格的重組電池根據(jù)需求銷售給終端客戶，應(yīng)用于其他領(lǐng)域。

圖1 動(dòng)力電池梯次利用全過(guò)程

2.2 動(dòng)力電池梯次利用難點(diǎn)分析

退役電池梯次利用的兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)包括：第一，對(duì)退役電池進(jìn)行檢測(cè)和篩選，以便將安全可靠且一致性強(qiáng)的電芯進(jìn)行整修和重新配組；第二，根據(jù)電池組的性能評(píng)估，找到重組電池系統(tǒng)適合的梯次利用場(chǎng)景。在上述環(huán)節(jié)中，動(dòng)力電池梯次利用的主要難點(diǎn)有：

（1）對(duì)退役電池的診斷和篩選效率偏低。由于各電池廠商出廠電池的種類、容量、規(guī)格、充放電方式各有差異，且不同類型的電芯、模組、系統(tǒng)在不同工況下服役后性能劣變的程度不同，因此每個(gè)電芯或電池模組的剩余性能、安全性和可靠性均不一致，需要對(duì)電池進(jìn)行檢測(cè)，篩選出有再利用價(jià)值的電池［16-17］。現(xiàn)有技術(shù)大多針對(duì)單體電池，且檢測(cè)成本較高，嚴(yán)重阻礙了電池梯次利用的應(yīng)用場(chǎng)景創(chuàng)新。

（2）電池?cái)?shù)據(jù)存在被篡改的風(fēng)險(xiǎn)。電池梯次利用市場(chǎng)存在為不當(dāng)牟利而非法篡改偽造電池?cái)?shù)據(jù)的問(wèn)題。一方面，收集到的電池可能是經(jīng)過(guò)不當(dāng)翻新的報(bào)廢電池；另一方面，部分企業(yè)可能對(duì)退役電池進(jìn)行非法拆解和重組后，將其作為成品梯次利用電池進(jìn)行銷售。退役電池的性能、安全性無(wú)法得到保證，且不法行為擾亂市場(chǎng)秩序，造成信任危機(jī)。

（3）電池信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不實(shí)時(shí)全面。梯次利用電池的流通及數(shù)據(jù)交互如圖2 所示，產(chǎn)業(yè)鏈的上下游企業(yè)在通信協(xié)議、歷史數(shù)據(jù)等重點(diǎn)信息溝通環(huán)節(jié)仍未標(biāo)準(zhǔn)化，存在缺乏信任、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不透明、資源共享難度大的問(wèn)題，間接導(dǎo)致電池的安全風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 動(dòng)力電池流通及數(shù)據(jù)溯源

（4）梯次利用標(biāo)準(zhǔn)缺失和缺乏售后質(zhì)保。梯次利用電池產(chǎn)品標(biāo)識(shí)、安全使用、殘值評(píng)估規(guī)范等系列標(biāo)準(zhǔn)缺失，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)缺失、可操作性較差在一定程度上制約了梯次利用行業(yè)的發(fā)展。對(duì)此，可以建立編碼制度和可追溯系統(tǒng)來(lái)標(biāo)準(zhǔn)化電池管理［18］。

針對(duì)上述電池梯次利用的難點(diǎn)問(wèn)題，利用區(qū)塊鏈的時(shí)序數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)高冗余存儲(chǔ)、防止篡改等特點(diǎn)可予以解決。

3 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的動(dòng)力電池梯次利用方案

區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)分布式的數(shù)據(jù)庫(kù)和加密共享賬本，具有去信任化、去中心化、時(shí)序數(shù)據(jù)、防篡改偽造等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)分布式高冗余存儲(chǔ)、多節(jié)點(diǎn)無(wú)差別記錄，促進(jìn)信息的透明和共享［19-20］。區(qū)塊鏈技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景分為公有鏈、私有鏈、聯(lián)盟鏈［21］。公有鏈適用于對(duì)可靠性、安全性有很高標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)交易速度要求較低的應(yīng)用場(chǎng)景；而私有鏈或聯(lián)盟鏈適用于對(duì)隱私保護(hù)、交易速度和內(nèi)部監(jiān)測(cè)等要求高的場(chǎng)景［22］。針對(duì)電池梯次利用的場(chǎng)景，公有鏈應(yīng)用模式相對(duì)契合，能實(shí)現(xiàn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的雙向信任與集體動(dòng)作一致。

3.1 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的動(dòng)力電池全生命周期信息存儲(chǔ)鏈構(gòu)建

3.1.1 實(shí)現(xiàn)時(shí)序數(shù)據(jù)的不可篡改性

采用區(qū)塊鏈架構(gòu)中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電池信息存儲(chǔ)鏈的全過(guò)程記錄，時(shí)序數(shù)據(jù)不可篡改。從電池出廠—電動(dòng)汽車服役期每次充電交易—退役再利用場(chǎng)景—電池重度報(bào)廢提取場(chǎng)景，電池的每次交易數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)區(qū)塊包裝將被永久記錄于區(qū)塊鏈上；時(shí)間戳和哈希函數(shù)將確保存儲(chǔ)電池原產(chǎn)數(shù)據(jù)和使用數(shù)據(jù)的區(qū)塊全都按照時(shí)間順序相連接且不能被篡改；非對(duì)稱加密機(jī)制則保證了梯次利用交易系統(tǒng)的安全性，只有系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)能夠共享全部數(shù)據(jù)。如圖3 所示。

圖3 動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)鏈數(shù)據(jù)塊

3.1.2 實(shí)現(xiàn)去中心化

區(qū)塊鏈的分布式組網(wǎng)機(jī)制可實(shí)現(xiàn)電池信息存儲(chǔ)鏈網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的信息交流和記賬節(jié)點(diǎn)的去中心化［23］；其P2P 分布式組網(wǎng)機(jī)制實(shí)現(xiàn)了電池信息存儲(chǔ)鏈的自動(dòng)組網(wǎng)功能和去中心化。在電池信息存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)均平等且以扁平式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相互連接和交互，每個(gè)節(jié)點(diǎn)均會(huì)承擔(dān)接收電池?cái)?shù)據(jù)信息、產(chǎn)生電池使用信息、發(fā)現(xiàn)新節(jié)點(diǎn)等工作，推動(dòng)了電池?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的建立和更新。當(dāng)且僅當(dāng)記入?yún)^(qū)塊的電池?cái)?shù)據(jù)通過(guò)電池信息存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中大多數(shù)節(jié)點(diǎn)檢驗(yàn)后才能記入?yún)^(qū)塊鏈，退役電池用戶、梯次利用企業(yè)傳統(tǒng)中心化組網(wǎng)機(jī)制與基于區(qū)塊鏈的分布式組網(wǎng)機(jī)制對(duì)比，如圖4 所示。

圖4 動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)鏈分布式組網(wǎng)機(jī)制

3.1.3 確保數(shù)據(jù)一致性

利用區(qū)塊鏈的共識(shí)機(jī)制保障電池?cái)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、權(quán)威性以及可靠性，防止數(shù)據(jù)區(qū)塊被篡改和節(jié)點(diǎn)造假，確保節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)一致［24］。共識(shí)機(jī)制通過(guò)保證各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)一致性實(shí)現(xiàn)了信息共享功能，從而解決了第三方信任問(wèn)題；此外，利用區(qū)塊鏈的不可篡改特點(diǎn)和共識(shí)機(jī)制，可建立安全可靠的電池?cái)?shù)據(jù)共享通道。

3.1.4 實(shí)現(xiàn)智能合約制

利用智能合約實(shí)現(xiàn)電池信息存儲(chǔ)鏈的可編程、數(shù)據(jù)透明且不可篡改和永久運(yùn)行［25-26］。智能合約在編寫完成后就會(huì)用于電池?cái)?shù)據(jù)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，即被傳輸?shù)剿羞B接到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)上。

綜上，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的電池信息存儲(chǔ)鏈，使得電池的每次交易都是可追溯的，則不拆解電池包直接進(jìn)行整包梯次利用成為可能，是行業(yè)內(nèi)性價(jià)比最高的一種應(yīng)用方式。

3.2 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的動(dòng)力電池梯次利用方案

動(dòng)力電池服役電動(dòng)汽車結(jié)束后進(jìn)入的梯級(jí)利用場(chǎng)景可分為：電池剩余容量為80%～90%時(shí)，可進(jìn)入充電站儲(chǔ)能場(chǎng)景；65%～80%時(shí)，可用于商業(yè)用儲(chǔ)能站；50%～65%時(shí)，可進(jìn)入低速電動(dòng)汽車場(chǎng)景；30%～50%時(shí)，可用于電動(dòng)三輪車；15%～30%時(shí)，可進(jìn)入電動(dòng)摩托車場(chǎng)景；0%～15%時(shí)，則進(jìn)入拆解報(bào)廢環(huán)節(jié)。本研究提出的基于區(qū)塊鏈技術(shù)的電池梯次利用方案，主要通過(guò)電池信息存儲(chǔ)鏈實(shí)現(xiàn)去中心化、不可篡改性、智能合約制及數(shù)據(jù)一致性，精準(zhǔn)界定電池進(jìn)入不同場(chǎng)景的電量節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電池價(jià)值最大化。梯次利用架構(gòu)如圖5 所示。

圖5 基于區(qū)塊鏈的退役動(dòng)力電池梯次利用架構(gòu)

3.2.1 一級(jí)利用場(chǎng)景價(jià)值分析

一級(jí)利用場(chǎng)景是電池服役于電動(dòng)汽車期間，電池檢測(cè)合格出廠交付給電動(dòng)汽車服役，充電模式為充電樁或自主換電模式。通過(guò)區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)層支撐技術(shù)，電池生產(chǎn)商成為電池信息存儲(chǔ)鏈的第一層分布節(jié)點(diǎn)，電池原產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)塊中作為電池信息鏈的初始數(shù)據(jù)塊，并進(jìn)行全網(wǎng)廣播，如容量、充放電電壓、電芯數(shù)等。根據(jù)按時(shí)序存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)塊中的電池?cái)?shù)據(jù)，實(shí)時(shí)得到電池的剩余壽命，精準(zhǔn)確定各電池的退役時(shí)間，避免因工況不同造成電池過(guò)度服務(wù)或價(jià)值浪費(fèi)。電動(dòng)汽車自主換電模式通過(guò)集中型充電站對(duì)大量電池集中存儲(chǔ)、集中充電、統(tǒng)一配送，在電池配送站內(nèi)集電池調(diào)配、更換及其他服務(wù)于一體。實(shí)現(xiàn)峰谷分時(shí)充電，利于調(diào)峰調(diào)頻、促進(jìn)新能源消納、提供緊急功率支撐，儲(chǔ)能在保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行方面發(fā)揮著重要作用。

3.2.2 二級(jí)利用場(chǎng)景價(jià)值分析

大型儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)電池循環(huán)壽命有更高要求，即要求退役電池具有較高一致性，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的電池信息存儲(chǔ)鏈解決了該難題，則電池二級(jí)利用場(chǎng)景可匹配能源互聯(lián)網(wǎng)儲(chǔ)能場(chǎng)景［27］。不同型號(hào)、種類的動(dòng)力電池在經(jīng)過(guò)不同時(shí)間的服役后，其性能和壽命都發(fā)生了不同程度的變化，且因經(jīng)歷的服務(wù)場(chǎng)景和電池原性能不同，導(dǎo)致退役電池一致性差的致命缺陷，存在著斷崖式衰減等失效問(wèn)題。區(qū)塊鏈技術(shù)將電池在使用過(guò)程中的全部信息按照時(shí)序全部存儲(chǔ)，且不可篡改，則回收主體可便捷獲取透明公開(kāi)數(shù)據(jù)，計(jì)算可得電池的性能、剩余壽命等數(shù)據(jù)。同時(shí)，在不同梯級(jí)間交易時(shí)，有助于消除電池二次交易市場(chǎng)的信息不對(duì)稱和信息偽造篡改，實(shí)現(xiàn)減少電池的檢測(cè)成本、時(shí)間成本及因信息不對(duì)稱造成的議價(jià)成本，即在接收電池的第一時(shí)間通過(guò)查詢時(shí)序化數(shù)據(jù)便可以對(duì)電池進(jìn)行準(zhǔn)確篩選和再利用分組，避免了檢測(cè)過(guò)程對(duì)電池本身造成的性能消耗，提高了電池利用率和工作效率，充分發(fā)揮了電池的剩余價(jià)值，也保障了電池梯次利用的安全性，為能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了新契機(jī)。

3.2.3 梯次利用的第三梯級(jí)

動(dòng)力電池從大型儲(chǔ)能系統(tǒng)退役后，可階梯進(jìn)入商業(yè)用儲(chǔ)能站、低速電動(dòng)汽車、電動(dòng)三輪車、電動(dòng)摩托車場(chǎng)景，電池剩余容量為0%～15%時(shí)進(jìn)入拆解報(bào)廢環(huán)節(jié)，通過(guò)提煉廢舊電池中的鋰、鈷等可再利用金屬電極材料，達(dá)到回收材料用于重新制造的目的。為簡(jiǎn)化模式效益計(jì)算，本文只設(shè)計(jì)三級(jí)利用場(chǎng)景，即電動(dòng)汽車服役場(chǎng)景—能源互聯(lián)網(wǎng)儲(chǔ)能場(chǎng)景—提煉場(chǎng)景。

4 方案分析

4.1 不同梯次利用模式對(duì)比分析

傳統(tǒng)電池梯次利用模式主要有兩種：一是直接從電池使用者處回收淘汰電池；二是第三方機(jī)構(gòu)對(duì)電池進(jìn)行統(tǒng)一回收，電池再利用領(lǐng)域從第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行購(gòu)買。其中較為成熟的是通過(guò)第三方機(jī)構(gòu)大量收購(gòu)?fù)艘垭姵亍? 種模式對(duì)比如表1 所示，在傳統(tǒng)模式下，第三方機(jī)構(gòu)再加工的成本，抬高了退役電池的收購(gòu)價(jià)格，且可能對(duì)電池進(jìn)行偽造，存在不當(dāng)牟利行為，使電池價(jià)格高居不下；而采用區(qū)塊鏈技術(shù)的梯次利用模式進(jìn)行了去中心化、去信任化的處理，具有價(jià)格真實(shí)、數(shù)據(jù)全面、消除信息不對(duì)稱、退役電池供應(yīng)處主動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)因而價(jià)格低廉合理等優(yōu)勢(shì)，解決了傳統(tǒng)模式中第三方機(jī)構(gòu)中心化帶來(lái)的價(jià)格高、回收渠道壟斷問(wèn)題。

表1 動(dòng)力電池傳統(tǒng)梯次利用模式與基于區(qū)塊鏈模式的比較

在區(qū)塊鏈去中心化基礎(chǔ)上，各個(gè)獨(dú)立退役電池供應(yīng)商和電池再利用領(lǐng)域的企業(yè)可以進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有高度自治的特征，從而在梯次利用的交易系統(tǒng)中形成開(kāi)放式、扁平化、平等性的架構(gòu)，則基于區(qū)塊鏈的梯次利用模式可以較低價(jià)格買到較高質(zhì)量電池，兼具電池質(zhì)量可靠特點(diǎn)。如圖6 所示。

圖6 區(qū)塊鏈解決退役動(dòng)力電池中心化問(wèn)題

4.2 不同梯次利用模式下的經(jīng)濟(jì)性分析

本文以一組電池為例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析。假設(shè)一組電池的成本為Q，則產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為

式（1）中：P為梯次利用凈收益；P1為梯次利用總收益；TranC為梯次利用交易成本；Q為電池初始成本。具體公式如下：

式（2）中：Ci為電池的第i利用梯級(jí)收益，i=1,2,3；ki為電池各梯級(jí)每單位容量收益；hi為該梯級(jí)可利用容量，單位容量成本為v。

此外：

式（4）～（6）中：TranCi為梯級(jí)轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生的交易費(fèi)用，i=1,2；m為交易費(fèi)用系數(shù)，約為0.50～0.15，本文取0.10。

對(duì)比分析3 種模式，由于基于區(qū)塊鏈的梯次利用方式同時(shí)兼顧價(jià)格低和質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)，因此將基于區(qū)塊鏈的電池各梯級(jí)每單位容量收益設(shè)定為常數(shù)ri，該梯級(jí)可用容量設(shè)定為常數(shù)ui。為了具體說(shuō)明區(qū)塊鏈的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)考慮3 種模式的差異，假設(shè)相對(duì)權(quán)重進(jìn)行定量計(jì)算。不同模式下各梯級(jí)每單位電量收益和各梯級(jí)可用容量與區(qū)塊鏈利用模式下的相對(duì)權(quán)重如表2 所示。

表2 不同梯級(jí)利用模式下動(dòng)力電池容量收益相對(duì)權(quán)重

則各梯級(jí)單位電量收益設(shè)定為ki，該梯級(jí)可用容量設(shè)定為hi：

式（7）中：i=1,2,3 分別代表用戶處直接收購(gòu)、第三方機(jī)構(gòu)收購(gòu)和基于區(qū)塊鏈的3種梯次利用模式。

根據(jù)目前兩種傳統(tǒng)梯次利用模式，以電動(dòng)汽車60 度容量電池為例，成本為6.6 萬(wàn)元，則單位容量成本v=1 100 元。不同梯級(jí)階段單位容量收益ri和可用容量ui取值如表3 所示。

表3 動(dòng)力電池不同梯級(jí)單位容量收益和可用容量取值

則一組電池在不同梯次利用模式下因提高電池利用率增加的總經(jīng)濟(jì)效益P為：用戶處直接收購(gòu)PA=0.156 6 萬(wàn)元；通過(guò)第三方機(jī)構(gòu)收購(gòu)PB=0.252 8 萬(wàn)元；基于區(qū)塊鏈模式PC=0.387 9 萬(wàn)元。以2030 年我國(guó)純電動(dòng)汽車保有量為1 億輛預(yù)估計(jì)算，基于區(qū)塊鏈模式因提高電池利用率增加的收益約為3 879 億元，相比前兩種梯次利用方案的增值分別為2 313 億元、1 351 億元，增幅分別約147.7%和53.4%。

5 結(jié)論

針對(duì)電動(dòng)汽車電池梯次利用過(guò)程，本文基于區(qū)塊鏈技術(shù)提出了電池三級(jí)梯次利用方案。利用區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、分布式組網(wǎng)機(jī)制、共識(shí)機(jī)制等建立電池全生命周期的信息存儲(chǔ)鏈，有效地解決影響梯次利用發(fā)展的電池剩余性能不明及相關(guān)問(wèn)題；同現(xiàn)行的梯次利用模式相比，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的動(dòng)力電池梯次利用方案具有價(jià)格更低且更可靠的優(yōu)點(diǎn)，不僅大幅度提高了電池的利用率，而且?guī)?lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用為動(dòng)力汽車的長(zhǎng)期發(fā)展和退役電池的利用提供了新的思路，但在技術(shù)和管理層面還有許多問(wèn)題需要解決，主要包括：（1）基于區(qū)塊鏈的電池梯次利用與傳統(tǒng)的電池回收利用模式相比，數(shù)據(jù)公開(kāi)透明的實(shí)現(xiàn)需要全國(guó)電池廠商和流通階段汽車企業(yè)的協(xié)同配合，且去中心化和去信任化涉及多個(gè)領(lǐng)域，安全有效的電池信息存儲(chǔ)鏈的建立需要大量的技術(shù)攻關(guān)；（2）區(qū)塊鏈技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要消耗大量資源進(jìn)行分布式存儲(chǔ)和處理，減小集中式管理難度、降低成本需要充分發(fā)揮去中心化的優(yōu)勢(shì)，因此在多重、不同應(yīng)用場(chǎng)景充分發(fā)掘退役電池的剩余價(jià)值以達(dá)到預(yù)期的應(yīng)用效果仍需進(jìn)行深入細(xì)致的研究。

區(qū)塊鏈技術(shù)在電池梯次利用領(lǐng)域的應(yīng)用雖然剛剛探索，但新思路的出現(xiàn)無(wú)疑為電動(dòng)汽車及動(dòng)力電池梯次利用提供了發(fā)展契機(jī)，為電池梯次利用行業(yè)提高了資源利用率、降低了電池回收價(jià)格等，有望為電動(dòng)汽車的良好持續(xù)發(fā)展、電池梯次利用的規(guī)范化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)揮巨大推動(dòng)作用，并將作為“車-源-網(wǎng)”新商業(yè)模式的核心技術(shù)。