新能源汽車動力蓄電池梯次利用的相關(guān)探討 Discussion on Echelon Utilization of Power Batteries of New Energy Vehicles

王明昇 WANG Ming-sheng

摘要： 動力蓄電池是新能源汽車的主要動力，在回收利用方面上動力蓄電池主要應(yīng)用于在儲能、備電、低速車等方面。本文將對新能源汽車動力蓄電池梯次利用進(jìn)行探討，主要從儲能、備電、低速車三方面分析了動力蓄電池遞次利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀以及退役電池修復(fù)和重組技術(shù)，總結(jié)的梯次利用發(fā)展中存在的問題，并提出相關(guān)建議。

Abstract： Propulsion batteries are the main power of new energy vehicles. In terms of recycling and utilization， propulsion batteries are mainly used in energy storage， power backup， and low-speed vehicles. This article will discuss the echelon utilization of power batteries for new energy vehicles， mainly from the three aspects of energy storage， power backup， and low-speed vehicles. Existing problems， and make relevant suggestions.

關(guān)鍵詞： 新能源;動力蓄電池;梯次利用

Key words： new energy;power battery;echelon utilization

中圖分類號：U463.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）22-0231-02

0? 引言

就目前而言，退役的動力蓄電池數(shù)量并不多，能夠進(jìn)行梯次利用的動力電池多數(shù)是在試驗(yàn)階段，在動力蓄電池退役時代下，與其相關(guān)的企業(yè)已經(jīng)加快了動力蓄電池梯次利用的范圍和速度，加大了蓄電池梯次利用的研究力度，同時探索了蓄電池梯次利用的經(jīng)濟(jì)效益和安全性。經(jīng)過不斷探索，我國蓄電池梯次利用產(chǎn)業(yè)逐漸轉(zhuǎn)變，由示范階段轉(zhuǎn)向商業(yè)化。

1? 分析利用梯次產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 蓄電池梯次利用在儲能領(lǐng)域中的發(fā)展情況

在儲能領(lǐng)域上新能源動力蓄電池梯次應(yīng)用主要是電網(wǎng)中應(yīng)用，電網(wǎng)中蓄電池梯次利用一般用在發(fā)電側(cè)儲能負(fù)荷調(diào)節(jié)上，用來提高輸電和配電儲能質(zhì)量，降低新能源消耗和線路損耗等。目前，儲能領(lǐng)域正在對能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，不斷朝著新能源、清潔能源轉(zhuǎn)換，一定程度上為梯次利用產(chǎn)品在儲能領(lǐng)域上應(yīng)用提供較大的機(jī)遇。北京建設(shè)了儲能系統(tǒng)示范電池，錳酸鋰電池作為主要的梯次利用儲能設(shè)備，起到穩(wěn)定節(jié)點(diǎn)電壓的作用，并且在電網(wǎng)停止供電的情況下，可以為移動用戶提供離網(wǎng)運(yùn)行。鄭州建立了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，退役電池儲能系統(tǒng)被應(yīng)用在光伏發(fā)電系統(tǒng)中。張北設(shè)立了磷酸鐵鋰電池梯次利用儲能系統(tǒng)工程，主要是用在接受可再生能源調(diào)頻以及發(fā)電等方面。并且研究組針對退役電池建設(shè)了分選評估技術(shù)平臺，同時制定了梯次利用電池配組技術(shù)規(guī)范，研發(fā)了一套效率高、可靠性強(qiáng)的電池管理體系。比亞迪汽車公司在深圳市建立了一個兆瓦級別的示范電站，這是首個退役電池梯次利用基站，這里的示范電站具有光伏發(fā)電、提升電網(wǎng)利用率等功能。北京城市中，匠芯企業(yè)研發(fā)了風(fēng)光儲能系統(tǒng)，其生產(chǎn)的產(chǎn)品可以達(dá)到14MW/h。此外普萊德與北京汽車公司及國家電網(wǎng)開展儲能電站、風(fēng)光儲能、集裝箱式儲能合作項(xiàng)目，梯次利用量總累積量在75MW/h。南京江北儲能電站是我國第一個新能源動力電池梯次利用的電站，也是建設(shè)規(guī)模最大的一個，總用梯次利用量約為75000kW/h。

1.2 梯次利用在備電領(lǐng)域上的發(fā)展情況

通信基站電場一般是將蓄電池梯次應(yīng)用在基站備用電源系統(tǒng)上，其作用是在停止供電時為基站設(shè)備提供電力支撐。2018年信息部和工業(yè)部門組織對新能源動力蓄電池的回收再利用方面上建設(shè)了試點(diǎn)，并與中國鐵塔進(jìn)行合作，展開梯次利用示范項(xiàng)目。鐵塔公司在2015年便開始在我國多個省份建設(shè)通信基站，采用梯次利用電池代替?zhèn)鹘y(tǒng)鉛酸電池，在經(jīng)濟(jì)效益、技術(shù)、安全性方面充分證明了遞次利用的可行性[1]。在2018時，鐵塔公司已經(jīng)不再進(jìn)行鉛酸電池的采購業(yè)務(wù)，并且從20多個企業(yè)開展梯次利用電池采購活動。中國鐵塔公司預(yù)測，通信基站蓄電池應(yīng)用總數(shù)量為240萬組，總體的容量在22GW/h，如果都采用梯次利用電池來代替?zhèn)鹘y(tǒng)電池，估計可以使用退役電池25萬噸。與此同時，汽車在生產(chǎn)過程中與梯次利用企業(yè)進(jìn)行合作，形成企業(yè)聯(lián)盟，共同建設(shè)退役電池的回收和利用體系，并且在備電及儲能方面都能夠?qū)崿F(xiàn)對外開放業(yè)務(wù)。

1.3 梯次利用在低速車領(lǐng)域中的發(fā)展情況

繼通信基站和出儲能設(shè)備應(yīng)用以后，另一個梯次利用領(lǐng)域就是低速車，在低速車場景中應(yīng)用，主要是在電動自行車及微型車上等車輛上應(yīng)用，利用蓄電池替代原來的鉛酸電池，進(jìn)而降低電動自行車電池的重量，這種電池使用壽命比較長，通常被應(yīng)用在一些輕質(zhì)量、功能性小的車型中。現(xiàn)階段，梯次利用已經(jīng)在多種車型上進(jìn)行探索應(yīng)用。星恒電源是我國在低速車領(lǐng)域上運(yùn)用蓄電池梯次利用最早的企業(yè)之一，目前已經(jīng)完成了自產(chǎn)電芯再利用的研究，直至2017年末，星恒企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了累積修復(fù)電芯17.68萬支，梯次利用除了電動自行車、電動三輪車以外，還可以應(yīng)用在低速四輪車等一些輕質(zhì)量的車型，在這個應(yīng)用中主要是用來替換傳統(tǒng)鉛酸電池、鋰電池[2]。易源科技有限公司位于杭州市，應(yīng)用退役磷酸鐵鋰電池是在2018年，主要應(yīng)用在快遞三輪車上，并且與物流企業(yè)浙江天郵進(jìn)行合作，在全國各地大范圍的進(jìn)行新能源梯次電池產(chǎn)品投放使用。現(xiàn)階段在低速車領(lǐng)域中應(yīng)用梯次利用的一個典型企業(yè)是中天鴻鋰企業(yè)，其中“中天動力”充分運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行共享租賃服務(wù)，采用租賃的方式將動力蓄電池梯次利用效果最大化應(yīng)用京東、順豐物流企業(yè)中，此外，餓了么、美團(tuán)等電瓶車上也應(yīng)用梯次利用蓄電池，全國超過30個城市建設(shè)了梯次產(chǎn)品服務(wù)中心。另外，宇通環(huán)衛(wèi)在這方面與傲藍(lán)得環(huán)保公司進(jìn)行合作，將企業(yè)使用的環(huán)衛(wèi)灑水車、掃街車、垃圾車等一系列的電動車輛都裝配上了梯次電池產(chǎn)品，并且完全代替了原有的鉛酸電池，在鄭州市內(nèi)已經(jīng)有較多的環(huán)衛(wèi)車輛投入使用。

2? 分析梯次利用技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

退役蓄電池在使用壽命、安全性等方面上變化比較大，這對動力電池梯次利用在其他領(lǐng)域上應(yīng)用帶來影響，為了能夠快速推動電池梯次利用產(chǎn)業(yè)的成果，不斷提升蓄電池梯次利用技術(shù)的研發(fā)力度。就目前而言，動力蓄電池梯次利用技術(shù)途徑一般有兩種，分別是修復(fù)和重組，并且主要是檢測重組技術(shù)，檢測重組技術(shù)有很多典型企業(yè)，如上文提到的中國鐵塔、北京匠芯、比亞迪等企業(yè)，其中比亞迪企業(yè)在對退役動力蓄電池進(jìn)行檢測中，實(shí)現(xiàn)了包組、模塊、單體級別進(jìn)行了逐一檢測，并以單體作為重組單位進(jìn)行重組，可以達(dá)到80%的重組率[3]。而北京匠芯企業(yè)建立在大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上研發(fā)動力電池包組評估系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可以對退役動力蓄電池的使用壽命、應(yīng)用領(lǐng)域等方面進(jìn)行評估，并且深入探索退役電池的集成技術(shù)。中國鐵塔有限公司成功突破退役電池成組、評估等關(guān)鍵性梯次利用技術(shù)。另外，也有企業(yè)在退役電池修復(fù)方面積極進(jìn)行探索，比如星恒電源企業(yè)，北京國能企業(yè)等，以星恒電源企業(yè)為例，在回收企業(yè)退役電池以后，對電池正、負(fù)極進(jìn)行修復(fù)，同時適當(dāng)補(bǔ)充電池所需的電解液，經(jīng)過修復(fù)技術(shù)完成的動力電池完全可以應(yīng)用在低速電動車領(lǐng)域，通過修復(fù)的電芯容量可以達(dá)到全新電池電芯的80%。

3? 新能源動力蓄電池梯次利用發(fā)展存在的問題以及建議

3.1 問題分析

3.1.1 技術(shù)分析

梯次利用產(chǎn)業(yè)在發(fā)展中受到生產(chǎn)控制、生態(tài)設(shè)計、信息共享等問題的影響。在生產(chǎn)設(shè)計方面上，生產(chǎn)電池企業(yè)在設(shè)計環(huán)節(jié)就已經(jīng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)無有害物質(zhì)的電池，但是電池在設(shè)計中，一些標(biāo)準(zhǔn)化選材、易拆解結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)化、通用性設(shè)計等方面設(shè)計不足。動力蓄電池的規(guī)格、種類比較多，且連續(xù)性和互換性能差等特點(diǎn)，部分電池還存在著一些合格率低等問題[4]。技術(shù)信息方面，電池和汽車生產(chǎn)等企業(yè)不斷探索電池的拆卸技術(shù)，但是在通信和數(shù)據(jù)方面還沒有形成資源共享機(jī)制。動力蓄電池梯次利用效果比較低，這與梯次利用的經(jīng)濟(jì)效益、可靠性、安全性都有著直接關(guān)系，并且提高電池使用年限技術(shù)并不成熟。

3.1.2 管理分析

在管理方面上相繼出臺了《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用規(guī)范條件》等文件，但是仍然缺少一些具有針對性的制度。現(xiàn)階段企業(yè)對梯次利用的研究力度比較大，但是缺少相應(yīng)的措施激勵企業(yè)深入研究梯次利用產(chǎn)品，再加上梯次利用產(chǎn)品的安全性、產(chǎn)品標(biāo)識、殘值評估等一系列的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范缺失，這對梯次利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來影響。

3.1.3 梯次利用市場發(fā)展分析

在未來發(fā)展中梯次利用產(chǎn)品具有廣泛的發(fā)展前景，很多企業(yè)都紛紛投入梯次市場，從備電、儲能、低速車、充電寶等多方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和探究，為此梯次利用產(chǎn)品涉及到的領(lǐng)域越來越廣泛，但是也很難保證產(chǎn)品的安全性和使用性能。就部分企業(yè)而言，對梯次利用的電池并沒有拆解技術(shù)，甚至有些企業(yè)非法拆解、重組，導(dǎo)致不良產(chǎn)品流入市場，對梯次利用產(chǎn)品帶來信用風(fēng)險。

3.2 梯次利用未來發(fā)展建議

新能源動力蓄電池梯次利用對新能源企業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有推動作用，為了有效促進(jìn)梯次利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展，今后發(fā)展還需要技術(shù)的突破、政策上的引導(dǎo)、創(chuàng)新商業(yè)模式等。在管理方面上制定獎懲措施，根據(jù)實(shí)際發(fā)展情況適當(dāng)增加梯次利用產(chǎn)品的認(rèn)定工作，同時開展產(chǎn)品標(biāo)識，發(fā)布梯次利用產(chǎn)品名單以及企業(yè)名單，為遞次利用回收、生產(chǎn)、銷售提供良好市場。打造以企業(yè)為主體的產(chǎn)學(xué)合作模式，提高蓄電池設(shè)計和退役后的檢測和判定的科學(xué)性，推動梯次利用電池的評估、拆解、材料分選等相關(guān)技術(shù)研究，結(jié)合大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等科學(xué)技術(shù)提升動力電池回收和利用的效果，與此同時強(qiáng)化與國際的合作，積極引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)以及資源[5]。另外，還需要加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)間的協(xié)調(diào)合作，不斷創(chuàng)新梯次利用商業(yè)模式，目前比較受歡迎的是“以租代售”和“固定車型定價電池”等商業(yè)模式。與此同時充分運(yùn)用大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，結(jié)合第三方服務(wù)機(jī)構(gòu)共同建設(shè)商業(yè)化平臺，建設(shè)評估體系，打造線上或者是線下的梯次利用產(chǎn)品交易，完善交易、評估、定價規(guī)范性。

4? 結(jié)論

近幾年來電動汽車銷售數(shù)量越來越多，動力蓄電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模越來越大，但是對蓄電池的回收和利用變得越來越緊張。為了能夠有效的回收再利用動力蓄電池，需要從政策、技術(shù)、商業(yè)模式等多方面進(jìn)行研究，產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)全面聯(lián)動、協(xié)調(diào)合作，強(qiáng)化蓄電池梯次利用管理信息化建設(shè)，推進(jìn)梯次利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯治國.新能源汽車廢舊動力蓄電池回收利用企業(yè)利潤和效益優(yōu)化研究[D].中國礦業(yè)大學(xué)，2020.

[2]劉澤宇.我國新能源汽車動力蓄電池回收立法問題研究[D].吉林大學(xué)，2020.

[3]新能源汽車動力蓄電池回收服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)和運(yùn)營指南公告[J].再生資源與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2019，12（11）：3-5.

[4]周筆，秦訓(xùn)鵬，趙璐.新能源汽車動力蓄電池梯次利用研究進(jìn)展[J].表面工程與再制造，2018，18（03）：17-22.