成本與安全成行業(yè)發(fā)展隱憂 電池整包梯次利用良方治固疾

隨著電動汽車銷量的不斷增長，動力電池回收利用日益受到重視，其中梯次利用更被認(rèn)為是儲能領(lǐng)域的重要補(bǔ)充。不過，盡管行業(yè)發(fā)展被普遍認(rèn)為是前景可期，但也存在不少質(zhì)疑聲音，認(rèn)為這一模式難以走得通，甚至有人直指動力電池梯次利用儲能是個(gè)偽命題，原因就在于現(xiàn)實(shí)存在的成本及安全等問題依然是這一行業(yè)發(fā)展的“攔路虎”。

怎樣打破行業(yè)發(fā)展困境，目前不少企業(yè)也在進(jìn)行探索，如記者日前了解到，南方電網(wǎng)聯(lián)合比克電池建立了整包電池梯次利用儲能電站。這一被認(rèn)為是消除安全隱憂且能降低成本的方案透露出兩個(gè)信息：一是電池企業(yè)與電網(wǎng)企業(yè)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(yè)存在的難題?

■成本與安全是行業(yè)發(fā)展“攔路虎”

電動汽車銷量越高，動力電池回收利用的緊迫性就越突出。中國汽車工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2018年，我國純電動汽車產(chǎn)銷分別完成98.6萬輛和98.4萬輛，同比分別增長47.9%和50.8%。數(shù)據(jù)同時(shí)顯示，2018年，我國動力電池裝車量為56.92GWh，比2017年增長56.34%。三元電池裝車量為33.07GWh，占裝車量的58.11%;磷酸鐵鋰電池裝車量為22.20GWh，在純電動客車領(lǐng)域配套占比高達(dá)72.16%。

行業(yè)的普遍認(rèn)識是，動力電池衰減到80%就不能用在汽車上，全部報(bào)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(guī)定》和《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件》。

然而事實(shí)上，動力電池的梯次利用并不容易。有行業(yè)人士稱，不同批次、不同型號的退役電池如何在儲能上應(yīng)用帶來了一系列復(fù)雜問題。中國電科院電工與新材料研究所資深專家來小康告訴《中國汽車報(bào)》記者：“即便是經(jīng)過千挑萬選的退役電池，在構(gòu)建梯次利用儲能系統(tǒng)時(shí)，仍無法完全避免在系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)電池一致性再次發(fā)生離散的情況。”寧德時(shí)代副董事長兼首席戰(zhàn)略官黃世霖甚至直言，把退役動力電池通過梯次利用應(yīng)用到儲能系統(tǒng)上難以實(shí)現(xiàn)。他認(rèn)為，首先，充放電能循環(huán)4000次的動力電池衰減到2000次循環(huán)，如果裝在儲能系統(tǒng)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(jīng)濟(jì)上不劃算;其次，從回收到運(yùn)輸再進(jìn)行檢測，再做成儲能系統(tǒng)，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(xiàn)階段來講還不夠成熟。如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)得不夠好，或者系統(tǒng)超期服役的話，留下的安全隱患會非常多。

目前，盡管我國動力電池排名前15位的企業(yè)市場集中度超過80%，但各家企業(yè)的技術(shù)路線不盡相同，在儲能利用時(shí)，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電池組合在一起，也存在不一致的問題。”來小康說。

中國鐵塔的一位專家也告訴《中國汽車報(bào)》記者，為了保證安全，對退役電池都要進(jìn)行檢測，從中剔除有問題的電池，這種檢測會導(dǎo)致梯次利用成本偏高。

歸根到底，動力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(yè)能否健康快速發(fā)展。

■整包電池梯次利用解行業(yè)難題

圍繞行業(yè)難題，企業(yè)也在不斷探索解決方案。那么最近引起行業(yè)關(guān)注的、主打安全性和低成本的比克電池與南方電網(wǎng)共同建成的整包電池梯次利用儲能項(xiàng)目是不是一種有益的探索?對此，《中國汽車報(bào)》記者采訪了南方電網(wǎng)綜合能源服務(wù)公司新能源事業(yè)部副總經(jīng)理潘潤鋒，他表示：“該儲能項(xiàng)目采用智能化、模塊化設(shè)計(jì)，集成了三元、磷酸鐵鋰兩種技術(shù)方案，具備高安全性和高穩(wěn)定性。同時(shí)，該項(xiàng)目是行業(yè)首個(gè)實(shí)現(xiàn)電池整包梯次利用的儲能項(xiàng)目，將為目前行業(yè)熱門的動力電池梯次利用和電化學(xué)儲能研究提供實(shí)際的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)和關(guān)鍵技術(shù)的數(shù)據(jù)支撐。”

記者也注意到，該電站投運(yùn)的儲能系統(tǒng)集成了三元電池和磷酸鐵鋰電池兩種儲能系統(tǒng)，磷酸鐵鋰電池集中在一個(gè)儲能柜中，其他三個(gè)儲能柜全部是三元電池。在三元儲能系統(tǒng)中，該項(xiàng)目創(chuàng)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(shí)，為提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，三元儲能系統(tǒng)采用了模塊化PCS(過程控制)多分支方案，可實(shí)現(xiàn)不同的電壓、容量組成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一對一電池包管理。

之所以采取動力電池整包梯次利用，在比克電池儲能事業(yè)部總經(jīng)理向超耀看來，是因?yàn)橐酝谔剿鲃恿﹄姵靥荽卫脮r(shí)，都是把電池包拉回來拆解，檢測之后再重新串并聯(lián)，這種方式費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，且增加了成本，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(shù)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，退役動力電池也有“壞”電池，這會不會影響儲能利用?向超耀告訴《中國汽車報(bào)》記者，退役動力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?zé)o處遁形。

另外，對于行業(yè)普遍關(guān)心的安全問題，該項(xiàng)目也進(jìn)行了考慮。據(jù)介紹，該電站實(shí)現(xiàn)了電池、動環(huán)、電網(wǎng)等多方實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過電芯、電池包、電池簇、系統(tǒng)等全方位的熱模擬和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、嚴(yán)格的集裝箱強(qiáng)度仿真設(shè)計(jì)、獨(dú)特的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從機(jī)械結(jié)構(gòu)安全、電子電氣安全、熱安全、使用安全四個(gè)層面，對系統(tǒng)安全進(jìn)行了全方位保障。

不管這一項(xiàng)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(xiàng)目將為目前動力電池梯次利用提供借鑒，這也說明，存在于行業(yè)發(fā)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(rèn)的是，梯次利用的投資金額很大，回收周期相當(dāng)長，也因此，選擇怎樣的商業(yè)模式直接決定著項(xiàng)目的成敗。目前，我國電池企業(yè)的體量都很小，難以負(fù)擔(dān)高額成本，而儲能的直接關(guān)系方是電網(wǎng)系統(tǒng)，這就決定了動力電池企業(yè)與電網(wǎng)企業(yè)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(zé)任承擔(dān)起回收的工作，現(xiàn)在正在探索各自可行的商業(yè)模式。”李丹所說的商業(yè)模式或許正是動力電池企業(yè)與電網(wǎng)企業(yè)之間的合作，進(jìn)而探索在儲能領(lǐng)域的可能性。“上述整包電池梯次利用項(xiàng)目由南方電網(wǎng)投資才得以順利落地，比克在這中間扮演著總包方、設(shè)備集成方、用戶、運(yùn)維方的角色。”向超耀告訴記者。

為什么選擇與電網(wǎng)公司合作?在向超耀看來，要收回動力電池梯次利用儲能電站的成本，必須依賴峰谷電價(jià)差，電網(wǎng)公司在這方面顯然具有優(yōu)勢。“南方電網(wǎng)已實(shí)行電力現(xiàn)貨交易，在這種交易模式下，電價(jià)取決于市場供需關(guān)系和電網(wǎng)輸送能力，不再依賴于政府定價(jià)，每15分鐘形成一個(gè)交易價(jià)格，一天有96個(gè)價(jià)格，不同地方、不同時(shí)段電價(jià)都不同。”向超耀說，“峰谷電價(jià)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(wǎng)系統(tǒng)投資儲能獲益的機(jī)會更大。”

有行業(yè)人士指出，從長遠(yuǎn)看，該項(xiàng)目的更深遠(yuǎn)意義在于率先在電網(wǎng)側(cè)儲能領(lǐng)域開展了動力電池梯次利用的嘗試與實(shí)踐。

不過，另一個(gè)問題是，我國電動汽車銷量不斷增長，退役的動力電池不斷增多，儲能需求能吸納嗎?據(jù)中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟(CNESA)統(tǒng)計(jì)，截至2018年12月底，全球已投運(yùn)儲能項(xiàng)目的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)180.9GW。全球儲能行業(yè)才步入發(fā)展初期，未來可以吸納更多的退役動力電池。

向超耀告訴《中國汽車報(bào)》記者，儲能系統(tǒng)在發(fā)電、輸送、配電、用戶四個(gè)方面都起著不同作用，退役動力電池在多場景儲能應(yīng)用中可以發(fā)揮巨大作用。

在發(fā)電側(cè)，光伏電場和傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)與儲能結(jié)合，可以解決AGC(自動發(fā)電控制)、一次調(diào)頻、棄風(fēng)棄光、平滑間接性能源、跟蹤發(fā)電計(jì)劃調(diào)整等問題;在電網(wǎng)側(cè)，儲能與變壓器結(jié)合，可以解決用戶終端容量供應(yīng)不足的問題;用戶側(cè)是儲能的最大應(yīng)用場景，可以起到削峰填谷、節(jié)省報(bào)裝容量等作用。