更多储能项目上马 动力电池梯次利用争议中推进

北汽新能源与奔驰能源公司携手建立动力电池梯次利用储能单元,南方电网与比克电池储能项目投入运营……最近,新能源汽车行业曝出的两则消息,让业界的目光再次投向动力电池回收利用领域。

我国自2009年大力推广新能源汽车以来,其产销量不断攀升。动力电池的使用寿命约为3～5年。这也意味着,最早进入市场的部分动力电池会在2018～2025年陆续退役。

日前,中国电池联盟联合北京绿色智汇能源技术研究院发布《动力电池回收利用行业报告》(以下简称“《报告》”)称,预计2020年累计退役的动力电池将超过23万吨(21GWh)。在新能源汽车经历长达十年的推广期后,动力电池进入了规模化退役阶段。如何做好动力电池的回收利用,成为全行业甚至全社会共同关注的问题。也正因如此,动力电池作为储能单元进行梯次利用成为相关方面的探索路径之一。

寻求技术和模式突破

深圳市雄韬电源科技股份有限公司研发中心副总监高鹏然向记者表示,当动力电池容量衰减至额定容量80%以下时,将难以满足电动汽车动力需求,直接报废带来的经济价值有限,同时也会对环境造成一定程度的污染,梯次利用是动力电池发挥“余热”的有效途径。

《报告》显示,2020年,我国动力电池回收利用市场规模将达约65亿元,其中梯次利用市场规模41亿元左右;2023年,市场规模合计将达150亿元,其中梯次利用约为57亿元。“从理论上说,退役动力电池根据容量的差异,可继续用于储能、基站供电及路灯、低速电动车等方向。目前来看,用于基站供电最为合适。我国目前拥有300多万座通信基站,这样庞大的容量为退役动力电池发挥‘余热’提供了市场空间。”北京智中储能科技有限公司总经理杜宏接受记者采访时如是说。

无论从环境保护,还是节约资源,抑或有利可图的角度考虑,动力电池梯次利用已吸引不少新能源汽车制造商、动力电池供应商、大型通信基础设施综合服务企业等相关方的参与。

据媒体报道,今年3月,江苏南京江北储能电站破土动工,这是我国首个也是全球最大规模的动力电池梯次利用电网侧储能电站。此次储能站工程共利用“旧电池”总容量为7.5万kWh,包括磷酸铁锂电池4.5万kWh,铅酸电池3万kWh。此外,该项目还建设了锂电池储能电站,容量达19.36万kWh,梯次利用和锂电规模均为国内之最。江北储能电站后续将探索采用变电站+储能站+光伏充电站+数据中心的方式建设运营,以此实现能源、数据的融合共享。

同月,奇瑞控股集团旗下安徽瑞赛克再生资源技术股份有限公司与上海电力大学环境与化学工程学院联合开发“动力蓄电池梯次利用异构兼容储能电站”项目,并官宣成功破解了不同品牌、不同老化程度、不同结构动力电池兼容应用等技术瓶颈。据了解,该项目拥有三大技术创新点:一是通过异构兼容进行功率均衡控制,可实现5种不同电池类型、不同成组结构、不同时期退役动力电池的兼容利用;二是专用“桥接管理器”可让筛选后的退役动力电池包直接利用;三是创新回收电池快速检测的方法,实现了退役动力电池的快速分选。

梯次利用仍存争议

本月,南方电网综合能源服务公司和深圳市比克动力电池有限公司合作,共同建成的2.15MW/7.27MWh梯次电池储能项目成功投入运营,这是国内首个成功落地的电池整包梯次利用储能项目。该项目主要利用B品电池或电动汽车退役电池,在用户侧实现了磷酸铁锂和三元电池并用储能,用于工商业园区用电负荷的削峰填谷和提供电力辅助服务运营期限为15年。比克电池相关负责人表示,该项目国内首个电池整包梯次利用项目,将为动力电池梯次利用和电化学储能研究提供实际的项目经验。

值得一提的是,比克电池储能项目不仅应用十分成熟的磷酸铁锂电池,还将三元电池纳入梯次利用的范围之内。针对磷酸铁锂和三元电池的选用问题,比克电池储能事业部总经理向超耀表示,虽然三元电池的能力密度有优势,但储能对能力密度的要求不高。而磷酸铁锂电池成本较低,循环寿命比较高,因此储能产品多以磷酸铁锂体系为主。不过,据他介绍,虽然三元电池循环寿命相对较短,但凭借密度大、能量足的优势,其在梯次利用中的价值比磷酸铁锂要高。

比克电池方面认为,应该根据不同的应用场景,选择不同的动力电池回收利用解决方案。磷酸铁锂和三元电池混用,有利于推动行业进一步充分挖潜动力电池的剩余价值,尤其是即将大规模退役的三元电池,因此具有重要意义,可很大程度上解决未来3～5年或5～8年很急迫的社会问题。数据显示,2016年以来超过80%的新能源乘用车都搭载三元电池,这也意味着2020年以后三元电池的报废量将明显增长。

“三元电池安全性不好保证,梯次利用作为储能使用面临一定的困难。”杜宏表示,比克电池选用三元电池做储能,在整个行业内是一种突破,也在一定程度上代表了新动向。

“目前新能源乘用车主要配装三元电池,但其退役后是否适合储能方向?我认为,现阶段技术还不够成熟,如果系统设计不足或超期服役的话,将带来非常多的安全隐患。”动力电池行业专家吴铭(化名)认为,三元电池在储能系统中,仅仅用作“削峰填谷”,只能继续使用两年,经济上并不划算。同时,从回收到运输再进行检测,再做成储能系统的隐形成本非常高。

探索步伐越迈越快

在动力电池梯次利用领域不乏新动向,当然也仍存争议。宁德时代副董事长兼首席战略官黄世霖此前曾在一个行业会议上明确表示:“动力电池的梯次利用储能是一个伪命题。”

黄世霖认为,由于梯次利用电池基础数据的积累还远远不够,在生命末端到底会发生什么情况至今不可预知,而完成一些关键问题的分析,还需要几年的时间。他还表示,业界对动力电池和储能电池的认识存在误区,未来储能电池系统的要求并不比动力电池的低,随着动力电池能量密度不断提高,循环寿命会变短,将更加不适合进行梯次利用。

杜宏告诉记者,动力电池进行梯次利用的难度非常大,在储能项目中的推广一直不顺利。由于系统复杂性高、拆解不便、一致性差、品质不高、回收拆解成本高、经济性欠佳等问题,动力电池梯次利用的发展面临艰巨挑战。

吴铭则认为,早期动力电池使用信息不完善,一般难以判断其健康状态、适用场景,后期维护管理难度不小。他说:“不同企业的电池型号不一,电池包工艺不同,回收以后要拆解成单个电池体后再检测,之后在经过重装的过程,其实非常复杂,费力不讨好。未来随着动力电池技术提升,规模化带来的成本效应将显现,对退役动力电池进行梯次利用,不如采购新型电池。”

即便业界对动力电池梯次利用持有“异见”,但在政策的支持和鼓励下,光伏、分布式能源、电力设备、动力电池、电动汽车企业等纷纷开拓储能市场。7月30日,四川省新能源汽车动力电池回收利用产业联盟成立大会在成都市召开。该联盟由中国铁塔公司四川分公司和长虹集团牵头筹建,目前已征集省内外96家从事新能源汽车生产、动力电池生产、新能源汽车运营维保、回收拆解、梯次利用、再生利用的企业和相关科研院校、政府机构、园区等单位的支持。今年上半年,四川省经济和信息化厅、省科学技术厅等9部门联合出台的《四川省新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作方案》提出,到2020年,全省新能源汽车动力电池梯次利用产业产值力争达到5亿元,材料回收利用产业的产值达到30亿元。

巧合的是,四川省新能源汽车动力电池回收利用产业联盟成立当日,湖南省新能源汽车动力蓄电池回收利用产业联盟在长沙成立。该联盟则是由长沙矿冶研究院有限责任公司、铁塔能源有限公司湖南省分公司、中车时代电动汽车股份有限公司三家单位共同发起成立。