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【電(dian)池回(hui)收】梯次利用電(dian)池儲能(neng)將(jiang)承(cheng)擔重任(ren)

新(xin)(xin)能(neng)源(yuan)汽車、新(xin)(xin)型電力(li)系統(tong)建(jian)設(she)(she)(she)和無廢城(cheng)(cheng)市建(jian)設(she)(she)(she)是(shi)當前發展火熱(re)的三(san)條賽(sai)道。最新(xin)(xin)數(shu)據顯示，我國(guo)新(xin)(xin)能(neng)源(yuan)汽車保(bao)有(you)量(liang)已突破(po)1000萬(wan)輛大關(guan)；2021年我國(guo)新(xin)(xin)型儲能(neng)新(xin)(xin)增規(gui)模(mo)首(shou)次突破(po)2吉(ji)瓦(wa)，達到(dao)2.4吉(ji)瓦(wa)/4.9吉(ji)瓦(wa)時，同比增長54%；無廢城(cheng)(cheng)市建(jian)設(she)(she)(she)亦是(shi)如火如荼(tu)。

梯次利用(yong)電(dian)池儲能行業的(de)(de)(de)健康發展有利于以上三條賽(sai)道的(de)(de)(de)順暢通行。梯次利用(yong)是指將新(xin)能源汽車等淘汰下來的(de)(de)(de)“退役”電(dian)池測試重組達到標(biao)準后(hou)，進行循環使用(yong)的(de)(de)(de)方法。

梯(ti)次(ci)(ci)利用(yong)、循環(huan)使用(yong)在什(shen)么領(ling)域(yu)(yu)呢？業內專(zhuan)家指出(chu)，綜合(he)考慮環(huan)保、價(jia)格和資(zi)源區域(yu)(yu)約束(shu)等因素(su)，儲(chu)能是梯(ti)次(ci)(ci)利用(yong)電(dian)池(chi)的絕佳應(ying)用(yong)場景(jing)。盡管現階段還面臨著標準不健全、電(dian)芯一致性較差等問題，但(dan)隨著管理和技術方面掣肘的解決，梯(ti)次(ci)(ci)利用(yong)電(dian)池(chi)儲(chu)能行業前景(jing)廣闊。

動(dong)力電(dian)池回收再利用為“必修課”

為什么一(yi)定要(yao)妥善處理退(tui)役電(dian)池？中國科(ke)學院院士、清華大學教(jiao)授(shou)費維揚指出，退(tui)役電(dian)池的(de)現代化、規模化回(hui)收必須要(yao)提上日程了。尤其不能忽視(shi)的(de)是，隨意丟棄或(huo)野蠻拆解廢電(dian)池會對自然環境產生嚴重破壞(huai)。

從環境角度考(kao)慮，鋰(li)電池(chi)里含有多種不易自然分解的金屬(shu)(shu)元(yuan)素和(he)多種化學(xue)合(he)成(cheng)物，不妥(tuo)善(shan)處理容(rong)易造成(cheng)環境污染。據(ju)測算，如果隨意(yi)棄(qi)置(zhi)，一塊重約20克的手機電池(chi)就可以污染1平方(fang)公里的土(tu)(tu)地，且污染時間長達50年。相比之(zhi)下，動力電池(chi)更大(da)(da)、更重且含有大(da)(da)量(liang)的金屬(shu)(shu)化合(he)物和(he)磷化物，隨意(yi)棄(qi)置(zhi)將對土(tu)(tu)壤和(he)環境造成(cheng)巨(ju)大(da)(da)威(wei)脅。

例如，正極(ji)材料(liao)三元(yuan)、磷酸鐵(tie)鋰中的(de)銅、鎳、鈷、錳易與酸反應生(sheng)成(cheng)重金屬離子，同時(shi)鎳鈷錳、鎳鈷鋁在(zai)水系環境里(li)呈(cheng)現強堿性，會對水體和土壤造成(cheng)影響；電解液中的(de)六氟(fu)磷酸鋰具有腐(fu)蝕(shi)性，遇(yu)水或高溫能夠產生(sheng)有毒氣體氟(fu)化氫等，經皮(pi)膚、呼吸接(jie)觸對人體組織、粘膜和上呼吸道造成(cheng)刺激，對動(dong)植(zhi)物(wu)也有嚴重的(de)腐(fu)蝕(shi)。

從(cong)安全性角度來看，退役電池還(huan)有(you)部分剩余(yu)容量，處理不當容易(yi)引起爆(bao)炸、火災等嚴重安全事(shi)故。

另一方面，我(wo)國(guo)新(xin)(xin)能源汽(qi)車市(shi)場滲(shen)透率(lv)持(chi)續(xu)走高(gao)。數據顯示，截至(zhi)今年一季(ji)度末，我(wo)國(guo)新(xin)(xin)能源汽(qi)車累計推廣1033.4萬輛，全(quan)球市(shi)場份額提升(sheng)至(zhi)65%的(de)新(xin)(xin)高(gao)。新(xin)(xin)能源汽(qi)車保有量的(de)增加伴生著大(da)量退役電(dian)池(chi)處置(zhi)難題(ti)，同時還面臨動力(li)電(dian)池(chi)價值無法充分挖掘(jue)導致成本過高(gao)的(de)問(wen)題(ti)。相關數據顯示，2020年我(wo)國(guo)動力(li)電(dian)池(chi)退役量高(gao)達20萬噸，預計到(dao)(dao)2025年將達到(dao)(dao)80萬噸。數量如此(ci)龐大(da)的(de)退役動力(li)電(dian)池(chi)如果不能得(de)到(dao)(dao)妥(tuo)善處理，不僅(jin)會帶來一系(xi)列環境問(wen)題(ti)、安全(quan)問(wen)題(ti)，也(ye)會造(zao)成資源浪費。可見，動力(li)電(dian)池(chi)回(hui)收是新(xin)(xin)能源汽(qi)車持(chi)續(xu)發展(zhan)的(de)重要(yao)一環。

目前新能(neng)源乘(cheng)用車壽命(ming)(ming)在4-6年(nian)(nian)左右，無(wu)論是從電(dian)池壽命(ming)(ming)還是技術水平上(shang)判斷(duan)，2016-2019年(nian)(nian)間的(de)新能(neng)源汽車電(dian)池基本上(shang)面臨著退役(yi)的(de)問題。因此(ci)部(bu)分(fen)市場主流機構預測，“十四(si)五”期間，動力電(dian)池退役(yi)及回收將(jiang)迎(ying)來加速增長高(gao)潮期。

可見，無論從(cong)安全(quan)、環保還(huan)是(shi)從(cong)新(xin)能源汽車持續(xu)發展的(de)(de)角度來看，動力電池的(de)(de)回收(shou)利(li)用都是(shi)“必修課”。

梯次利(li)用電(dian)池儲能是趨勢

既(ji)然動力(li)電池回收再利用(yong)是“必修課”，那么，退役電池應去往何處呢？

中(zhong)國電力技術市場協(xie)會(hui)儲能設備技術專委會(hui)秘書長郭云高告訴《環境(jing)經濟(ji)》，“高值化、大規模梯次利用”是確保(bao)“必修(xiu)課”優秀的主要標志(zhi)。

事(shi)實上，動(dong)力電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)從車輛退(tui)(tui)役(yi)(yi)(yi)下來(lai)，還有(you)80%左右的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)剩余容量(liang)，具(ju)有(you)很高的(de)(de)再(zai)(zai)利(li)用(yong)價值。東方(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)子股份有(you)限公司(si)綜合能源(yuan)及工業(ye)互(hu)聯(lian)網(wang)產業(ye)負責人董(dong)文杰介(jie)紹，退(tui)(tui)役(yi)(yi)(yi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)再(zai)(zai)利(li)用(yong)的(de)(de)方(fang)式有(you)兩種：一種是(shi)梯(ti)次利(li)用(yong)，即通(tong)過修復、改裝或再(zai)(zai)制造(zao)等手(shou)段將退(tui)(tui)役(yi)(yi)(yi)動(dong)力電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)用(yong)于(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)網(wang)儲能、家(jia)庭(ting)儲能等對(dui)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學性能要求較低的(de)(de)領域；另一種是(shi)再(zai)(zai)生利(li)用(yong)，先通(tong)過化(hua)學、物理或生物手(shou)段拆解回收退(tui)(tui)役(yi)(yi)(yi)動(dong)力電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)中的(de)(de)可利(li)用(yong)資源(yuan)，主要為金屬，再(zai)(zai)將其用(yong)于(yu)粉末冶金等領域。

新型電力系(xi)統(tong)(tong)建(jian)設(she)的推進(jin)對儲能系(xi)統(tong)(tong)的調節能力提出越來越高(gao)的要求。梯(ti)次(ci)利(li)用(yong)(yong)電池(chi)儲能已(yi)被視為(wei)一種(zhong)具有(you)(you)成本效益且(qie)可持(chi)續(xu)的方案。隨(sui)著(zhu)新能源車成為(wei)民眾(zhong)出行(xing)更廣(guang)泛(fan)的選擇，預(yu)計(ji)未來將(jiang)有(you)(you)大(da)量廢舊動力電池(chi)可用(yong)(yong)。因(yin)此，儲能系(xi)統(tong)(tong)領域的梯(ti)次(ci)利(li)用(yong)(yong)有(you)(you)望成為(wei)行(xing)業發展趨勢。

與此同(tong)時，報廢(fei)電池的規(gui)(gui)范處置環節亟須可溯源(yuan)的退役(yi)動力電池大規(gui)(gui)模高(gao)值化利用場(chang)景。這些都需要梯次(ci)利用電池儲能產業(ye)的健(jian)康長遠發展作(zuo)為支撐(cheng)。

從國家層面上(shang)，我國動力電(dian)池(chi)(chi)回(hui)收管理早已(yi)提上(shang)日程。博萃循環(huan)科技有(you)限公(gong)司董事長兼(jian)CEO林曉(xiao)介紹(shao)，新修訂的《中華人民(min)共和(he)國固體廢物污染環(huan)境(jing)防(fang)治法(fa)》要求，車用動力電(dian)池(chi)(chi)的生產者按照規定以自建或委托(tuo)等方式建立與(yu)產品銷售量相匹配(pei)的廢舊產品回(hui)收體系。這(zhe)是國家首次從法(fa)律層面對動力電(dian)池(chi)(chi)回(hui)收進行規范。

值得一(yi)提的(de)是(shi)，國家能源局于2021年9月發布了(le)《新型儲能項目管理規(gui)范（暫行(xing)）》，對新建動力電池梯(ti)(ti)次(ci)利用儲能項目要求更(geng)新為，必須遵循全(quan)生命周期理念，建立電池一(yi)致性管理和溯(su)源系統，梯(ti)(ti)次(ci)利用電池均要取得相(xiang)應資質(zhi)機(ji)構出具的(de)安全(quan)評估報告。

據了(le)解(jie)，我國目前(qian)已初(chu)步形成了(le)動力電池的回(hui)收利用體系，探索(suo)出(chu)了(le)一些典型的應用場景。比如，在(zai)通信基站作(zuo)為備用電源，應用在(zai)快遞物流、送餐等低速換電車輛上，以及(ji)在(zai)發電側作(zuo)為儲能(neng)進(jin)行負(fu)荷調(diao)節、提高新能(neng)源消納等。

郭云高(gao)表示，電(dian)(dian)(dian)化(hua)學儲能(neng)(neng)的(de)調節(jie)周(zhou)期與風力、光(guang)伏(fu)發(fa)電(dian)(dian)(dian)等(deng)非(fei)水可再(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)(dian)(dian)的(de)波動周(zhou)期基本吻合(he)，且我(wo)國風光(guang)發(fa)電(dian)(dian)(dian)規劃規模足夠大，考慮到(dao)梯(ti)次(ci)利用(yong)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)儲能(neng)(neng)可同時服務電(dian)(dian)(dian)動車(che)成(cheng)本顯著(zhu)降低、新型電(dian)(dian)(dian)力系統(tong)建(jian)設和(he)無(wu)廢城市(shi)建(jian)設的(de)綜合(he)效益，雙碳目標(biao)背景(jing)下，用(yong)戶側分(fen)布式(shi)梯(ti)次(ci)利用(yong)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)儲能(neng)(neng)有望成(cheng)為行業發(fa)展趨勢。

技(ji)術(shu)和管理雙輪驅動解決安全性和經濟性問題

對(dui)于(yu)影(ying)響梯(ti)次(ci)利(li)用(yong)(yong)電池(chi)儲(chu)能(neng)產業(ye)(ye)發展的因素，多位(wei)業(ye)(ye)內(nei)人士指出，國內(nei)梯(ti)次(ci)利(li)用(yong)(yong)電池(chi)儲(chu)能(neng)行業(ye)(ye)已經進(jin)入推廣(guang)應用(yong)(yong)階段，最大(da)的障礙還是安全性(xing)問題，隨著行業(ye)(ye)應用(yong)(yong)經驗積累和相關技術進(jin)步，梯(ti)次(ci)利(li)用(yong)(yong)電池(chi)儲(chu)能(neng)安全性(xing)問題已得(de)到基本(ben)解決(jue)。

“我們的梯(ti)(ti)次(ci)利用(yong)電(dian)池(chi)(chi)儲(chu)(chu)能(neng)累計裝機量已經(jing)達到130MWh，安全性(xing)(xing)問題(ti)是(shi)生死問題(ti)，必(bi)須優先(xian)(xian)考(kao)慮，行(xing)業已經(jing)積累了(le)很多(duo)經(jing)驗。”煦達新能(neng)源(yuan)總經(jing)理(li)(li)李劍鐸(duo)表示，比(bi)如高效模(mo)組(zu)和電(dian)芯(xin)重組(zu)技(ji)術可以從源(yuan)頭上緩解電(dian)芯(xin)一(yi)(yi)致性(xing)(xing)問題(ti)，而組(zu)串式儲(chu)(chu)能(neng)變流技(ji)術則可以將電(dian)芯(xin)一(yi)(yi)致性(xing)(xing)問題(ti)由大范(fan)圍一(yi)(yi)致才行(xing)改為小范(fan)圍一(yi)(yi)致即(ji)可；比(bi)如杜絕(jue)熱穩定性(xing)(xing)較差的三元電(dian)池(chi)(chi)用(yong)于(yu)儲(chu)(chu)能(neng)及優先(xian)(xian)將梯(ti)(ti)次(ci)利用(yong)電(dian)池(chi)(chi)用(yong)于(yu)分布式能(neng)量型用(yong)戶(hu)側儲(chu)(chu)能(neng)等，就是(shi)通過管理(li)(li)手(shou)段(duan)解決梯(ti)(ti)次(ci)利用(yong)電(dian)池(chi)(chi)儲(chu)(chu)能(neng)的安全隱患。

郭云高認(ren)為，把梯次(ci)利用電(dian)池的(de)設(she)備(bei)故(gu)障概率等(deng)同于梯次(ci)利用電(dian)池儲能事(shi)故(gu)的(de)做法(fa)是錯誤的(de)，因(yin)為梯次(ci)利用電(dian)池故(gu)障與梯次(ci)利用電(dian)池儲能系(xi)(xi)統(tong)事(shi)故(gu)之間沒有必然關系(xi)(xi)，系(xi)(xi)統(tong)冗余設(she)計(ji)和故(gu)障監(jian)測切除完全可以(yi)有效(xiao)地(di)避免局部設(she)備(bei)故(gu)障發展成系(xi)(xi)統(tong)事(shi)故(gu)。

李劍鐸補充(chong)到，即使國家(jia)能源局沒有要求，我們(men)的(de)梯次(ci)利(li)用(yong)電(dian)池儲能系統(tong)(tong)也會考慮冗余(yu)設計和電(dian)池在(zai)線監測系統(tong)(tong)，就是要死守不發生儲能系統(tong)(tong)事(shi)故的(de)紅線。

北理新源（佛山）信息科技有限公(gong)司研(yan)發總監楊永剛觀察，目前梯(ti)次(ci)利用電池(chi)儲能的(de)價(jia)格競(jing)爭(zheng)優勢逐漸顯現，市(shi)場新電芯價(jia)格為0.85元/瓦(wa)(wa)時(shi)，而回收退役電池(chi)價(jia)格為0.45元/瓦(wa)(wa)時(shi)，若能解決好(hao)驗(yan)貨、物(wu)流(liu)、倉(cang)儲、拆解、分容配組等成本，利潤空間可(ke)觀，初期投資成本要比新電池(chi)儲能低20%-30%。

分布式用(yong)戶側能量型儲能領域更適用(yong)

基于產業發展現(xian)狀(zhuang)，董文杰認為，現(xian)階段大容(rong)量功率型(xing)儲能(neng)最好采用新(xin)電(dian)池，而分布式用戶側(ce)能(neng)量型(xing)儲能(neng)適合應(ying)用梯(ti)次利用電(dian)池。

據了解(jie)，根據其(qi)(qi)布置(zhi)位(wei)置(zhi)，電(dian)化學儲(chu)能可分(fen)(fen)為發電(dian)側(ce)、電(dian)網側(ce)和用(yong)戶側(ce)儲(chu)能，根據其(qi)(qi)調節(jie)類型(xing)(xing)可分(fen)(fen)為功率型(xing)(xing)和能量(liang)型(xing)(xing)。分(fen)(fen)布式用(yong)戶側(ce)能量(liang)型(xing)(xing)儲(chu)能規模從幾(ji)千瓦時到幾(ji)十千瓦時，主要(yao)用(yong)于大(da)型(xing)(xing)工業(ye)(ye)用(yong)電(dian)企業(ye)(ye)、園區和商業(ye)(ye)用(yong)電(dian)企業(ye)(ye)，可承擔移峰填谷、容(rong)量(liang)管(guan)理(li)(li)、備用(yong)電(dian)源等(deng)能量(liang)型(xing)(xing)調節(jie)工作(zuo)，理(li)(li)論上也可參(can)與電(dian)力市場輔(fu)助(zhu)服務。

郭云高表(biao)示，儲(chu)能(neng)(neng)(neng)應優先(xian)(xian)布置在用(yong)(yong)戶(hu)側。這是因為，首先(xian)(xian)，用(yong)(yong)戶(hu)側儲(chu)能(neng)(neng)(neng)布置在負(fu)(fu)荷(he)中(zhong)心，其(qi)(qi)充(chong)電(dian)是利用(yong)(yong)電(dian)能(neng)(neng)(neng)輸(shu)送通道的(de)空(kong)閑將電(dian)能(neng)(neng)(neng)從發電(dian)側運送到負(fu)(fu)荷(he)中(zhong)心存儲(chu)起(qi)來，其(qi)(qi)就近放(fang)電(dian)則可(ke)緩解輸(shu)送通道的(de)擁堵；其(qi)(qi)次(ci)，用(yong)(yong)戶(hu)側儲(chu)能(neng)(neng)(neng)的(de)效能(neng)(neng)(neng)更大，可(ke)以根據需(xu)要(yao)作(zuo)為備用(yong)(yong)電(dian)源、需(xu)量管(guan)理(li)和移峰填谷(gu)的(de)手段；其(qi)(qi)三(san)，用(yong)(yong)戶(hu)側儲(chu)能(neng)(neng)(neng)可(ke)以根據其(qi)(qi)實際能(neng)(neng)(neng)力(li)對充(chong)放(fang)電(dian)曲線進行管(guan)理(li)。

業內(nei)專(zhuan)家(jia)認為，梯(ti)次利用(yong)(yong)電(dian)(dian)池儲能(neng)(neng)更適(shi)合應(ying)用(yong)(yong)于可以安全監(jian)測和風險管控(kong)的商(shang)用(yong)(yong)場景(jing)，如(ru)基站儲能(neng)(neng)、路燈儲能(neng)(neng)、低速電(dian)(dian)動車換電(dian)(dian)等(deng)場景(jing)，并在退役時可以合規回收。目前不(bu)具備應(ying)用(yong)(yong)梯(ti)次電(dian)(dian)池的個人場景(jing)，如(ru)充電(dian)(dian)寶、電(dian)(dian)動剃(ti)須刀等(deng)，雖然安全風險較小(xiao)，但回收時不(bu)能(neng)(neng)追溯跟蹤(zong)，環境風險很大。

業內專家提醒，梯(ti)次(ci)利用電(dian)(dian)池儲(chu)能(neng)(neng)應堅(jian)持(chi)三(san)大原則(ze)：首先是設(she)立(li)(li)電(dian)(dian)池準入(ru)制度，基于(yu)多(duo)級(ji)梯(ti)次(ci)應用原則(ze)，針對不同儲(chu)能(neng)(neng)系統(tong)設(she)立(li)(li)電(dian)(dian)池性(xing)能(neng)(neng)要求，確保項目在(zai)(zai)設(she)計、建設(she)時擁(yong)有一致性(xing)較好的電(dian)(dian)池；其(qi)次(ci)，確保電(dian)(dian)池來源去向可(ke)追溯(su)；最后是儲(chu)能(neng)(neng)系統(tong)要具備安(an)全(quan)(quan)監(jian)控能(neng)(neng)力，通過電(dian)(dian)芯級(ji)別(bie)的實時監(jian)控和數據采集，形成儲(chu)能(neng)(neng)系統(tong)全(quan)(quan)生命周期的大數據管理(li)，可(ke)融合電(dian)(dian)池健康度、安(an)全(quan)(quan)性(xing)能(neng)(neng)、一致性(xing)等評估算法模型(xing)，實現儲(chu)能(neng)(neng)系統(tong)的風險(xian)預警，在(zai)(zai)熱失控發生前提前解(jie)決，提升整體安(an)全(quan)(quan)水平。

是什么限制了市場規模和利潤空間(jian)？

李劍鐸表示，梯(ti)次儲(chu)(chu)能是一件利國利民大有可為(wei)的(de)事情，而(er)且隨著梯(ti)次儲(chu)(chu)能集成技術越來(lai)越成熟，梯(ti)次儲(chu)(chu)能產(chan)品已經(jing)真正開始量(liang)化推向市場了。

但是目(mu)前，梯(ti)(ti)次(ci)電(dian)池做儲能用的(de)項目(mu)市場(chang)份額仍(reng)不高。梯(ti)(ti)次(ci)產品的(de)市場(chang)和(he)利潤空間較小是多方面(mian)因素的(de)結(jie)果。

從源頭(tou)上(shang)來看，回(hui)收市(shi)場(chang)上(shang)，除有資(zi)質的回(hui)收企業(ye)，各種小的回(hui)收個體，以就近原則、現金交易、豐厚的介紹費等(deng)手段(duan)，吸收了大量的退役(yi)電池。另外信息獲取(qu)難、運輸成(cheng)本高、檢測(ce)評估不便、拆(chai)解重組技術不成(cheng)熟等(deng)因素也限制了市(shi)場(chang)規模和利潤空間。

楊永剛認為，目前(qian)大多數企業尚處(chu)在摸索階段，主要以布局為主，看重(zhong)的是(shi)未來的整體市場。