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动力电池梯次利用产业链尚未形成

2019-08-23 10:58:44 百人会课题组

据权威部门统计,截至2019年6月底,全国新能源汽车保有量达344万辆;今年1-7月,我国新能源汽车累计产销70.1万辆和69.9万辆,同比增长39.1%和40.9%。我国新能源汽车产销量连续多年高速增长,保持全球第一。新能源汽车市场的快速增长,带动了动力电池装机量的增长,2015年,我国动力电池装机量为16GWh,到2018年就增长到57GWh,年复合增长率达到54%。按车用动力电池按5~8年的使用寿命测算,2014年投产上市的动力电池在2019年开始进入批量报废期,预计到2020年,我国退役动力电池量比2018年还将有较大提升,如何解决动力电池的回收利用问题显得愈发迫切。

近年我国积极鼓励退役动力电池梯次利用,相关政策对动力电池梯次利用的规划、指导、执行等方面均提出要求。同时,我国已初步建立了动力蓄电池回收利用标准体系并逐步完善。

1 梯次利用能够提升电池价值

动力电池应用在比汽车电能要求更低的场合,可缓解大量动力电池进入再生阶段的压力,充分发挥动力电池的容量价值,使动力电池的生命周期得到延长,称为梯次利用。

为防止梯次电池报废后不能进行有效回收,需要对动力电池进行全生命周期的有效监测,当退役电池梯次利用具有可盈利的商业模式时,可推进动力电池估值体系的建立并促进动力电池剩余价值的发挥。

研究发现,退役磷酸铁锂动力电池的安全性和循环性优于三元电池。退役磷酸铁锂电池的循环寿命一般可达2000-6000次,而退役三元电池的循环寿命仅为800-2000次;磷酸铁锂电池容量随循环次数的增多成缓慢衰减态势,三元电池则呈迅速衰减态势。

当前退役动力电池主要用于替换原有铅酸电池以及部分新锂电池,主要用于电力系统储能、通信基站备用电源、低速电动车等相关领域。退役磷酸铁锂电池相对铅酸电池在通信基站备用电源领域应用空间大。通信基站所使用的蓄电池一般要求备电时间不少于3h/天,具有一定安全性的退役磷酸铁锂电池符合技术要求。随着锂电池成本不断下降,同时具备能量密度更高、寿命更长、环境污染相对较小等特点,相对铅酸电池更具竞争力,而且梯次锂电池有进一步降低成本的空间。有关机构计算,2018年底,我国4G通信基站总数达到372万个,预计未来每年存量电池更换以及新建基站总共需要大约25-30GWh的电池电量。

2 锂电池有望成为低速电动车升级的替代选择

从全球储能市场累计装机规模来看,物理储能占比远多于化学储能,但由于锂电池成本和性能改进、电网现代化、全球可再生能源运动、政府政策激励等因素的推动作用,锂电池储能迅速发展。有关机构预测,2025年,中国化学储能市场规模将达到28.6GW,整个产业具有万亿级的市场潜力,其中锂电池将占据重要位置,为退役电池的应用提供了场景。

我国是低速电动汽车和电动自行车大国,在该领域锂电池相对铅酸蓄电池具有质量和能量密度等技术优势,相对新的锂电池又具有成本优势,有望成为低速电动车电池升级替代的选择之一。但由于前期大量低速电动车的生产使用未纳入机动车管理体系,导致目前该市场处于分散且不易监管的状态,近年来公安部、工信部等部委积极推动低速车市场整顿清理与规范化发展,待低速电动车市场规范后,梯次锂电池可在“合规化”、“锂电化”的低速电动车市场拥有一定空间。

3 梯次利用电池相对新电池有经济优势

目前,通信基站备电应用是最适合接纳退役动力电池的领域,据测算,梯次锂电池的总投入成本低于铅酸电池,提高梯次锂电池在通信基站中经济性的关键因素是控制梯次电池回收成本,并且提高梯次电池组的产品质量,包括提高循环寿命和降低维修次数等。

在电力系统的储能应用场景中,电网的削峰填谷最具市场经济性,已经可以实现无补贴的商业化推广,“十三五”期间在大型工业城市投资储能项目,则市场规模有望达到1500~2400 亿元。当然,若梯次电池采购价格过高、梯次电池品质较差、或在某些高频、运行时间长的场景下使用,梯次电池的年均成本将会上升,经济性也将下降。

4 动力电池梯次利用产业开始向商业化应用转变

当前,我国动力电池梯次利用产业已处于由示范工程向商业化应用的转变阶段。梯次利用产业链上下游主要参与主体包括动力电池生产企业、电动汽车生产企业、第三方梯次利用企业和终端应用企业,如比克电池、中航锂电、北汽新能源、巴特瑞、国家电网和中国铁塔等。如卖电池、卖服务、以租代售等梯次利用产业的不同商业模式也在探索中。随着我国退役动力电池市场规模的进一步扩大,梯次利用锂电池行业所蕴藏的商业机遇将进一步显现,新产品、新技术和新商业模式也将持续更新。

5 动力电池梯次利用产业存在的问题

政策法规和标准不完善

一是梯次利用企业准入条件不清晰,因为没有相关法规明确规定梯次利用企业的准入条件,导致市场缺乏规范性,梯次利用电池存在不规范使用现象。车用动力电池在电动汽车上的退役标准也不清晰,虽然行业普遍认为动力电池容量衰减至初始容量的80%时就不适合在电动汽车上继续使用,但国家并没有出台明确的动力电池退役标准,导致梯次利用电池品质的差异,降低梯次电池系统的质量,提高了使用成本。

关键技术待突破

目前,我国在废旧车用动力电池的一致性评估、动力电池拆解技术、电池成组连接技术、残余寿命模型、安全性能指标评价等方面的技术扔不成熟,难以有效实现动力电池梯次利用的快速发展。另外,在电池的梯次利用领域面临的电池管理系统的设计比电动汽车领域更为复杂,组成梯次利用电池系统的退役电池模组的规格、生产厂家、使用寿命以及健康状况均不相同,因此如何有效管理,实现电池系统安全、稳定和可靠是一项非常复杂的工作。

共生共赢的产业链还未形成

我国动力电池回收再利用产业链可分为生产环节、梯次利用环节和再生环节,目前三个环节相对孤立,没有建立起协同。生产环节不够重视有利于回收利用的标准化电池研发设计,梯次利用环节不够重视梯次利用后电池的有序回收,各环节的信息数据未能共享,增加了梯次利用电池组的难度。完善相关法规标准,加强监管,加大技术和装备科研支持力度,扩大动力电池梯次利用规模,创新梯次利用盈利模式,是我们今后需要加强的工作。




责任编辑: 李颖

标签: 动力电池 梯次利用 产业链

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