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杭州余杭區供電公司員工對梯次電池儲能系統開展維護。雒震 攝

在淳安縣下姜村，充電樁進山村讓人們駕駛新能源汽車出行更方便。蔣哲峰 攝
 

　　近年來，新能源汽車蓬勃發展，車輛退役高峰也隨之到來，退役動力電池梯次利用越來越被相關行業重視。作為新能源汽車產業“最后一公里”的退役動力電池回收及梯次利用，成為行業普遍認可的藍海。

 

　　正在建設多元融合高彈性電網的國網浙江省電力有限公司，也開始關注退役動力電池。該公司結合電網側儲能建設，在動力電池梯次利用上逐步展開相關探索，已與杭州鐵塔公司合作開展5G通信基站儲能改造，并計劃于今年3月投運全省首個梯次電池利用儲能項目。

 

　　以技術手段修復退役動力電池，為大規模應用鋪路

 

　　公安部最新統計數據顯示，截至2020年年底，全國新能源汽車保有量達到492萬輛，比2015年年末增長745%。在國家高度重視環境保護的背景下，新能源汽車引領的清潔低碳出行日益成為一種風尚。

 

　　2013年以來，國家部委和地方政府部門相繼推出購置補貼等激勵政策，推動新能源汽車產業快速發展。但這也帶來了新的問題——退役動力電池如何處理？根據國家相關規定，動力電池容量衰減至額定容量的80%以下，就會被強制回收。

 

　　大規模退役電池如果處置不當，將造成環境污染和安全隱患。研究表明，一塊20克重的手機電池就可以污染1平方千米的土地長達50年。因此，動力電池回收和梯次利用問題越來越受到社會重視。

 

　　電網企業在退役動力電池梯次利用的領域能有何作為？“越來越多的退役動力電池需要找到合理的處理方案，而電化學儲能面臨安全和高成本雙重考驗，電池的梯次利用或可為這一問題提供新的解決方案。”國網浙江電動汽車服務有限公司總經理陳楓說。在國網浙江電力職代會暨2021年工作會議上，他作為職工代表提交了《關于建立全省電動汽車動力電池梯次利用與大規模儲能的業務體系和工作體系的建議》，希望企業考慮電動汽車退役電池梯次利用于電網側儲能項目的可能性，并通過建立規范的業務體系和工作體系縱深推進這項工作。

 

　　浙江電力科學研究院互聯網技術中心專職汪科介紹，理論上，從新能源汽車上退役的動力電池還有不足20%的電池容量。經過測試、篩選、重組等環節，它們仍具備在低速電動車、備用電池、電力儲能等領域“發揮余熱”的能力，從而達到梯次利用效果。“如果每年退役的動力電池中有70%可實現梯次利用，將是一個非常可觀的規模。”他說。

 

　　但這一設想要進入實操環節，并沒有那么簡單。技術問題是首先要解決的。受電池規格、型號、使用情況等多方面因素影響，退役的動力電池往往缺乏一致性。動力電池在容量、內阻、電壓等方面所表現出的不一致問題，成為阻礙梯次利用的主要難題。

 

　　解決一致性問題，關鍵是做好電池檢測。只有正確判斷退役電池電芯或模組的工作狀態，才能進行相匹配的梯次利用。以目前市面上普遍使用的鋰電池為例，回收后，廠家使用容量檢測儀來測量電池的容量，在25攝氏度的條件下，通過恒定電流放電至保護電壓，以放電時間和放電電流來測算電池容量。廠家為檢測出問題的電池更換保護板、消除硫化、進行電壓平衡修復等，使電池符合梯次利用標準。

 

　　雖有諸多難點，但市場對電池梯次利用的價值認同和探索熱情并沒有受影響。近年來，比亞迪、寧德時代、中航鋰電等一批動力電池及上下游企業均在動力電池回收利用領域有所布局。國網浙江電力也在開展通過技術手段修復退役動力電池研究。“我們目前已經掌握了比較成熟的技術，通過重新植入芯片等技術手段來解決退役動力電池的安全性、不一致性難題。”陳楓說。

 

　　目前，國內部分新能源乘用車企已具備獨立回收利用電池的能力，通過檢測、修復等環節，使回收電池規格、狀態表現出較好的一致性，并通過技術服務等延伸服務解決梯次電池利用技術難題。隨著更多企業開展這項業務，梯次電池缺乏一致性的難題有望通過企業之間的合作解決，形成回收和檢測、修復閉環。未來，隨著國內電池梯次利用政策逐漸完善，退役動力電池最終將以符合技術規范標準的狀態進入市場，為大規模應用鋪平道路。

 

　　梯次電池用于儲能業務經濟性較好，有助降低儲能成本

 

　　近年來，風電、光伏發電等新能源發電發展迅猛。國網浙江電力統計數據顯示，截至2020年年底，浙江新能源發電裝機容量達1943萬千瓦，占發電總裝機的19%，比“十二五”末增長424%；全省并網運行的分布式光伏項目已超23萬個，總容量突破1000萬千瓦，光伏發電已超過水電成為浙江電網第二大電源。為減輕新能源發電間歇性、波動性對電網安全運行的影響，國網浙江電力積極發展包括電化學儲能在內的儲能業務，助力削峰填谷和新能源電量全消納。然而，高成本問題一直制約著電化學儲能產業的快速發展。

 

　　在電網側，電化學儲能尚處于起步階段，盈利模式不明顯，效益難以準確評估。數據顯示，利用全新電池建設的儲能系統成本約為8000萬元/萬千瓦，相比常規電網基建投資而言經濟性不足。而在用戶側，儲能在現有造價和峰谷分時電價政策下，經濟效益也不明顯，無法大規模推廣應用。

 

　　在此背景下，國網浙江電力將目光轉向退役的動力電池。如果峰谷分時電價差進一步拉大，并且各方聯合探索分攤電池梯次利用成本的機制，那么較全新電池而言，電池梯次利用在降低儲能投資成本上的優勢或將進一步顯現。浙江省發改委近期公布了浙江電網2020～2022年輸配電價和銷售電價，提出進一步降低谷段電價，適度拉大峰谷價差，充分發揮峰谷電價移峰填谷作用，鼓勵儲能等產業發展。這對儲能行業及梯次電池應用釋放了積極信號。

 

　　目前，市場各方正探索共同分擔電池梯次利用成本的機制。2020年11月，杭州鐵塔公司與杭州供電公司下屬杭州凱達電力建設公司聯合開展杭州白馬坑5G通信基站儲能系統改造，借助電池梯次利用增加儲能容量。項目改造完成后，凱達電力建設公司以能源供應商身份向鐵塔公司收取能源費和服務費；以能源聚合商身份參與電力需求側響應所獲得的國家及地方補助，由該公司與鐵塔公司分成；雙方共同承擔前期投資成本，后期共同獲取相關收益。

 

　　“梯次電池利用于基站儲能系統以后，電費更便宜，而且增加了基站備用電源時長，安全性、穩定性大大提升。”中國移動杭州分公司相關負責人表示。

 

　　杭州供電公司相關負責人介紹，目前，電池梯次利用改造的通信基站成本已降至8.5萬元/每基，不到采用新電池成本的70%，效能卻可以達到采用新電池的90%，為供電公司與鐵塔公司、通信運營商合作開展梯次電池利用創造了良好條件。

 

　　目前，在5G、電網側儲能等領域，梯次電池利用已經開始實踐，并展現出較好前景。未來，隨著我國儲能市場需求進一步增大，動力電池梯次利用或將迎來良機。

 

　　電網企業探索梯次電池試點應用，聚合更多資源

 

　　前不久，有媒體公開報道，2020年，我國迎來首個動力電池退役高峰，年退役電池超過20萬噸。這一數字在2025年將超過73萬噸。每年數十萬噸的退役電池，依靠零散利用很難全部消化，難以滿足電池“下崗再就業”的需求。因此，大規模可再生能源并網、輔助服務、電力輸配、5G通信基站儲能應用等，均因具有規模化利用特征而成為市場關注的重點，其中包括千瓦級戶用儲能產品、十千瓦至百千瓦級的光儲微網、電動汽車充電站儲能系統、數據中心備用電源及兆瓦級大型儲能電站。

 

　　對梯次電池供應商來說，電網企業是電池梯次利用可發掘的重要客戶。2019年，國家電網有限公司出臺相關文件，提出通過輸配電價疏導機制，將儲能作為改善新能源并網特性、平滑新能源出力的必要技術措施。國網浙江電力在2020年提出建設能源互聯網形態下多元融合高彈性電網，探索電網側儲能項目及源網、網荷合作儲能項目建設，推動電網削峰填谷，提升電網運行效率。

 

　　近年來，國網浙江電力已相繼建成杭州10千伏移動儲能電站、金華35千伏備用電源等儲能項目，并積極探索梯次電池利用，尋求以更低成本推動電網側儲能發展。

 

　　目前，梯次電池已經在電網側試點應用。2018年3月，長深高速南京六合服務區投用的新充電車位均采用梯次電池，實現光伏-儲能-充電樁的應用。2018年8月，廣州將梯次電池應用于微電網儲能，提高了資源利用效率。2021年3月，國網浙江電力首個梯次電池利用儲能項目計劃投運。相關數據顯示，梯次利用儲能成本已下探至0.6～1元/瓦時，相較于新電池1.3～2元/瓦時的儲能成本，經濟優勢非常明顯。

 

　　對電網企業而言，梯次電池利用的價值不僅在于顯著降低儲能成本。2020年以來，國網浙江電力致力探索喚醒用戶側沉睡資源，建設百萬千瓦級的可中斷負荷資源池。與通信運營商、鐵塔公司聯合開展儲能改造后，國網浙江電力將成為新的綜合能源聚合商，利用通信基站的儲能系統，構建起龐大的分布式資源池。這對今后更好地開展需求側響應、提升電網彈性具有重要意義。