动力电池回收与储能商业模式探析

作者: | 发布日期: 2017 年 08 月 30 日 12:02 | 分类: 产业资讯

8月是动力电池产业热血沸腾的一月,下图关于动力电池的三项国家标准公布之后,在业内掀起了热烈讨论。

三项动力电池国家标准初步规范了动力电池的尺寸、回收的标准与流程以及编号方案,动力电池梯次利用是储能行业发展的重要推动力,新标准对于储能行业绝对是利好的,在此储能行业就待临门一脚破关之时,更是让储能春风吹满地。从去年开始,储能大势就一直被看好,无论是市场规模,还是产品对于能源生态圈的价值,业内都给予了十分清晰的肯定。但行业的发展绝对是曲折前行的过程,笔者针对目前国内储能行业的发展现状做了相关探讨。

 

规范标准框架大,有待进一步细化

国家政策的出台与细化不是一蹴而就的,在大方向的把控上需要实时根据市场大环境与技术阶段进行细分规范。上述出台的动力电池三项标准,现有标准细化到了尺寸、使用材料、余能检测,标准是动力电池标准化生产以及回收策略的第一步,从根本上对动力电池的尺寸规格进行了标注,但从梯次利用的角度上来讲,现有标准对于动力电池回收是不够的,下图展示了动力电池梯次利用中须知的六项信息。

我们知道,一个电池包,是由多个电芯经过串并联组合而成,那么什么样的电芯可以被使用在同一个电池包中呢?下表标明了现阶段技术手段下,不同容量状况的动力电池可以如何运用的情况。

但有些问题需要注明:

  • 此处的容量是指,动力电池从电动汽车上被淘汰下来后的容量,这一指标在动力电池被回收时就会检测。这个指标要对比该电芯的初始容量,目前技术来看,SOC(电荷状态)高于80%的,可以被继续利用在电动汽车上,SOC低于80%高于60%的,可以经过检测后被梯次利用,低于60%的可直接拆解再利用。
  • 不同容量的动力电池可以并联,但是在相同能量密度的前提下,此处的能量密度是指新电池的能量密度,即在电池刚出厂,处于100%电荷状态时的能量密度,换句话说,这要求电芯的型号基本统一,初始能量密度相差过远的电芯,就算在被梯次利用时能量密度恰巧相似,也无法同时并联使用。

符合上述标准就可以直接梯次利用了吗?答案是:NO。

各个厂家生产的电芯的制程与材料不会完全相同(如下图所示),所以就算电芯的容量一样,放电曲线也会有差异,强行组成在一个电池包中,会出现cell unbalance,久而久之,电池寿命会减少。

此外,因此动力电池在被梯次利用在储能设备中时,BMS会首先检测到电池包中首先到达放电临界点的电芯,此时整个储能系统就会停止,然而事实上还有很多个电芯的放电情况并没有达到BMS设置临界点,还可以继续放电却被迫停止,造成了能量的损失的同时还降低了储能设备的工作效率。因此充放电倍率这一指标也十分重要。(电芯的放电曲线的影响因素不仅仅包括充放电倍率,还包括上述提到的制程与材料,但充放电倍率影响最大。)因此,在标准推出的余能检测标准流程后,还应加入两项检测,即电荷状态计算与充放电倍率。

以上可知,动力电池的梯次回收并利用在一个储能设备中至少需要满足以下条件:

  • 电芯尺寸相同
  • 电极材料相同
  • 电芯容量相似或能量密度相同
  • 充放电倍率相似

我们说“相似”是指,该指标可能不需要严格一致,但需要规范在某一个范围内。具体范围需要进一步的技术考究。

动力电池在电动汽车上,2-3天才充一次电,而储能设备里,基本每天都要循环至少一次,这对电芯的相关性能也有更高的要求,但目前看来,仅要求同时满足上述四个指标,目前看来都是比较困难的。而且,每辆车的行驶状况不同,导致电池的容量、内阻等无法一致,且储能系统和汽车动力系统电芯数量不是一个数量级,筛选工作繁重巨大。

不同电池厂家的电池有差别,同一电池在不同整车上运用后也有差别。在此基础上,笔者认为主要的解决方案是组串分布式,只串联不并联,如果一辆车上的电池全部退下来,其电芯的容量统一性还是不错的,以一辆车上拆下来的一套退役动力电池作为一个基本的储能单元电池组,然后配上一台中小功率的PCS,加上合适的监控单元构成一个基本的储能单元,再并联在一起,构成一个功率不等的中大型储能功率系统。

组串分布式要求同一整车厂的退役电池统一回收使用,因此,为方便回收,提升动力电池的梯次利用率,要先明晰动力电池回收的路线问题。

根据国家号召的锂电池“谁出售、谁回收”方针,如上图所示,由电池厂与整车厂回收电池是目前最具可能性的一条方案,但这条回收路线还有很多局限性与可能性,下面将进行具体分析:

电动汽车的动力电池不论是体积还是重量都很大,退役的动力电池要做到“回归祖籍”目前较难实现,回收过程中要支出大量人力财力,因此退役电池梯次利用应就地消耗——目前,越来越多专业回收锂电池的公司出现,电池厂或整车厂可与这类厂家合作,将动力电池回收业务外包给这类厂家,指定品牌下4S店将从车主那回收的动力电池统一送往当地电池回收厂,进行相关的回收检测流程,SOC(电荷状态)高于60%的再出售给当地储能企业进行梯次利用,低于60%的进行分解再利用。通过梯次利用检测的电池可销售给当地储能厂家亦或是低速电动车厂家。

事实上,政策号召的“谁出售、谁回收”方针要求企业做到的是,产业链条中的主要环节要积极加入到电池回收的布局中来,负起回收责任。就目前市场情况而言,并非每个企业都有完整产业链、有完全自主回收能力与再次利用(二次销售)布局,没有布局或布局不完整的企业可以使用上述的外包策略,一则保证切实参与到电池回收环节中,二则可通过售卖退役电动电池实现盈利。

目前市场上这样的模式已经存在,许多电池回收厂甚至是储能厂家积极主动寻找电池厂或整车厂进行合作,预定其即将退役的动力电池进行回收。未来动力电池的梯次利用带来的影响绝不仅仅波及到储能行业,机会总是青睐有远见的人!EnergyTrend将持续关注相关信息。

 

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