正在建設(shè)多元融合高彈性電網(wǎng)的國網(wǎng)浙江省電力有限公司，也開始關(guān)注退役動力電池。該公司結(jié)合電網(wǎng)側(cè)儲能建設(shè)，在動力電池梯次利用上逐步展開相關(guān)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(yùn)全省首個梯次電池利用儲能項(xiàng)目。
以技術(shù)手段修復(fù)退役動力電池，為大規(guī)模應(yīng)用鋪路
公安部最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2020年年底，全國新能源汽車保有量達(dá)到492萬輛，比2015年年末增長745%。在國家高度重視環(huán)境保護(hù)的背景下，新能源汽車引領(lǐng)的清潔低碳出行日益成為一種風(fēng)尚。
2013年以來，國家部委和地方政府部門相繼推出購置補(bǔ)貼等激勵政策，推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。但這也帶來了新的問題——退役動力電池如何處理?根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定，動力電池容量衰減至額定容量的80%以下，就會被強(qiáng)制回收。
大規(guī)模退役電池如果處置不當(dāng)，將造成環(huán)境污染和安全隱患。研究表明，一塊20克重的手機(jī)電池就可以污染1平方千米的土地長達(dá)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(wǎng)企業(yè)在退役動力電池梯次利用的領(lǐng)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(xué)儲能面臨安全和高成本雙重考驗(yàn)，電池的梯次利用或可為這一問題提供新的解決方案。”國網(wǎng)浙江電動汽車服務(wù)有限公司總經(jīng)理陳楓說。在國網(wǎng)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(guān)于建立全省電動汽車動力電池梯次利用與大規(guī)模儲能的業(yè)務(wù)體系和工作體系的建議》，希望企業(yè)考慮電動汽車退役電池梯次利用于電網(wǎng)側(cè)儲能項(xiàng)目的可能性，并通過建立規(guī)范的業(yè)務(wù)體系和工作體系縱深推進(jìn)這項(xiàng)工作。
浙江電力科學(xué)研究院互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(jīng)過測試、篩選、重組等環(huán)節(jié)，它們?nèi)跃邆湓诘退匐妱榆嚒溆秒姵?、電力儲能等領(lǐng)域“發(fā)揮余熱”的能力，從而達(dá)到梯次利用效果。“如果每年退役的動力電池中有70%可實(shí)現(xiàn)梯次利用，將是一個非常可觀的規(guī)模。”他說。
但這一設(shè)想要進(jìn)入實(shí)操環(huán)節(jié)，并沒有那么簡單。技術(shù)問題是首先要解決的。受電池規(guī)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(nèi)阻、電壓等方面所表現(xiàn)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(guān)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(tài)，才能進(jìn)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(hù)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(hù)板、消除硫化、進(jìn)行電壓平衡修復(fù)等，使電池符合梯次利用標(biāo)準(zhǔn)。
雖有諸多難點(diǎn)，但市場對電池梯次利用的價值認(rèn)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(yè)均在動力電池回收利用領(lǐng)域有所布局。國網(wǎng)浙江電力也在開展通過技術(shù)手段修復(fù)退役動力電池研究。“我們目前已經(jīng)掌握了比較成熟的技術(shù)，通過重新植入芯片等技術(shù)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(nèi)部分新能源乘用車企已具備獨(dú)立回收利用電池的能力，通過檢測、修復(fù)等環(huán)節(jié)，使回收電池規(guī)格、狀態(tài)表現(xiàn)出較好的一致性，并通過技術(shù)服務(wù)等延伸服務(wù)解決梯次電池利用技術(shù)難題。隨著更多企業(yè)開展這項(xiàng)業(yè)務(wù)，梯次電池缺乏一致性的難題有望通過企業(yè)之間的合作解決，形成回收和檢測、修復(fù)閉環(huán)。未來，隨著國內(nèi)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(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)進(jìn)入市場，為大規(guī)模應(yīng)用鋪平道路。
梯次電池用于儲能業(yè)務(wù)經(jīng)濟(jì)性較好，有助降低儲能成本
近年來，風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源發(fā)電發(fā)展迅猛。國網(wǎng)浙江電力統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2020年年底，浙江新能源發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)1943萬千瓦，占發(fā)電總裝機(jī)的19%，比“十二五”末增長424%;全省并網(wǎng)運(yùn)行的分布式光伏項(xiàng)目已超23萬個，總?cè)萘客黄?000萬千瓦，光伏發(fā)電已超過水電成為浙江電網(wǎng)第二大電源。為減輕新能源發(fā)電間歇性、波動性對電網(wǎng)安全運(yùn)行的影響，國網(wǎng)浙江電力積極發(fā)展包括電化學(xué)儲能在內(nèi)的儲能業(yè)務(wù)，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(xué)儲能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
在電網(wǎng)側(cè)，電化學(xué)儲能尚處于起步階段，盈利模式不明顯，效益難以準(zhǔn)確評估。數(shù)據(jù)顯示，利用全新電池建設(shè)的儲能系統(tǒng)成本約為8000萬元/萬千瓦，相比常規(guī)電網(wǎng)基建投資而言經(jīng)濟(jì)性不足。而在用戶側(cè)，儲能在現(xiàn)有造價和峰谷分時電價政策下，經(jīng)濟(jì)效益也不明顯，無法大規(guī)模推廣應(yīng)用。
在此背景下，國網(wǎng)浙江電力將目光轉(zhuǎn)向退役的動力電池。如果峰谷分時電價差進(jìn)一步拉大，并且各方聯(lián)合探索分?jǐn)傠姵靥荽卫贸杀镜臋C(jī)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(yōu)勢或?qū)⑦M(jìn)一步顯現(xiàn)。浙江省發(fā)改委近期公布了浙江電網(wǎng)2020～2022年輸配電價和銷售電價，提出進(jìn)一步降低谷段電價，適度拉大峰谷價差，充分發(fā)揮峰谷電價移峰填谷作用，鼓勵儲能等產(chǎn)業(yè)發(fā)展。這對儲能行業(yè)及梯次電池應(yīng)用釋放了積極信號。
目前，市場各方正探索共同分擔(dān)電池梯次利用成本的機(jī)制。2020年11月，杭州鐵塔公司與杭州供電公司下屬杭州凱達(dá)電力建設(shè)公司聯(lián)合開展杭州白馬坑5G通信基站儲能系統(tǒng)改造，借助電池梯次利用增加儲能容量。項(xiàng)目改造完成后，凱達(dá)電力建設(shè)公司以能源供應(yīng)商身份向鐵塔公司收取能源費(fèi)和服務(wù)費(fèi);以能源聚合商身份參與電力需求側(cè)響應(yīng)所獲得的國家及地方補(bǔ)助，由該公司與鐵塔公司分成;雙方共同承擔(dān)前期投資成本，后期共同獲取相關(guān)收益。
“梯次電池利用于基站儲能系統(tǒng)以后，電費(fèi)更便宜，而且增加了基站備用電源時長，安全性、穩(wěn)定性大大提升。”中國移動杭州分公司相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。
杭州供電公司相關(guān)負(fù)責(zé)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(dá)到采用新電池的90%，為供電公司與鐵塔公司、通信運(yùn)營商合作開展梯次電池利用創(chuàng)造了良好條件。
目前，在5G、電網(wǎng)側(cè)儲能等領(lǐng)域，梯次電池利用已經(jīng)開始實(shí)踐，并展現(xiàn)出較好前景。未來，隨著我國儲能市場需求進(jìn)一步增大，動力電池梯次利用或?qū)⒂瓉砹紮C(jī)。
電網(wǎng)企業(yè)探索梯次電池試點(diǎn)應(yīng)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(shù)字在2025年將超過73萬噸。每年數(shù)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(yè)”的需求。因此，大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)、輔助服務(wù)、電力輸配、5G通信基站儲能應(yīng)用等，均因具有規(guī)?；锰卣鞫蔀槭袌鲫P(guān)注的重點(diǎn)，其中包括千瓦級戶用儲能產(chǎn)品、十千瓦至百千瓦級的光儲微網(wǎng)、電動汽車充電站儲能系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心備用電源及兆瓦級大型儲能電站。
對梯次電池供應(yīng)商來說，電網(wǎng)企業(yè)是電池梯次利用可發(fā)掘的重要客戶。2019年，國家電網(wǎng)有限公司出臺相關(guān)文件，提出通過輸配電價疏導(dǎo)機(jī)制，將儲能作為改善新能源并網(wǎng)特性、平滑新能源出力的必要技術(shù)措施。國網(wǎng)浙江電力在2020年提出建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)形態(tài)下多元融合高彈性電網(wǎng)，探索電網(wǎng)側(cè)儲能項(xiàng)目及源網(wǎng)、網(wǎng)荷合作儲能項(xiàng)目建設(shè)，推動電網(wǎng)削峰填谷，提升電網(wǎng)運(yùn)行效率。
近年來，國網(wǎng)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(xiàng)目，并積極探索梯次電池利用，尋求以更低成本推動電網(wǎng)側(cè)儲能發(fā)展。
目前，梯次電池已經(jīng)在電網(wǎng)側(cè)試點(diǎn)應(yīng)用。2018年3月，長深高速南京六合服務(wù)區(qū)投用的新充電車位均采用梯次電池，實(shí)現(xiàn)光伏-儲能-充電樁的應(yīng)用。2018年8月，廣州將梯次電池應(yīng)用于微電網(wǎng)儲能，提高了資源利用效率。2021年3月，國網(wǎng)浙江電力首個梯次電池利用儲能項(xiàng)目計劃投運(yùn)。相關(guān)數(shù)據(jù)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(jīng)濟(jì)優(yōu)勢非常明顯。
對電網(wǎng)企業(yè)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(wǎng)浙江電力致力探索喚醒用戶側(cè)沉睡資源，建設(shè)百萬千瓦級的可中斷負(fù)荷資源池。與通信運(yùn)營商、鐵塔公司聯(lián)合開展儲能改造后，國網(wǎng)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(tǒng)，構(gòu)建起龐大的分布式資源池。這對今后更好地開展需求側(cè)響應(yīng)、提升電網(wǎng)彈性具有重要意義。
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