劉道坦:電動汽車電池梯次利用技術上可行
環境和資源問題推動我們利用新能源基礎
截止2015年底,我國光伏累計裝機容量4318萬千瓦,風電1.29億千瓦,均世界第一。可再生能源發電不連續、不穩定、不可控,棄風、棄光嚴重,2015年全國棄光率約10%,平均棄風率15%。電池儲能是解決可再生能源發電不持續、不穩定、不可控性的主要方面。儲能技術應用貫穿電力系統各個環節,是智能電網及微網的關鍵支持技術。動力電池梯次利用的意義在于從電池原材料—電池—電池系統—汽車應用—二次利用—資源回收—電池原材料,可以降低電池成本。動力蓄電池梯次利用相關的政府政策,2012年國務院出臺相關的文件,地方也出臺相關的措施。
國內外相關研究及應用方面
1996年,USABC資助ANL開展電動汽車電池二次利用技術研究。2002年,SNL及DOE資助Sentech公司開展電動汽車動力電池二次利用技術研究。2003年,SNL完成《Technical and Economic Feasibility of Applying Used EV Batteries in Stationary Applications》報告。目前受制于電池技術,電動汽車市場小,研究側重于理論研究及經濟性分析,無實質成果和應用。2009年日本東芝提出對SCIB電池進行二次利用。2013年之后,國內眾多動力電池企業、電動汽車企業及等積極開展動力電池梯次利用基礎研究。電動汽車市場化快速發展,動力電池的梯次利用有了“現實需求”,研發及應用逐漸增多。
電動汽車的梯次利用要考慮到電動汽車的復雜性。首先,設計與制造工藝多樣,高效率電池高能量密度電池成組形式多樣,應用車型使用工況多樣,生產日期服役時間多樣。退役汽車電池系統組件綜合梯次利用,包括電池、電子器件、結構件;多結構層次梯次利用包括電池系統、電池組、電池模塊、電池單體。技術路線方面,退役動力電池的檢測、重組、集成應用。梯次利用應用包括移動應用、并網應用和離網應用等。檢測流程方面,有預處理、基本性狀全檢、關鍵性能全檢、分組抽檢等。我從2012年參與一些項目,也接觸包括2008年奧運會電動大巴的電池和E6電動汽車及K9大巴等電池。
工程示范應用方面
國網建有30KW/1MWh梯次利用錳酸鋰電池儲能系統和250KW/1MWh梯次利用磷酸鐵鋰電池儲能系統。前者主要作用是低谷儲電,調節變壓器的輸出功率,穩定節點電壓水平,避免高峰負荷時段的變壓器過載,并且在電網失電情況下,可由移動式儲能裝置帶動用戶負荷離網運行。后者主要用于接納可再生能源發電,跟蹤計劃出力等。
總結一下,我們要關注幾個方面。技術性可行性方面包括老化程度、后期衰退、安全性、可靠性,這些涉及到老化、失效機理,后續壽命,安全性、可靠性檢測、分級篩選技術、工況測試,重組與管理技術等方面,目前標準還是缺失的。經濟可行性方面,包括舊電池成本計運輸/檢測、重組成本,新電池成本的快速降低,其他低成本的競爭性儲能技術,再利用的收益,需要快速檢測/分選/成本技術,選擇效益更好的再利用場景,電池系統組件綜合再利用,電池物盡其用等。市場方面,所有權復雜、電池殘值、風險責任、電力市場,需要政府支撐與扶持,產業界積極應用。
總的來講,電動汽車動力電池梯次利用技術上總體可行。動力電池梯次利用的經濟性隨著儲能市場的發展及電池梯次利用規?;膽?,將逐漸顯現。動力電池技術進步、性能的提高利于電池梯次利用。電動汽車電池相關標準化有助于其梯次利用。梯次利用需要進一步完善。
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