鋰電池的梯次利用能應(yīng)用于儲(chǔ)能電站嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-06-21 14:50
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據(jù)中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊消息：5月22日，江蘇常能新能源科技有限公司的鋰電池梯次儲(chǔ)能電站在武進(jìn)國(guó)家高新區(qū)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園落成并交付使用。該電站使用電動(dòng)汽車(chē)更新下來(lái)的舊鋰電池儲(chǔ)能，是江蘇省首家鋰電池梯次利用儲(chǔ)能電站，采用合同能源管理方式運(yùn)營(yíng)。該電站全部建成后，總?cè)萘窟_(dá)10MW，因江蘇省工業(yè)用電峰谷電價(jià)價(jià)差大，峰時(shí)電價(jià)1.1元/千瓦時(shí)，谷時(shí)電價(jià)0.3元/千瓦時(shí)，儲(chǔ)電站在谷時(shí)充電，在峰時(shí)放電，每年可節(jié)省電費(fèi)近300萬(wàn)元左右。
動(dòng)力電池在新能源汽車(chē)上的使用年限一般在3-5年左右，當(dāng)電池容量降至75%左右，就要被淘汰。中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心預(yù)測(cè)，2018-2020年全國(guó)累計(jì)報(bào)廢動(dòng)力電池將達(dá)12-20萬(wàn)噸，而到2025年這一數(shù)字將飆升到35萬(wàn)噸。
專(zhuān)家預(yù)測(cè)，2030年退役電池總量或?qū)⑦_(dá)到270GWh，以平均四小時(shí)放電時(shí)間算，放出電量相當(dāng)于7000多萬(wàn)千瓦的電力裝機(jī)。在經(jīng)濟(jì)性上，梯次利用電池在理想情景下，成本可以降到每千瓦時(shí)157元。沒(méi)有人會(huì)忽略這對(duì)于儲(chǔ)能發(fā)展的巨大意義。
梯次利用在儲(chǔ)能方面應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題
“動(dòng)力電池梯次利用儲(chǔ)能是個(gè)偽命題。”寧德時(shí)代（CATL）副董事長(zhǎng)黃世霖在深圳舉辦的第五屆中國(guó)儲(chǔ)能創(chuàng)新與技術(shù)峰會(huì)上明確表示。
中汽中心動(dòng)力電池首席專(zhuān)家王芳在電車(chē)人聯(lián)合會(huì)舉辦的“雄鷹計(jì)劃”總裁培訓(xùn)班上發(fā)表演講說(shuō)，“我們?cè)?012到2014年做過(guò)一個(gè)國(guó)家電網(wǎng)的課題，做了一個(gè)梯次利用的示范，當(dāng)時(shí)用奇瑞S18淘汰下來(lái)的電池做了一個(gè)儲(chǔ)能電站，做完以后我們也承認(rèn)它接近一個(gè)偽命題，就是很難做、非常非常難做。”
《電動(dòng)汽車(chē)觀察家》向做過(guò)梯次利用項(xiàng)目相關(guān)企業(yè)進(jìn)行了征詢(xún)。其中一位前國(guó)網(wǎng)某公司不愿意透露姓名的負(fù)責(zé)人表示，早在10年前國(guó)網(wǎng)就專(zhuān)門(mén)對(duì)梯次利用進(jìn)行了研究，在集中式儲(chǔ)能、分布式儲(chǔ)能、UPS、自行車(chē)應(yīng)用等方面都進(jìn)行了嘗試，最終除了在自行車(chē)上應(yīng)用比較理想外，在其他項(xiàng)目的表現(xiàn)都不理想。
梯次利用電池質(zhì)量能不能滿足儲(chǔ)能要求？
武漢大學(xué)艾新平教授曾表示，電動(dòng)汽車(chē)電池安全需要精心維護(hù)，即便是再好的電池，用戶(hù)在使用后產(chǎn)品一致性都會(huì)變得不可控。黃世霖介紹，寧德時(shí)代把生命末端的電池進(jìn)行反復(fù)充放電測(cè)試，然后再將電池解剖研究?jī)?nèi)部物理變化。但是，“目前對(duì)梯次利用電池基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，究竟生命末端的電池會(huì)發(fā)生什么？弄明白這個(gè)問(wèn)題至少還需要幾年的時(shí)間。”
儲(chǔ)能用鋰電池對(duì)于電池性能的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于動(dòng)力電池性能要求，儲(chǔ)能用電池組規(guī)模大，一旦發(fā)生安全問(wèn)題，損失及危害往往較大。經(jīng)過(guò)車(chē)輛使用，動(dòng)力電池的內(nèi)部狀況實(shí)際上是一個(gè)黑箱。產(chǎn)品已經(jīng)與當(dāng)初設(shè)計(jì)的新電池有了很大的區(qū)別，產(chǎn)品一致性、安全性很難保證。“目前主流汽車(chē)使用的三元電池，用來(lái)梯次利用做儲(chǔ)能，現(xiàn)階段還不夠成熟，如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)得不好，或者超期服役，會(huì)留下很多安全隱患。”黃世霖如是說(shuō)。
想要徹底解決這一問(wèn)題，就必須對(duì)每一節(jié)電池進(jìn)行檢測(cè)。某儲(chǔ)能企業(yè)負(fù)責(zé)人表示，早期的梯次利用項(xiàng)目大多是示范性項(xiàng)目，不計(jì)成本投入。梯次電芯拆解成單節(jié)進(jìn)行評(píng)估，再成組、再利用，成本投入非常高，這樣的方案在大型儲(chǔ)能上不具備可行性。
如果能快速對(duì)電芯健康狀況進(jìn)行檢測(cè)，剔除不健康電池，是否意味著梯次利用成為可能呢？
廢舊動(dòng)力電池通常按噸定價(jià)，對(duì)電池企業(yè)來(lái)說(shuō)并不算合算。如果溯源平臺(tái)可以進(jìn)行監(jiān)控，未來(lái)退役動(dòng)力有望按照電池剩余電量進(jìn)行交易。但該負(fù)責(zé)人也表示，想要實(shí)現(xiàn)電池SOC的實(shí)時(shí)監(jiān)控，依然還有很長(zhǎng)的路要走。
單體檢測(cè)利用成本太高，快速檢測(cè)又難以實(shí)現(xiàn)，梯次利用怎么進(jìn)行？有企業(yè)提出了模組利用的技術(shù)路線。通過(guò)模組能否規(guī)避單體電芯健康狀況“黑箱”問(wèn)題呢？
“目前BMS技術(shù)對(duì)單體電芯監(jiān)控比之前進(jìn)步很多。”國(guó)內(nèi)某回收企業(yè)負(fù)責(zé)人表示。他認(rèn)為，通過(guò)對(duì)模組進(jìn)行均衡，取長(zhǎng)補(bǔ)短，一定程度上可以提高梯次電池的安全性。
除了BMS技術(shù)進(jìn)步外，也有專(zhuān)業(yè)從事梯次利用的第三方企業(yè)負(fù)責(zé)人表示，可以給梯次電池加裝監(jiān)控設(shè)備，來(lái)提高梯次電池的安全性。“設(shè)備對(duì)梯次進(jìn)行全時(shí)監(jiān)控，對(duì)出現(xiàn)異常狀況進(jìn)行報(bào)警，以防止事故的擴(kuò)大。”
《電動(dòng)汽車(chē)觀察家》了解到，目前一些企業(yè)為節(jié)省成本，傾向于使用模組利用或者整包利用。給電池模組或整包進(jìn)行均衡和添加監(jiān)控設(shè)施、集中放置在集裝箱里，一箱大約1MWh，進(jìn)行分布式儲(chǔ)能或者集中儲(chǔ)能。這樣的儲(chǔ)能設(shè)備價(jià)格在1元／Wh，有一定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
儲(chǔ)能用退役電池真的經(jīng)濟(jì)？
通過(guò)模組利用規(guī)避單體電芯問(wèn)題，是否能讓梯次電池妥善利用呢？有企業(yè)對(duì)這樣的做法表示否定。儲(chǔ)能企業(yè)一箱1000度電，每天可能要充放兩遍才能盈利。梯次電池顯然不能滿足商業(yè)儲(chǔ)能的需要。
充放電能循環(huán)4000次的動(dòng)力電池衰減到2000次循環(huán)，如果裝在儲(chǔ)能系統(tǒng)里面，僅僅做削峰填谷的話，磷酸鐵鋰能用三到四年，而三元電池只能用兩年，經(jīng)濟(jì)上不劃算。
未來(lái)儲(chǔ)能系統(tǒng)要做到一萬(wàn)次以上的循環(huán)，才會(huì)具有比較好的經(jīng)濟(jì)性。未來(lái)動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池會(huì)是兩種不同的技術(shù)路線，動(dòng)力電池提升能量密度后循環(huán)壽命會(huì)越降越少，不適宜進(jìn)行梯次利用。梯次電池除了在性能上與儲(chǔ)能場(chǎng)景不匹配，還有很高的隱形成本。梯次利用電池和整體儲(chǔ)能系統(tǒng)壽命是不配套的，后續(xù)更換電池的成本很高。由于梯次電池的壽命有限，一些梯次利用項(xiàng)目很可能出現(xiàn)電池壽命短于儲(chǔ)能箱體、空調(diào)、防護(hù)措施的問(wèn)題。因此出現(xiàn)中途更換電池的情況，這個(gè)成本是比較高昂的。
