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储能行业:与动力电池梯次利用的有机结合

北极星储能网  来源:杭州西湖投资集团有限公司  作者:吴莹  2019/8/7 11:39:08  我要投稿  

北极星储能网讯:一、动力电池面临回收再利用难题

(来源:微信公众号“杭州西湖投资集团有限公司” ID:HZXHIG 作者:吴莹)

从2009年开始推广至今,我国新能源电动汽车已发展了10个年头,在不同城市大力推出限行政策和货币补贴的支持下,近几年新能源汽车爆发式增长,据中国汽车工业协会数据统计,我国2019年上半年新能源汽车生产约60.9 万辆,同比增加60%;中游动力电池装机总电量约30.01GWh,同比增加93%。新能源汽车近十年爆发式的增长而引发的后续问题中其中最重要的就是动力电池报废后的处理。动力电池的使用年限一般是3~5年,在2009~2012年新能源汽车推广的第一阶段,新能源汽车销售不到3万辆,且80%左右都是公交车。通常新能源汽车6年左右会需要面临更换电池的问题,对于高频使用车型如出租车、公交车等,其换电的需求可能会缩短至3年。我国新能源汽车的市场集中爆发于2015年,因此大规模的换电浪潮来临是在2021年,中国汽车动力电池累计报废量预计将达到12-17万吨的规模,并且随着新能源汽车的发展和时间的推移,动力回收的压力会越来越大。因此即便动力电池还未大规模涉及到退役后的问题,动力电池梯次回收相关体系必须要提前完成布局,一旦动力电池市场进入到“退役爆发期”,那么这些电池将面临“流离失所”的处境。

动力电池再利用的过程一般是将废旧电池失效、拆解、检测、筛选,接着二次重组再利用。2015年,报废动力电池累计为2万~4万吨,对应的电池回收率仅为2%。我国目前动力电池回收还存在很多问题。虽然我国已经在一些经济发达地区开始试点生活垃圾分类和回收问题,但在工业生产领域由于电池品类规格多,生产企业多,车企多,回收企业零散,这些问题都不利于动力电池集中规模化回收。此外,成本和盈利问题无疑是电池回收的主要障碍,回收工艺成本高,回收价值低,使得很多企业和资本望而却步,而且像负极、锰酸锂、磷酸铁锂系等正极材料本身价格就偏低,没有回收的经济推动力,很难保证动力电池的回收率以及资源和环保。

二、实现动力电池梯次利用成为解决当前困境的有效途径

废旧汽车动力电池在重新进行梯次利用时必须经过品质检测,将电芯分选分级,包括安全性评估、循环寿命测试等,将电芯分选分级,再重组后才可以被再利用。但就算是锂电池,正极材料也是五花八门,主流的就有钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂等。用酸碱溶液浸出,然后再经过多种化工程序,对金属氧化物进行萃取。但这些氧化物的成分萃取条件不同,混合液更为棘手。事先按照正极材料对电池分类,成本也不低。回收正极金属,已经是电池回收行当中最有利可图的一个环节。但是程序太过复杂,现在大宗商品和有色金属、稀土产品价格都在低谷徘徊,用这些方法回收金属相当不划算,更别提事后麻烦更大的废液处理。照目前的技术水准,单只废液处理一项,就足以吃掉可怜的回收金属收益。而负极材料都是石墨,该材料太便宜,只能做丢弃掩埋处理。幸好石墨本身并不污染环境,只占用空间。在目前技术条件下,没有公司会主动投入回收产业。

形成规模效应是当下动力电池回收的重要突破点。亟待建立动力电池回收体系和产业联盟。对于行业而言,有利于形成规模效益,更集中有效的回收和再利用。有利于行业的整体发展以及资源和环境保护。对于电池和车企而言,既可以解决自家电池回收问题,又不需要额外建立回收机构,增加企业运营成本。虽然动力电池回收困难,但是国家目前已经出台了一些支持政策并布局试点工作。已经有越来越多的企业开始着手布局动力电池的回收和再利用。

三、储能行业发展现状及未来发展方向一览

当前我国的能源结构中可再生能源、水电、核电、天然气等清洁能源比例相对较低,大力发展新能源已经是国家战略,当前新能源的消纳问题是新能源发展面临的主要考验,由此储能成为了未来智能电力发展的关键环节。

我国风能、太阳能等清洁能源这几年发展迅速,装机容量快速增长,所占总装机比例提高。由于风能和太阳能间歇式属性所致,在缺乏储能装置的情况下,不能够长时间持续、稳定的输出风能。而为了保持电网的稳定性和电能质量,导致了弃风、弃光现象逐步显现。据统计2015年,风能较为充沛的几个省份均有不同程度的弃风现象发现且日渐加剧,在光伏发电运行良好的情况下西北部分地区也出现了较为严重的弃光现象,且弃光率逐步提高。储能技术作为新能源领域的最后1公里,能将浪费掉的能源储存并在需要时得以释放,能够平抑、稳定风能、太阳能等间歇式可再生能源发电的输出功率,提高电网接纳间歇式可再生能源能力,满足新能源发电平稳、持续的要求,有效减少弃风、弃光现象。

发电公司和电网公司在设计的时候都是按照最大功率并配合一定的安全裕度进行设计的,但实际负荷功率在峰、谷时往往是发生变化的,因此发电设备和电网长期处于较低的利用率,经济效益和环保效应都很低。储能设备能够在负荷低的时候储存发出的多余电量,并存放在发电侧和输配电侧。当符合峰值时,可以将负荷谷底存储的多余电量发送给电网,满足峰值负荷的需求。另外峰谷电价差的存在,使得储能系统能够在谷时存电,峰时储存的电力再放出来使用,存储的电量自用降低用电成本或在负荷峰值时将电能上网赚取电价差额,这对于诸如杭州等电价差较高的城市具有削峰填谷的潜力。

储能技术对于负荷端,对于短暂的谐波冲击,能够有很好的补偿,改善电能质量,这对于大型数据库、基站等对电能质量有要求的重要场所,至关重要。同时,储能作为备用电源,给重要的场所提供电力保障。自2019年7月22日以来,杭州迎来了连续高温,截至7月26日12时40分杭州地区的全社会电力负荷已经破1600万千瓦时,创下历史新高,如此高的电量负荷,相当于2177万台1匹空调的总功率,需要近6座葛洲坝水电站同时开足马力方能解决用电需求。这对于供电的稳定性和备用方案设置实施都有很高的要求,而储能技术就可以有效地解决这一问题。

四、寻求动力电池梯次利用与储能行业的有机结合点

透过上述的分析,可以得出结论:1、随着新能源汽车使用的日渐普及,大规模的退役电池将成为一大社会问题,不仅影响新能源行业的可持续发展更会带来一系列的环保问题,因此当动力电池在新能源汽车上的使命完成后如何顺利过渡到下一个梯次的利用成为了新能源行业从业者乃至国家政策制定者一个共同关注的问题。作为新能源汽车动力电池的锂离子电池是一种高性能的绿色电池,同时具备能量密度高、无记忆效应、寿命长、安全性能好、环境污染小等优点,随着生产工艺和电池性能的提升,将占据动力电池和储能电池等领域的主要市场。2、与动力电池梯次利用所面临的境遇具有相通之处的是当前储能产业发展的壁垒与机遇,当前储能市场的巨大需求以及现有的各类储能措施的短板,受电动汽车爆发式增长的驱动,使得动力电池在储能领域的梯次利用成为了新的着力点。

五、动力电池梯次利用与储能的可应用领域与投资机会

储能可应用到家用,与家庭屋顶光伏系统相结合实现发电与储能系统。对于家庭用户而言,将动力电池与家庭屋顶光伏系统结合,将白天日照高峰时光伏系统所发的电量储存起来,到晚间用电高峰时再放出来使用,一方面可以避免在高电价时间段向电网购电,另外一方面也可以避免自家所发的多余光伏电力以较低的价格被卖给电网或浪费,这种“动力电池能量墙+光伏+储能套利”的模式在未来家用储能方面会有很有发展前景,对光伏发电政策地区尤为重要。当前特斯拉已经率先发布能量墙产品,采用特斯拉电动汽车同源的18650锂电池,外形美观小巧且相对廉价,具备大规模普及的潜力。投资领域应该重点关注这类侧重家用“光伏+储能”领域创新技术的企业。

动力电池也可以在商用和工业用电中得到有效发挥。在商业写字楼中技术型企业通过级联技术突破梯次利用的技术瓶颈,助力电化学储能电站的大规模推广,使得电池模块化,兼容不同厂家、不同老化程度、不同类型的电池的使用寿命,降低后期运维成本,这也可能成为未来电力企业新的发展方向。

原标题:新能源动力电池梯次利用与储能行业的有机结合

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