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    退役电池梯次利用发展态势与政策体系研究

    时间:2020/12/24 18:30:39

      核心提示: 文/李建林 李雅欣 摘要:我国退役动力电池梯次利用技术发展迅速,但仍处于初级阶段,面临的核心技术标准体系和市场机制等问题有待解决。因此,本文立足我国梯次利用技术概况,对比国内外动力电池与梯次利用政策体系的同时,回顾近年我国政府及地方针对动力电池回收与梯次利用所出台政策,剖析我国梯次利...


    文/李建林 李雅欣

           摘要:我国退役动力电池梯次利用技术发展迅速,但仍处于初级阶段,面临的核心技术标准体系和市场机制等问题有待解决。因此,本文立足我国梯次利用技术概况,对比国内外动力电池与梯次利用政策体系的同时,回顾近年我国政府及地方针对动力电池回收与梯次利用所出台政策,剖析我国梯次利用技术发展问题,提炼世界储能强国梯次利用相关政策体系的关键点,并以此为依据,提出新形势下梯次利用技术发展的若干政策建议。

              关键字:退役动力电池;梯次利用技术;政策体系;储能产业;示范工程

           引言

           我国新能源汽车发展态势迅猛,考虑到动力电池生命周期,退役动力蓄电池回收利用问题亟待解决 [1-5]目前退役电池规模为25GWh, 预计 2025年动力电池退役规模将突破 116GWh2009年之前我国新能源汽车销量不足 500辆,2017年超 77.7万辆,据统计2020 年底累计销量超800万辆[6]2020年累计退役电池将达 21-25万吨。

           目前梯级利用电池应用于低速车领域主要是在快递车上得到了较快发展,当前将退役电池应用于低速车每千瓦时成本约 650 元,按照年新增产量 50%用锂电池替换铅蓄电池的假设,预计低速电动车替代领域有望拉动梯级利用锂电池需求约 205 亿元。对比之下,虽然梯次利用电池单价高于铅酸电池,但考虑到循环寿命、电池容量等因素,铅酸电池与梯次利用电池性价比至少为 1:1.2,梯次利用电池使用寿命内每 KWh 摊销费用仅为铅酸电池的 1/3 左右。加之国家政策支持、环保考量等因素,在通信基站上以梯次利用动力电池替代原有使用的铅酸蓄电池成为新趋势。

           根据现有新能源汽车的保有量,每年都有大量的退役动力电池需要合理的处理因此,2021-2022年动力电池的回收量将达到36-40万吨/年,2025年累计退役量约为78万吨[7-9]。此外,废旧动力电池中的重金属会对生态环境造成很大的危害,如果对废旧动力电池仅采用填埋、焚烧等普通垃圾处理方式,环境污染不可避免。因此,完善动力电池梯次利用体系建设具备经济与环保的双重意义。

           2 国内梯次政策研究

           2.1 国家政策体系配套逐步完善

           2018 7 月,国家发改委发布《关于创新和完善促进绿色发展价格机制的意见》,提出加大峰谷电价实施力度,通过扩大高峰、低谷电价价差和浮动幅度,引导用户错峰用电,促进储能发展。目前我国各省 35KV 以上工商业用电峰谷电价价差超过 0.4 /千瓦时,北京、江苏、广东等地峰谷电价价差超过 0.8 /千瓦时,用户侧储能具备经济性。

           (120155 《中国制造 2025》 国务院“绿色发展”作为战略指导思想,发展目标中提到:工业废物回收利用率至 2015 年要求达到 65%2020 73%2025 则为 79%

            (220171 《关于加快推进再生资源产业发展的指导意见》工信部等三部委选择新能源汽车发展聚集区域开展动力电池回收试点示范,要求 2020 年报废机动车再生利用率达到 95%

            2017 9 月,工信部出台《四轮低速电动车——技术条件(草案)》,提出整备质量不大于 750kg,电池整套系统质量占比不能大于 30%,即要在 225kg 以内,电池系统比能量应不低于 70Wh/kg,意味着传统铅酸蓄电池有可能被淘汰,梯级利用锂电池有望成为低速电动车电池升级替代的选择之一。

          (32018 5 月,工信部发布《电动自行车安全技术规范》国家标准,规定装配完整含电池的电动自行车整车质量应当小于或等于 55kg,而铅酸电池自身重量有 17kg 左右,整车质量限制有望促进电动车生产企业采用质量较轻的锂离子电池,梯级利用情况下锂电池的其全生命周期成本亦低于铅酸蓄电池,因此,梯级利用有望成为新国标下电动自行车蓄电池的优选。

          2018 7 月,工信部等七部委发布《关于做好新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作的通知》,确定京津冀地区、山西省、上海市、江苏省等地区,及中国铁塔股份有限公司为试点地区和企业,开展动力电池回收试点工作,这标志着我国动力电池回收进入大规模实施阶段。

          (42020 年政策密集出台正在加快电池回收实现商业化。目前政策体系已初步成型,对锂电池的回收再利用起到了巨大的推动和规范作用。

          表1 我国动力电池回收相关政策法规

          Tab.1 Relevant policies and regulations for power battery recycling

           退役电池梯次利用发展态势与政策体系研究

           退役电池梯次利用发展态势与政策体系研究

           退役电池梯次利用发展态势与政策体系研究

           2.2各省市推出地方性政策

          2.2.1深圳

          (120169月发布《深圳市2016 年新能源汽车推广应用财政支持政策》表示,按经审计确定的金额50%对企业给予补贴,专项用于动力电池回收。

          (220184月印发《深圳市开展国家新能源汽车动力电池监管回收利用体系建设试点工作方案(2018-2020年)》,目标是到 2020 年,实现对所有纳入补贴范围的新能源汽车动力电池的全生命周期监管,深圳成全国首个动力电池回收方案正式落地城市。

          (320191月发布《深圳市 2018 年新能源汽车推广应用财政支持政策》中,根据补贴标准,对于在深圳销售新能源汽车的企业,包括本地生产企业和外地生产企业在深圳授权的法人销售企业,应按 20 /千瓦时的标准专项计提动力蓄电池回收处理资金。对按要求计提了动力蓄电池回收处理资金的,按经审计确定的金额的 50%对企业给予补贴,补贴资金应专项用于动力蓄电池回收

          2.2.2四川

          四川省 20193月发布《四川省新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作方案》,,目标是到 2020 年,全省新能源汽车动力电池梯级利用产业产值力争达到 5 亿元,材料回收利用产业达到 30 亿元。建设 3个锂电池回收综合利用示范基地,打造 2 个退役动力蓄电池高效回收、高值利用的先进示范项目,培育 3 个动力蓄电池回收利用标杆企业

          2.2.3湖南

          20194月发布《湖南省新能源汽车动力蓄电池回收利用试点实施方案》,目标是到 2020 年,基本建成共享回收网络体系,引导省内 80%以上的新能源汽车退役报废动力蓄电池进入回收利用网络体系。

          2.2.4 北京

          2018 12 月,《京津冀地区新能源汽车动力蓄电池回收利用试点实施方案》印发,在价格方面,京津冀地区将鼓励联盟联合开展废旧动力蓄电池市场化定价机制的探索研究,构建第三方价格指导与评估体系,探索线上线下动力蓄电池残值交易等新型商业模式。

         表2 国内动力电池相关政策法规

         Table 2 Domestic policies and regulations related to power batteries

          退役电池梯次利用发展态势与政策体系研究

          3国外动力电池梯次利用政策体系

          国外退役电池梯次利用体系更为完善且各具优势。由于欧、美、日本等发达国家此前在铅酸电池、消费锂电池等的回收起步较早,建立的回收体系取得了良好效果,形成了由动力电池生产企业承担电池回收主要责任的生产者责任衍生机制,配套政策体系相对完善[15-18]

          日本

          从 2000 年起即规定电池生产商负责镍氢和锂电池的回收,并要求电池产品设计要利于回收;由于日本国民对垃圾分类与循环利用有极强的认同感,零售商、汽车销售商和加油站可免费从消费者手中回收废旧电池,专业的回收公司对电池进行分解处理。而法律法规方面,1993 年起日本颁布了多部相关法律,施行“3R”计划(RecyclingReuseReduce),明确要求建立电池循环-再利用回收系统。

         日本伊藤忠商事将退役电池用于家庭储能应用领域,4R Energy公司将日产Leaf汽车动力电池用于家庭储能

          瑞典

           Sharp公司通过自主研发智能功率控制器,将汽车动力电池梯次利用于家庭储能

          (3)德国

          由德国电池制造商协会和电子电器制造商协会联合成立的 GRS 基金是欧洲最大的锂电池回收组织。该组织已建立了超过 17 万个回收点(其中包括 14 万个零售点)并回收了德国 46%的废旧便携式电池。电池企业可通过按产量向基金会交纳服务费的方式共享回收网络。目前 GRS 基金已有成员企业 3500 家。

          BOSCHBWM/瓦腾福公司采用BWM ActiveE i3 退役动力电池建设2MW/2WMh 光伏电站储能系统

          4我国梯次利用工程应用分析

          退役动力电池通过筛选重组,应用于其他低应力场景再利用, 从应用领域看,退役动力电池在储能和低速电动车等领域有着巨大的应用潜力梯次利用总体还处于示范性应用阶段,目前国内已有了成功的案例[19,如表3所示。

          表3 国内动力汽车梯次利用案例

          Tab.3 Echelon Utilization Cases of Domestic Power Vehicles

    序号

    案例描述

    应用领域

    1

    100kWh 梯次利用电池储能系统的工程示范

    工商业用户侧储能

    2

    江苏1MW/7MWh 梯次利用工商业储能系统,由 7 180kW/1.1MWh 集装箱式储能系统组成,总装机量1.26MW/7.7MWh,运行时 SOC 设定为 90%,系统的有效容量为 7MWh

    3

    上海50kW/150kWh 储能集装箱完成组装测试,150kWh的锂电池全部采用电动汽车退役电池。

    4

    江苏锂电池梯次储能电站总容量达 10MW。依据江苏省工业用电峰时电价 1.1 /千瓦时,谷时电价0.3 /千瓦时,储电站在谷时充电,在峰时放电,每年可节省电费近 300万元左右

    5

    国网河南电力公司混合微电网系统, 1 年时间内累计发电超过 45MWh

    电网储能

    6

    国网浙江电力公司对电动汽车退役的动力电池进行重组,用于 48V 电动自行车的动力电源

    低速电动车

    7

    江苏省电动汽车退役电池梯次利用光储充一体化电站在充电车位雨棚上建设容量约 12千瓦的光伏发电单元,配置容量为 50 千瓦 2 小时的梯次利用电池单元。

    光储充一体化

    8

    中国铁塔公司梯次利用电池备电应用,使用梯次利用电池约 1.5GWh,替代铅酸电池约 4.5 万吨,在甘肃省河西地区建设15MWh 光伏发电梯次利用项目、10MWh 风力发电梯次利用。

    通信基站储能

         退役电池梯次利用发展态势与政策体系研究 

          新形势下梯次利用技术发展的政策建议

          我国正处于电池梯次利用技术发展的初级阶段,大多数电池梯次利用方式仍处于示范阶段,梯次利用产业仍处于培育期。面对2020年底我国动力电池累计报废量约21万吨,退役的新能源汽车锂电池50GWh的严峻挑战,本文通过分析国内外梯次利用技术技术的政策体系,提出如下政策建议: 

         (1)加强梯次利用技术的顶层设计。以提高发展质量、提升整体效率和增加能源综合效益为目标,研究制定退役动力电池梯次利用技术整体发展战略,并根据科技发展和国内外形势,对电池梯次利用发展战略进行及时调整。

         (2)加大梯次利用技术基础创新研究。针对我国在电动汽车领域的需求,结合储能商业与示范工程建设,重突破相关产业链上的瓶颈技术以及我国尚未掌握的核心技术。

         (3)构建退役电池梯次利用技术发展相适应的标准体系。建议在结合国际经验和国内调研的基础上,结合相关试点项目的实施情况,持续完善梯次利用领域的标准体系。

    作者:李建林 李雅欣 录入:hebeiczhou 来源:百姓中国周刊
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