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国家电网积极探索动力电池梯次利用储能应用

储能世界网讯:国家电网公司近两年在储能及其他领域为新能源汽车的“善始善终”进行着积极的探索。

家住北京的李先生4年前购入一台混合动力的新能源汽车。几年用下来,他明显感到车子的续航能力不足。

二手新能源汽车基本没有市场,想要转卖并不现实,而更换新电池费用又十分昂贵。无论是换新电池还是卖掉,似乎都不是令人满意的选择,李先生感到十分为难。

车主李先生的困境只是我国电动汽车产业发展面临问题的一个缩影。

电动汽车的核心元件——车载锂离子电池,平均寿命为5~8年。当电动汽车的动力电池容量衰减至额定量80%以下,动力电池就要从汽车市场“退役”。也就是说,中国新能源汽车制造业经过10年的蓬勃发展,即将迎来第一波动力电池退役高潮。

退役电池数量多、剩余电量大是我国退役电池面对的两个问题。国际环保组织绿色和平与中华环保联合会在近日共同发布的《为资源续航:2030年新能源汽车电池循环经济潜力研究报告》中指出,当前中国新能源汽车保有量达到417万辆,以5~8年的服役期折损20%电量为退役条件计算,预计在2021年~2030年期间,中国新能源汽车动力电池退役总量将会达到705万吨,累积退役电量达到708亿瓦时。

到2025年,中国退役动力电池累积电量预计可达1.2亿千瓦时。其中,仅2025年,退役动力电池电量将接近4千万千瓦时。退役电池如不加以处理,占地空间大不说,大量剩余电量也会被白白浪费。

动力电池也有可能成为沉重的环境负担。新能源材料科学家、北京理工大学教授吴锋曾表示,1块20克重的手机电池可使1平方公里的土地污染50年。对于因环保而生的新能源汽车,如果无法妥善处理“块大量足”的动力电池,那么辛苦得来的环保成果可谓前功尽弃。可仅仅将退役电池直接报废拆解,提炼出其中的有用金属,并无法做到物尽其用。这么做虽然可以实现原材料的循环利用,但成本高不说,还会造成大量的资源浪费。

如何妥善处理、利用退役车载锂电池的问题是全球新能源汽车的普遍难点。放眼国际社会,梯次利用是处理电动汽车退役锂电池的主流做法。

梯次利用的原理不难理解,我们在日常生活中也有类似经验:玩具车没电时,把电池拿下来放在电视遥控器里还可以用一阵子,这种降梯次的再使用就是梯次利用。

新能源汽车淘汰下来的动力电池也是一样的道理。电池虽不能满足车辆动力需求但仍可以为别的设备提供电力。

此外,对于现阶段动力电池的回收,业界提倡实现退役电池就地转化。由于退役电池中仍有大量电量,因此在运输途中对车辆、路面状况、温度等均有要求。同时,因为电池具有一定的重量和体积,长途运输成本高,所以在本地实现梯次利用是处理退役电池的最理想状态。

目前我国在电动汽车动力电池的梯次利用方面仍处在探索阶段,“先梯次利用后再生利用”是我国目前鼓励回收利用车载锂离子电池的原则。

去年,工业和信息化部办公厅、国家开发银行办公厅正式发布《关于加快推进工业节能与绿色发展的通知》,重点支持开展退役新能源汽车动力蓄电池梯级利用和再利用。

今年11月初,国务院发布了《新能源汽车发展规划》(下文简称《规划》),其中除了涉及加速新能源汽车充电桩等配套基础建设,还专门提及动力电池的全价值链产业发展,强调保障锂、镍、钴、铂等关键资源供应安全。

值得一提的是,这是国务院首次提出动力电池的全价值链产业发展问题。整体政策风向利好,我们不禁好奇:国家电网公司该如何做?

国家电网公司近两年在储能及其他领域为新能源汽车的“善始善终”进行着积极的探索。

思路一:基站“备电”

新基建的快速发展带来5G基站、新能源汽车等领域日益增长的能源需求。电池是5G基站中重要的一环。据公开信息显示,截至2019年年底,中国铁塔公司计划在2020年内将70万~80万个通信基站的铅酸电池更换为锂离子电池。

结合《规划》中强调保障关键资源的供应安全这点来看,动力电池不仅是高消耗资源型产品,而且其主要原材料钴、锂等高度依赖进口。随着新基建的深化发展,包括5G基站在内的电池供应风险预计也将持续增长。

面对“功耗”这只“拦路虎”, 将退役电池投入5G基站使用,既满足了基站内备用电系统的电池需求,还缓解回收锂电池和制造新电池的产能压力。同时,因为退役电池的电量基本不受时间限制,所以在谷时充满电,在峰时向外放电,打个时间差,能有效降低基站运营成本。

11月18日,浙江杭州余杭区的首座利用蓄电池梯次改造的5G基站投入运行,激活沉睡退役电池能源120千瓦时,预计每年至少节省电费3.6万元。

该供电公司员工叶万成介绍说:“我们在站点内安装了10块国产新能源汽车退役电池,共计容量100千瓦时,结合能源控制系统,与原有后备电池共同为基站提供电力供应,可以有效解决5G基站的大功耗问题。”

思路二:电网“储能”

另外一项关于退役电池梯次利用的探索发生在储能电站。供电公司将整组电动汽车退役电池安置在微型储能电站中,通过采用小型变流器与电动汽车退役电池结合的方式,搭建梯次电池储能系统。

11月10日,由国网(宁波)综合能源服务有限公司投资建设的梯次再利用储能电站正式投运。该储能站总容量900千瓦时,最大输出功率300千瓦,是目前浙江省规模最大的梯次储能电站。

目前该储能电站以峰谷价差获利作为盈利模式,结合浙江的电价策略,每日执行“两充两放”的运行策略,预计一年可为电站节约电费开支30万元。

在上海,供电公司还将退役电池和风力、光伏发电系统相结合,探索更加清洁绿色的汽车电池“退役之路”。

国网上海电力与上海电气集团联手打造的停车场智慧能源项目“能源魔盒”是一个集“风、光、储、充、控”为一体的小型储能系统。

其中的“梯次利用储能电池系统”将电动汽车淘汰的电池组变成园区的储能系统。园区负责人介绍说:“退役电池经过检测、维护和重组,可以在储能领域实现梯次利用。”

此外,退役电池也积极为电单车充换电行业提供绿色用电方案。今年5月,国网电动汽车公司旗下国网什马与滴滴青桔达成战略合作,开展电单车充换电基础设施服务共享、电池资产租赁等项目。在探索、完善绿色出行供应链的同时,国家电网公司也在不断拓宽退役电池的应用领域。

梯次利用是动力电池循环经济的起点已经成为业界共识。无论是基站“备电”还是电网“储能”,我们似乎一只脚已经踏入退役电池梯次利用的大军。

在新能源汽车加快发展的今天,能真正做到善始善终的“绿色”并不简单。不过在动力电池“退役潮”的峰值来临之际,前方的路已经明朗。

原标题:新能源汽车电池退役潮即将到来,国家电网大有可为

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