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一、動(dòng)力電池面臨回收再利用難題

 

從2009年開始推廣至今，我國新能源電動(dòng)汽車已發(fā)展了10個(gè)年頭，在不同城市大力推出限行政策和貨幣補(bǔ)貼的支持下，近幾年新能源汽車爆發(fā)式增長，據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國2019年上半年新能源汽車生產(chǎn)約60.9 萬輛，同比增加60%；中游動(dòng)力電池裝機(jī)總電量約30.01GWh，同比增加93%。新能源汽車近十年爆發(fā)式的增長而引發(fā)的后續(xù)問題中其中最重要的就是動(dòng)力電池報(bào)廢后的處理。動(dòng)力電池的使用年限一般是3～5年，在2009～2012年新能源汽車推廣的第一階段，新能源汽車銷售不到3萬輛，且80%左右都是公交車。通常新能源汽車6年左右會(huì)需要面臨更換電池的問題，對(duì)于高頻使用車型如出租車、公交車等，其換電的需求可能會(huì)縮短至3年。我國新能源汽車的市場(chǎng)集中爆發(fā)于2015年，因此大規(guī)模的換電浪潮來臨是在2021年，中國汽車動(dòng)力電池累計(jì)報(bào)廢量預(yù)計(jì)將達(dá)到12-17萬噸的規(guī)模，并且隨著新能源汽車的發(fā)展和時(shí)間的推移，動(dòng)力回收的壓力會(huì)越來越大。因此即便動(dòng)力電池還未大規(guī)模涉及到退役后的問題，動(dòng)力電池梯次回收相關(guān)體系必須要提前完成布局，一旦動(dòng)力電池市場(chǎng)進(jìn)入到“退役爆發(fā)期”，那么這些電池將面臨“流離失所”的處境。

 

動(dòng)力電池再利用的過程一般是將廢舊電池失效、拆解、檢測(cè)、篩選，接著二次重組再利用。2015年，報(bào)廢動(dòng)力電池累計(jì)為2萬~4萬噸，對(duì)應(yīng)的電池回收率僅為2%。我國目前動(dòng)力電池回收還存在很多問題。雖然我國已經(jīng)在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)開始試點(diǎn)生活垃圾分類和回收問題，但在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域由于電池品類規(guī)格多，生產(chǎn)企業(yè)多，車企多，回收企業(yè)零散，這些問題都不利于動(dòng)力電池集中規(guī)模化回收。此外，成本和盈利問題無疑是電池回收的主要障礙，回收工藝成本高，回收價(jià)值低，使得很多企業(yè)和資本望而卻步，而且像負(fù)極、錳酸鋰、磷酸鐵鋰系等正極材料本身價(jià)格就偏低，沒有回收的經(jīng)濟(jì)推動(dòng)力，很難保證動(dòng)力電池的回收率以及資源和環(huán)保。

 

 

廢舊汽車動(dòng)力電池在重新進(jìn)行梯次利用時(shí)必須經(jīng)過品質(zhì)檢測(cè)，將電芯分選分級(jí)，包括安全性評(píng)估、循環(huán)壽命測(cè)試等，將電芯分選分級(jí)，再重組后才可以被再利用。但就算是鋰電池，正極材料也是五花八門，主流的就有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰等。用酸堿溶液浸出，然后再經(jīng)過多種化工程序，對(duì)金屬氧化物進(jìn)行萃取。但這些氧化物的成分萃取條件不同，混合液更為棘手。事先按照正極材料對(duì)電池分類，成本也不低?；厥照龢O金屬，已經(jīng)是電池回收行當(dāng)中最有利可圖的一個(gè)環(huán)節(jié)。但是程序太過復(fù)雜，現(xiàn)在大宗商品和有色金屬、稀土產(chǎn)品價(jià)格都在低谷徘徊，用這些方法回收金屬相當(dāng)不劃算，更別提事后麻煩更大的廢液處理。照目前的技術(shù)水準(zhǔn)，單只廢液處理一項(xiàng)，就足以吃掉可憐的回收金屬收益。而負(fù)極材料都是石墨，該材料太便宜，只能做丟棄掩埋處理。幸好石墨本身并不污染環(huán)境，只占用空間。在目前技術(shù)條件下，沒有公司會(huì)主動(dòng)投入回收產(chǎn)業(yè)。

 

形成規(guī)模效應(yīng)是當(dāng)下動(dòng)力電池回收的重要突破點(diǎn)。亟待建立動(dòng)力電池回收體系和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。對(duì)于行業(yè)而言，有利于形成規(guī)模效益，更集中有效的回收和再利用。有利于行業(yè)的整體發(fā)展以及資源和環(huán)境保護(hù)。對(duì)于電池和車企而言，既可以解決自家電池回收問題，又不需要額外建立回收機(jī)構(gòu)，增加企業(yè)運(yùn)營成本。雖然動(dòng)力電池回收困難，但是國家目前已經(jīng)出臺(tái)了一些支持政策并布局試點(diǎn)工作。已經(jīng)有越來越多的企業(yè)開始著手布局動(dòng)力電池的回收和再利用。

 

 

當(dāng)前我國的能源結(jié)構(gòu)中可再生能源、水電、核電、天然氣等清潔能源比例相對(duì)較低，大力發(fā)展新能源已經(jīng)是國家戰(zhàn)略，當(dāng)前新能源的消納問題是新能源發(fā)展面臨的主要考驗(yàn)，由此儲(chǔ)能成為了未來智能電力發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

 

我國風(fēng)能、太陽能等清潔能源這幾年發(fā)展迅速，裝機(jī)容量快速增長，所占總裝機(jī)比例提高。由于風(fēng)能和太陽能間歇式屬性所致，在缺乏儲(chǔ)能裝置的情況下，不能夠長時(shí)間持續(xù)、穩(wěn)定的輸出風(fēng)能。而為了保持電網(wǎng)的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量，導(dǎo)致了棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象逐步顯現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)2015年，風(fēng)能較為充沛的幾個(gè)省份均有不同程度的棄風(fēng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)且日漸加劇，在光伏發(fā)電運(yùn)行良好的情況下西北部分地區(qū)也出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的棄光現(xiàn)象，且棄光率逐步提高。儲(chǔ)能技術(shù)作為新能源領(lǐng)域的最后1公里，能將浪費(fèi)掉的能源儲(chǔ)存并在需要時(shí)得以釋放，能夠平抑、穩(wěn)定風(fēng)能、太陽能等間歇式可再生能源發(fā)電的輸出功率，提高電網(wǎng)接納間歇式可再生能源能力，滿足新能源發(fā)電平穩(wěn)、持續(xù)的要求，有效減少棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象。

 

發(fā)電公司和電網(wǎng)公司在設(shè)計(jì)的時(shí)候都是按照最大功率并配合一定的安全裕度進(jìn)行設(shè)計(jì)的，但實(shí)際負(fù)荷功率在峰、谷時(shí)往往是發(fā)生變化的，因此發(fā)電設(shè)備和電網(wǎng)長期處于較低的利用率，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效應(yīng)都很低。儲(chǔ)能設(shè)備能夠在負(fù)荷低的時(shí)候儲(chǔ)存發(fā)出的多余電量，并存放在發(fā)電側(cè)和輸配電側(cè)。當(dāng)符合峰值時(shí)，可以將負(fù)荷谷底存儲(chǔ)的多余電量發(fā)送給電網(wǎng)，滿足峰值負(fù)荷的需求。另外峰谷電價(jià)差的存在，使得儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠在谷時(shí)存電，峰時(shí)儲(chǔ)存的電力再放出來使用，存儲(chǔ)的電量自用降低用電成本或在負(fù)荷峰值時(shí)將電能上網(wǎng)賺取電價(jià)差額，這對(duì)于諸如杭州等電價(jià)差較高的城市具有削峰填谷的潛力。

 

儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)于負(fù)荷端，對(duì)于短暫的諧波沖擊，能夠有很好的補(bǔ)償，改善電能質(zhì)量，這對(duì)于大型數(shù)據(jù)庫、基站等對(duì)電能質(zhì)量有要求的重要場(chǎng)所，至關(guān)重要。同時(shí)，儲(chǔ)能作為備用電源，給重要的場(chǎng)所提供電力保障。自2019年7月22日以來，杭州迎來了連續(xù)高溫，截至7月26日12時(shí)40分杭州地區(qū)的全社會(huì)電力負(fù)荷已經(jīng)破1600萬千瓦時(shí)，創(chuàng)下歷史新高，如此高的電量負(fù)荷，相當(dāng)于2177萬臺(tái)1匹空調(diào)的總功率，需要近6座葛洲壩水電站同時(shí)開足馬力方能解決用電需求。這對(duì)于供電的穩(wěn)定性和備用方案設(shè)置實(shí)施都有很高的要求，而儲(chǔ)能技術(shù)就可以有效地解決這一問題。

 

 

透過上述的分析，可以得出結(jié)論：1、隨著新能源汽車使用的日漸普及，大規(guī)模的退役電池將成為一大社會(huì)問題，不僅影響新能源行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展更會(huì)帶來一系列的環(huán)保問題，因此當(dāng)動(dòng)力電池在新能源汽車上的使命完成后如何順利過渡到下一個(gè)梯次的利用成為了新能源行業(yè)從業(yè)者乃至國家政策制定者一個(gè)共同關(guān)注的問題。作為新能源汽車動(dòng)力電池的鋰離子電池是一種高性能的綠色電池，同時(shí)具備能量密度高、無記憶效應(yīng)、壽命長、安全性能好、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，隨著生產(chǎn)工藝和電池性能的提升，將占據(jù)動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池等領(lǐng)域的主要市場(chǎng)。2、與動(dòng)力電池梯次利用所面臨的境遇具有相通之處的是當(dāng)前儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的壁壘與機(jī)遇，當(dāng)前儲(chǔ)能市場(chǎng)的巨大需求以及現(xiàn)有的各類儲(chǔ)能措施的短板，受電動(dòng)汽車爆發(fā)式增長的驅(qū)動(dòng)，使得動(dòng)力電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域的梯次利用成為了新的著力點(diǎn)。

 

 

儲(chǔ)能可應(yīng)用到家用，與家庭屋頂光伏系統(tǒng)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)發(fā)電與儲(chǔ)能系統(tǒng)。對(duì)于家庭用戶而言，將動(dòng)力電池與家庭屋頂光伏系統(tǒng)結(jié)合，將白天日照高峰時(shí)光伏系統(tǒng)所發(fā)的電量?jī)?chǔ)存起來，到晚間用電高峰時(shí)再放出來使用，一方面可以避免在高電價(jià)時(shí)間段向電網(wǎng)購電，另外一方面也可以避免自家所發(fā)的多余光伏電力以較低的價(jià)格被賣給電網(wǎng)或浪費(fèi)，這種“動(dòng)力電池能量墻+光伏+儲(chǔ)能套利”的模式在未來家用儲(chǔ)能方面會(huì)有很有發(fā)展前景，對(duì)光伏發(fā)電政策地區(qū)尤為重要。當(dāng)前特斯拉已經(jīng)率先發(fā)布能量墻產(chǎn)品，采用特斯拉電動(dòng)汽車同源的18650鋰電池，外形美觀小巧且相對(duì)廉價(jià)，具備大規(guī)模普及的潛力。投資領(lǐng)域應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注這類側(cè)重家用“光伏+儲(chǔ)能”領(lǐng)域創(chuàng)新技術(shù)的企業(yè)。

 

動(dòng)力電池也可以在商用和工業(yè)用電中得到有效發(fā)揮。在商業(yè)寫字樓中技術(shù)型企業(yè)通過級(jí)聯(lián)技術(shù)突破梯次利用的技術(shù)瓶頸，助力電化學(xué)儲(chǔ)能電站的大規(guī)模推廣，使得電池模塊化，兼容不同廠家、不同老化程度、不同類型的電池的使用壽命，降低后期運(yùn)維成本，這也可能成為未來電力企業(yè)新的發(fā)展方向。

 

原標(biāo)題:新能源動(dòng)力電池梯次利用與儲(chǔ)能行業(yè)的有機(jī)結(jié)合