劉道坦:電動(dòng)汽車電池梯次利用技術(shù)上可行
環(huán)境和資源問題推動(dòng)我們利用新能源基礎(chǔ)
截止2015年底,我國光伏累計(jì)裝機(jī)容量4318萬千瓦,風(fēng)電1.29億千瓦,均世界第一??稍偕茉窗l(fā)電不連續(xù)、不穩(wěn)定、不可控,棄風(fēng)、棄光嚴(yán)重,2015年全國棄光率約10%,平均棄風(fēng)率15%。電池儲(chǔ)能是解決可再生能源發(fā)電不持續(xù)、不穩(wěn)定、不可控性的主要方面。儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用貫穿電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié),是智能電網(wǎng)及微網(wǎng)的關(guān)鍵支持技術(shù)。動(dòng)力電池梯次利用的意義在于從電池原材料—電池—電池系統(tǒng)—汽車應(yīng)用—二次利用—資源回收—電池原材料,可以降低電池成本。動(dòng)力蓄電池梯次利用相關(guān)的政府政策,2012年國務(wù)院出臺(tái)相關(guān)的文件,地方也出臺(tái)相關(guān)的措施。
國內(nèi)外相關(guān)研究及應(yīng)用方面
1996年,USABC資助ANL開展電動(dòng)汽車電池二次利用技術(shù)研究。2002年,SNL及DOE資助Sentech公司開展電動(dòng)汽車動(dòng)力電池二次利用技術(shù)研究。2003年,SNL完成《Technical and Economic Feasibility of Applying Used EV Batteries in Stationary Applications》報(bào)告。目前受制于電池技術(shù),電動(dòng)汽車市場小,研究側(cè)重于理論研究及經(jīng)濟(jì)性分析,無實(shí)質(zhì)成果和應(yīng)用。2009年日本東芝提出對SCIB電池進(jìn)行二次利用。2013年之后,國內(nèi)眾多動(dòng)力電池企業(yè)、電動(dòng)汽車企業(yè)及等積極開展動(dòng)力電池梯次利用基礎(chǔ)研究。電動(dòng)汽車市場化快速發(fā)展,動(dòng)力電池的梯次利用有了“現(xiàn)實(shí)需求”,研發(fā)及應(yīng)用逐漸增多。
電動(dòng)汽車的梯次利用要考慮到電動(dòng)汽車的復(fù)雜性。首先,設(shè)計(jì)與制造工藝多樣,高效率電池高能量密度電池成組形式多樣,應(yīng)用車型使用工況多樣,生產(chǎn)日期服役時(shí)間多樣。退役汽車電池系統(tǒng)組件綜合梯次利用,包括電池、電子器件、結(jié)構(gòu)件;多結(jié)構(gòu)層次梯次利用包括電池系統(tǒng)、電池組、電池模塊、電池單體。技術(shù)路線方面,退役動(dòng)力電池的檢測、重組、集成應(yīng)用。梯次利用應(yīng)用包括移動(dòng)應(yīng)用、并網(wǎng)應(yīng)用和離網(wǎng)應(yīng)用等。檢測流程方面,有預(yù)處理、基本性狀全檢、關(guān)鍵性能全檢、分組抽檢等。我從2012年參與一些項(xiàng)目,也接觸包括2008年奧運(yùn)會(huì)電動(dòng)大巴的電池和E6電動(dòng)汽車及K9大巴等電池。
工程示范應(yīng)用方面
國網(wǎng)建有30KW/1MWh梯次利用錳酸鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和250KW/1MWh梯次利用磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。前者主要作用是低谷儲(chǔ)電,調(diào)節(jié)變壓器的輸出功率,穩(wěn)定節(jié)點(diǎn)電壓水平,避免高峰負(fù)荷時(shí)段的變壓器過載,并且在電網(wǎng)失電情況下,可由移動(dòng)式儲(chǔ)能裝置帶動(dòng)用戶負(fù)荷離網(wǎng)運(yùn)行。后者主要用于接納可再生能源發(fā)電,跟蹤計(jì)劃出力等。
總結(jié)一下,我們要關(guān)注幾個(gè)方面。技術(shù)性可行性方面包括老化程度、后期衰退、安全性、可靠性,這些涉及到老化、失效機(jī)理,后續(xù)壽命,安全性、可靠性檢測、分級(jí)篩選技術(shù)、工況測試,重組與管理技術(shù)等方面,目前標(biāo)準(zhǔn)還是缺失的。經(jīng)濟(jì)可行性方面,包括舊電池成本計(jì)運(yùn)輸/檢測、重組成本,新電池成本的快速降低,其他低成本的競爭性儲(chǔ)能技術(shù),再利用的收益,需要快速檢測/分選/成本技術(shù),選擇效益更好的再利用場景,電池系統(tǒng)組件綜合再利用,電池物盡其用等。市場方面,所有權(quán)復(fù)雜、電池殘值、風(fēng)險(xiǎn)責(zé)任、電力市場,需要政府支撐與扶持,產(chǎn)業(yè)界積極應(yīng)用。
總的來講,電動(dòng)汽車動(dòng)力電池梯次利用技術(shù)上總體可行。動(dòng)力電池梯次利用的經(jīng)濟(jì)性隨著儲(chǔ)能市場的發(fā)展及電池梯次利用規(guī)?;膽?yīng)用,將逐漸顯現(xiàn)。動(dòng)力電池技術(shù)進(jìn)步、性能的提高利于電池梯次利用。電動(dòng)汽車電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化有助于其梯次利用。梯次利用需要進(jìn)一步完善。
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