許弈飛，曹新雅

（華北電力大學(xué)，北京 102206）

近年來，新能源汽車行業(yè)在全球蓬勃發(fā)展。由于動力汽車具有良好的啟動制動性能以及較為環(huán)保的特性，目前，在我國大部分城市的公共交通系統(tǒng)中，電動公交車逐漸成為主流。國家也大力支持新能源汽車行業(yè)發(fā)展，于2018年開始免征車輛購置稅，要求黨政機關(guān)帶頭使用新能源汽車，并且投入新的車牌以鼓勵消費者選擇新能源汽車。

隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，其本身固有的一些問題也日益凸顯。其中，較為嚴重的一個問題則是動力電池的利用問題。受化學(xué)性質(zhì)的影響，動力電池的容量會隨使用時間衰減。在容量剩余80%以上時可以作為電動汽車電池使用，但是當(dāng)?shù)陀诖讼薅葎t不能維持正常汽車續(xù)航，需要報廢。即使只剩下80%的容量，其也具有較高的利用價值，可以應(yīng)用于其他儲能領(lǐng)域，直至容量降低至30%左右徹底無法利用再進行化學(xué)拆解。鋰離子電池中含有鈷、鎳、錳、鋰等稀貴金屬，如果不處理，不僅會造成環(huán)境污染，也是一種資源浪費。依據(jù)數(shù)據(jù)顯示，我國在2020年前后即將迎來第一個動力電池報廢高峰期。如何經(jīng)濟、有效地處理這部分報廢電池容量，成為亟待解決的問題。

目前，國內(nèi)外的動力電池回收利用體系主要為化學(xué)拆解利用，技術(shù)相對成熟，但是存在利用率低下以及污染浪費嚴重等問題。因此，人們提出了動力電池梯級利用的概念，即將電動汽車上報廢下的仍具有較好性能的動力電池做成儲能裝置應(yīng)用于電力系統(tǒng)。然而，目前梯級利用尚未有具體的實施方案。結(jié)合國家近期出臺的相關(guān)政策與儲能領(lǐng)域最新發(fā)展，本文設(shè)計并提出了一種可行的動力電池梯級利用的回收方式及其相關(guān)應(yīng)用，為相關(guān)企業(yè)的發(fā)展提供參考建議。

1 回收模式

目前，國外一些企業(yè)已經(jīng)開始探索動力電池回收模式，例如日產(chǎn)汽車和住友集團合作成立了4R Energy公司進行回收以及梯次利用在住宅供電方面?？梢钥闯觯@類回收模式主要是以汽車生產(chǎn)企業(yè)以及動力電池生產(chǎn)企業(yè)為主導(dǎo)的，依靠生產(chǎn)廠家特有的物流優(yōu)勢進行回收。國內(nèi)近期出臺了一系列相關(guān)政策大力推進動力電池梯次利用，特別提出要求生產(chǎn)廠家承擔(dān)起回收的責(zé)任。目前，我國成體系的動力電池回收利用廠商不多，且受到了企業(yè)資質(zhì)的限制。國內(nèi)目前擁有成熟回收體系的廠家中格林美頗具代表性，其與汽車生產(chǎn)企業(yè)、動力電池生產(chǎn)企業(yè)、梯級利用企業(yè)以及報廢汽車回收拆解企業(yè)等共建回收網(wǎng)點，采用線上、線下相結(jié)合的方式構(gòu)建廢舊動力電池回收網(wǎng)絡(luò)?；赗FID技術(shù)，其實現(xiàn)了對物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的回收資源的實時監(jiān)控以及全程溯源，通過對回收汽車安裝GPS實現(xiàn)線上監(jiān)控，提高了回收效率。

格林美的回收方式可以概括為“互聯(lián)網(wǎng)+分類回收”，利用手機APP以及微信網(wǎng)站等網(wǎng)絡(luò)客戶端開展電子商務(wù)模式實現(xiàn)O2O回收模式。以上是對動力電池回收企業(yè)實例的分析，總結(jié)起來，大概可以分為以下3種模式：汽車廠商建立逆向物流回收，企業(yè)自營；生產(chǎn)商聯(lián)合組織形成企業(yè)聯(lián)營模式；第三方企業(yè)進行回收，即企業(yè)的外包模式。

1.1 汽車廠商自營制

由汽車廠商負責(zé)回收可以利用既有的正向物流體系，并且保證了關(guān)于動力電池的一些保密技術(shù)不外露。同時，由廠商直接交付梯級利用企業(yè)可以給予廠商回收利用難度反饋，敦促廠商合理設(shè)計產(chǎn)品，也督促了生產(chǎn)者對動力電池的壽命、質(zhì)量等的監(jiān)督，以便進行售后維護。

1.2 生產(chǎn)者責(zé)任制

生產(chǎn)者責(zé)任制是歐盟目前防治小電池污染的主要制度。由動力電池生產(chǎn)者聯(lián)合可以使聯(lián)盟共同承擔(dān)風(fēng)險。然而，生產(chǎn)商從消費者手中回收電池難度較大，同時，回收渠道中4S店和整車企業(yè)有償回收，會提高回收成本。

1.3 第三方回收制

由具有資質(zhì)的第三方回收企業(yè)回收可以保證不同型號的電池得到回收，同時鼓勵消費者參與到物流體系中。專門的回收企業(yè)也可以保證操作的專業(yè)性與規(guī)范性。然而，受到的成本制約較大，需要較為成熟、合理的回收方案以降低回收成本，并設(shè)立足夠的物流中心保證回收范圍的覆蓋。

此外，回收體系如果要成為閉環(huán)，下游產(chǎn)業(yè)也不可或缺。因此，對于回收利用后再報廢的動力電池，仍可由原有化學(xué)拆解的產(chǎn)業(yè)承接。化學(xué)拆解主要利用正極材料等，對于動力電池可用容量等要求并不高，因此，動力電池充分梯次利用之后，再由化學(xué)拆解行業(yè)回收可使效益最大化。

2 相關(guān)應(yīng)用

動力電池作為典型的儲能裝置，對動力電池回收后的應(yīng)用在中小規(guī)模應(yīng)急儲能方面有著良好的應(yīng)用前景，也在大規(guī)模電網(wǎng)儲能領(lǐng)域大有可為。

對于小規(guī)模儲能應(yīng)用，從電動大巴以及高性能電動汽車上退役的動力電池可以利用在景區(qū)的觀光車以及居民的電動自行車上。同時，一些典型的小型儲能應(yīng)用場景，比如緊急電源也可用退役動力電池替代。退役電池也可在一些傳統(tǒng)蓄電池領(lǐng)域應(yīng)用，比如分布式發(fā)電中與新能源風(fēng)光電源配合實現(xiàn)小規(guī)模儲能?？紤]到西部部分欠發(fā)達地區(qū)存在用電難、風(fēng)光資源豐富、對分布式能源有較高需求的情況，退役動力電池相比普通的新蓄電池具有明顯的價格與性能優(yōu)勢，在循環(huán)壽命、能量密度、高溫性能等方面優(yōu)于鉛酸電池，可以適當(dāng)減輕分布式能源初期建設(shè)成本過高的問題。

中國鐵塔股份有限公司將梯次利用后的動力電池應(yīng)用在了自身的基站產(chǎn)品之上，利用峰谷電價差，結(jié)合動力電池儲能裝置性能好、成本低等優(yōu)勢，降低了自身基站運營成本。依據(jù)國家能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃，我國正在推進企業(yè)園區(qū)多能互補環(huán)保工程。一些新型的企業(yè)園區(qū)采用風(fēng)、光和地?zé)岬榷喾N能源混合利用，而退役動力電池本身帶有廢物利用的環(huán)保性質(zhì)，應(yīng)用于這類企業(yè)園區(qū)的中小規(guī)模儲能可以增強園區(qū)能源多樣化并且切合環(huán)保主題。以上為動力電池梯級利用在中小型儲能方面的一些典型應(yīng)用，此外，考慮到我國儲能電站產(chǎn)業(yè)正在快速發(fā)展，而儲能電站所用電池與動力電池基本一致，大部分均為鋰電池，因此，回收后的動力電池也可制成較大規(guī)模的儲能裝置，消納棄風(fēng)棄光以及提供電力系統(tǒng)輔助服務(wù)，對實現(xiàn)大規(guī)?？稍偕茉吹慕尤刖哂兄匾饬x。來自高工產(chǎn)研鋰電研究所的調(diào)研顯示，2017年鋰電儲能市場產(chǎn)量約3.5 GW·h，同比增長13%；產(chǎn)值55億元，同比增長7%.同時，現(xiàn)有鋰電儲能市場受成本影響發(fā)展已近瓶頸，而退役動力電池在此儲能利用可推進其持續(xù)發(fā)展。

隨著目前電力市場改革的推進，電力輔助服務(wù)市場也日漸得到重視，較為典型的輔助服務(wù)有調(diào)配、備用、無功調(diào)節(jié)和黑啟動等。相比傳統(tǒng)的火電機組，儲能裝置容量較小，難以長期供電力系統(tǒng)使用，但儲能裝置的出力爬升快，可以較快啟動，因此，是提供短期電力輔助服務(wù)的優(yōu)秀選擇。此外，依據(jù)電力市場分時的電價變化，等待電力市場進入實時市場階段并深化改革之后，家庭級用戶可以依靠儲能裝置盈利。

3 結(jié)束語

我國混合動力汽車市場發(fā)展迅速，電動汽車在國家相關(guān)政策大力支持之下正在迅速占領(lǐng)市場，逐漸成為目前主流。然而，作為一個新興的產(chǎn)業(yè)勢必需要相應(yīng)的配套產(chǎn)業(yè)鏈，而我國尚未形成成熟、閉環(huán)的動力汽車體系，大量即將退役的動力電池難以得到高效處理，浪費嚴重。因此，本文從動力電池回收以及梯次利用的層面對回收體系以及利用模式進行了研究，提出了相關(guān)企業(yè)可以采用的三類回收模式以及退役電池可以應(yīng)用的中小型儲能模式和大規(guī)模電網(wǎng)儲能產(chǎn)品，對梯次利用企業(yè)進行了展望并提出了相關(guān)要求。

參考文獻：

［1］高桂蘭，賀欣，李亞光.廢舊車用動力鋰離子電池的回收利用現(xiàn)狀［J］.環(huán)境工程，2017，10（35）：135-139.

［2］韓路，賀狄龍，劉愛菊，等.動力電池梯次利用研究進展［J］.電源技術(shù)，2014，38（03）：548-550.