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退役電池梯次利用發(fā)展態(tài)勢和政策體系研究

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2023年01月10日  

摘要:我國退役動力鋰電池梯次利用技術(shù)發(fā)展迅速,但仍處于初級階段,面對的核心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和市場機(jī)制等問題有待解決。因此,本文立足我國梯次利用技術(shù)概況,比較國內(nèi)外動力鋰電池和梯次利用政策體系的同時,回顧近年我國政府及地方針對動力鋰電池回收和梯次利用所出臺政策,剖析我國梯次利用技術(shù)發(fā)展問題,提煉世界儲能強(qiáng)國梯次利用相關(guān)政策體系的關(guān)鍵點,并以此為依據(jù),提出新形勢下梯次利用技術(shù)發(fā)展的若干政策建議。


關(guān)鍵字:退役動力鋰電池;梯次利用技術(shù);政策體系;儲能產(chǎn)業(yè);示范工程


1引言


我國新能源汽車發(fā)展態(tài)勢迅猛,考慮到動力鋰電池生命周期,退役動力蓄電池回收利用問題亟待解決[1-5]。目前退役電池規(guī)模為25GWh,預(yù)計2025年動力鋰電池退役規(guī)模將突破116GWh。在2009年之前我國新能源汽車銷量不足500輛,2017年超77.7萬輛,據(jù)統(tǒng)計2020年底累計銷量超800萬輛[6]。2020年累計退役電池將達(dá)21-25萬噸。


目前梯級利用電池應(yīng)用于低速車領(lǐng)域重要是在快遞車上得到了較快發(fā)展,當(dāng)前將退役電池應(yīng)用于低速車每千瓦時成本約650元,按照年新增產(chǎn)量50%采用鋰電池替換蓄電池的假設(shè),預(yù)計低速電動汽車替代領(lǐng)域有望拉動梯級利用鋰電池需求約205億元。比較之下,雖然梯次利用電池單價高于鉛酸電池,但考慮到循環(huán)壽命、電池容量等因素,鉛酸電池和梯次利用電池性價比至少為1:1.2,梯次利用電池使用壽命內(nèi)每KWh攤銷費用僅為鉛酸電池的1/3左右。加之國家政策支持、環(huán)保考量等因素,在通信基站上以梯次利用動力鋰電池替代原有使用的鉛酸蓄電池成為新趨勢。


根據(jù)現(xiàn)有新能源汽車的保有量,每年都有大量的退役動力鋰電池要合理的處理因此,2021-2022年動力鋰電池的回收量將達(dá)到36-40萬噸/年,2025年累計退役量約為78萬噸[7-9]。此外,廢舊動力鋰電池中的重金屬會對生態(tài)環(huán)境造成很大的危害,假如對廢舊動力鋰電池僅采用填埋、焚燒等普通垃圾處理方式,環(huán)境污染不可防止。因此,完善動力鋰電池梯次利用體系建設(shè)具備經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的雙重意義。


2國內(nèi)梯次政策研究


2.1國家政策體系配套逐步完善


2018年七月,國家發(fā)改委公布《有關(guān)創(chuàng)新和完善促進(jìn)綠色發(fā)展價格機(jī)制的意見》,


提出加大峰谷電價實行力度,通過擴(kuò)大高峰、低谷電價價差和浮動幅度,引導(dǎo)用戶錯峰用電,促進(jìn)儲能發(fā)展。目前我國各省35KV以上工商業(yè)用電峰谷電價價差超過0.4元/千瓦時,北京、江蘇、廣東等地峰谷電價價差超過0.8元/千瓦時,用戶側(cè)儲能具備經(jīng)濟(jì)性。


(1)2015年五月《我國制造2025》國務(wù)院將綠色發(fā)展作為戰(zhàn)略指導(dǎo)思想,發(fā)展目標(biāo)中提到:工業(yè)廢物回收利用率至2015年要求達(dá)到65%,2020年73%,2025則為79%。


(2)2017年一月《有關(guān)加快推進(jìn)再生資源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》工信部等三部委選擇新能源汽車發(fā)展聚集區(qū)域開展動力鋰電池回收試點示范,要求2020年報廢機(jī)動車再生利用率達(dá)到95%。


2017年九月,工信部出臺《四輪低速電動汽車技術(shù)條件(草案)》,提出整備


質(zhì)量不大于750kg,電池整套系統(tǒng)質(zhì)量占比不能大于30%,即要在225kg以內(nèi),電池系統(tǒng)比能量應(yīng)不低于70Wh/kg,意味著傳統(tǒng)鉛酸蓄電池有可能被淘汰,梯級利用鋰電池有望成為低速電動汽車電池升級替代的選擇之一。


(3)2018年五月,工信部公布《電動自行車安全技術(shù)規(guī)范》國家標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定裝配完整含電池的電動自行車整車質(zhì)量應(yīng)當(dāng)小于或等于55kg,而鉛酸電池自身重量有17kg左右,整車質(zhì)量限制有望促進(jìn)電動汽車生產(chǎn)公司采用質(zhì)量較輕的鋰電池,梯級利用情況下鋰電池的其全生命周期成本亦低于鉛酸蓄電池,因此,梯級利用有望成為新國標(biāo)下電動自行車蓄電池的優(yōu)選。


2018年七月,工信部等七部委公布《有關(guān)做好新能源汽車動力蓄電池回收利用試點工作的通知》,確定京津冀地區(qū)、山西省、上海市、江蘇省等地區(qū),及我國鐵塔股份有限公司為試點地區(qū)和公司,開展動力鋰電池回收試點工作,這標(biāo)志著我國動力鋰電池回收進(jìn)入大規(guī)模實行階段。


(4)2020年政策密集出臺,正在加快電池回收實現(xiàn)商業(yè)化。目前政策體系已初步成型,對鋰電池的回收再利用起到了巨大的推動和規(guī)范用途。


表1我國動力鋰電池回收相關(guān)政策法規(guī)


Tab.1Relevantpoliciesandregulationsforpowerbatteryrecycling


2.2各省市推出地方性政策

2.2.1深圳


(1)2016年九月公布《深圳市2016年新能源汽車推廣應(yīng)用財政支持政策》表示,按經(jīng)審計確定的金額50%對公司給予補(bǔ)貼,專項用于動力鋰電池回收。


(2)2018年四月印發(fā)《深圳市開展國家新能源汽車動力鋰電池監(jiān)管回收利用體系建設(shè)試點工作方法(2018-2020年)》,目標(biāo)是到2020年,實現(xiàn)對所有納入補(bǔ)貼范圍的新能源汽車動力鋰電池的全生命周期監(jiān)管,深圳成全國首個動力鋰電池回收方法正式落地城市。


(3)2019年一月公布《深圳市2018年新能源汽車推廣應(yīng)用財政支持政策》中,根據(jù)補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn),關(guān)于在深圳銷售新能源汽車的公司,包括本地生產(chǎn)公司和外地生產(chǎn)公司在深圳授權(quán)的法人銷售公司,應(yīng)按20元/千瓦時的標(biāo)準(zhǔn)專項計提動力蓄電池回收處理資金。對按要求計提了動力蓄電池回收處理資金的,按經(jīng)審計確定的金額的50%對公司給予補(bǔ)貼,補(bǔ)貼資金應(yīng)專項用于動力蓄電池回收。


2.2.2四川


四川省2019年三月公布《四川省新能源汽車動力蓄電池回收利用試點工作方法》,目標(biāo)是到2020年,全省新能源汽車動力鋰電池梯級利用產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值力爭達(dá)到5億元,材料回收利用產(chǎn)業(yè)達(dá)到30億元。建設(shè)3個鋰電池回收綜合利用示范基地,打造2個退役動力蓄電池高效回收、高值利用的先進(jìn)示范項目,培育3個動力蓄電池回收利用標(biāo)桿公司。


2.2.3湖南


2019年四月公布《湖南省新能源汽車動力蓄電池回收利用試點實行方法》,目標(biāo)是到2020年,基本建成共享回收網(wǎng)絡(luò)體系,引導(dǎo)省內(nèi)80%以上的新能源汽車退役報廢動力蓄電池進(jìn)入回收利用網(wǎng)絡(luò)體系。


2.2.4北京


2018年十二月,《京津冀地區(qū)新能源汽車動力蓄電池回收利用試點實行方法》印發(fā),在價格方面,京津冀地區(qū)將鼓勵聯(lián)盟聯(lián)合開展廢舊動力蓄電池市場化定價機(jī)制的探索研究,構(gòu)建第三方價格指導(dǎo)和評估體系,探索線上線下動力蓄電池殘值交易等新型商業(yè)模式。


表2國內(nèi)動力鋰電池相關(guān)政策法規(guī)


Table2Domesticpoliciesandregulationsrelatedtopowerbatteries


3國外動力鋰電池梯次利用政策體系


國外退役電池梯次利用體系更為完善且各具優(yōu)勢。由于歐、美、日本等發(fā)達(dá)國家此前在鉛酸電池、消費鋰電池等的回收起步較早,建立的回收體系取得了良好效果,形成了由動力鋰電池生產(chǎn)公司承擔(dān)電池回收重要責(zé)任的生產(chǎn)者責(zé)任衍生機(jī)制,配套政策體系相對完善[15-18]。


(1)日本


從2000年起即規(guī)定電池生產(chǎn)商負(fù)責(zé)鎳氫和鋰電池的回收,并要求電池產(chǎn)品設(shè)計要利于回收;由于日本國民對垃圾分類和循環(huán)利用有極強(qiáng)的認(rèn)同感,零售商、汽車銷售商和加油站可免費從消費者手中回收廢舊電池,專業(yè)的回收公司對電池進(jìn)行分解處理。而法律法規(guī)方面,1993年起日本頒布了多部相關(guān)法律,施行3R計劃(Recycling,Reuse,Reduce),明確要求建立電池循環(huán)-再利用回收系統(tǒng)。


日本伊藤忠商事將退役電池用于家庭儲能應(yīng)用領(lǐng)域,4REnergy公司將日產(chǎn)Leaf汽車動力鋰電池用于家庭儲能。


(2)瑞典


Sharp公司通過自主研發(fā)智能功率控制器,將汽車動力鋰電池梯次利用于家庭儲能。


(3)德國


由德國電池制造商協(xié)會和電子電器制造商協(xié)會聯(lián)合成立的GRS基金是歐洲最大的鋰電池回收組織。該組織已建立了超過17萬個回收點(其中包括14萬個零售點)并回收了德國46%的廢舊便攜式電池。電池公司可通過按產(chǎn)量向基金會交納服務(wù)費的方式共享回收網(wǎng)絡(luò)。目前GRS基金已有成員公司3500家。


BOSCH、BWM/瓦騰福公司采用BWMActiveE和i3退役動力鋰電池建設(shè)2MW/2WMh光伏電站儲能系統(tǒng)。


4我國梯次利用工程應(yīng)用分析


退役動力鋰電池通過篩選重組,應(yīng)用于其他低應(yīng)力場景再利用,從應(yīng)用領(lǐng)域看,退役動力鋰電池在儲能和低速電動汽車等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力梯次利用總體還處于示范性應(yīng)用階段,目前國內(nèi)已有了成功的案例[19],如表3所示。


表3國內(nèi)動力汽車梯次利用案例


Tab.3EchelonUtilizationCasesofDomesticPowerVehicles


5新形勢下梯次利用技術(shù)發(fā)展的政策建議


我國正處于電池梯次利用技術(shù)發(fā)展的初級階段,大多數(shù)電池梯次利用方式仍處于示范階段,梯次利用產(chǎn)業(yè)仍處于培育期。面對2020年底我國動力鋰電池累計報廢量約21萬噸,退役的新能源汽車鋰電池50GWh的嚴(yán)峻挑戰(zhàn),本文通過分析國內(nèi)外梯次利用技術(shù)技術(shù)的政策體系,提出如下政策建議:


(1)加強(qiáng)梯次利用技術(shù)的頂層設(shè)計。以提高發(fā)展質(zhì)量、提升整體效率和新增能源綜合效益為目標(biāo),研究制定退役動力鋰電池梯次利用技術(shù)整體發(fā)展戰(zhàn)略,并根據(jù)科技發(fā)展和國內(nèi)外形勢,對電池梯次利用發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行及時調(diào)整。


(2)加大梯次利用技術(shù)基礎(chǔ)創(chuàng)新研究。針對我國在電動汽車領(lǐng)域的需求,結(jié)合儲能商業(yè)和示范工程建設(shè),重突破相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈上的瓶頸技術(shù)以及我國尚未掌握的核心技術(shù)。


(3)構(gòu)建退役電池梯次利用技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系。建議在結(jié)合國際相關(guān)經(jīng)驗和國內(nèi)調(diào)研的基礎(chǔ)上,結(jié)合相關(guān)試點項目的實行情況,持續(xù)完善梯次利用領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)體系。


作者:李建林,李雅欣


(儲能技術(shù)工程研究中心(北方工業(yè)大學(xué)),北京市100144)

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