2.2　退役動(dòng)力電池梯次利用的儲(chǔ)能市場及產(chǎn)業(yè)鏈

2.2.1　退役動(dòng)力電池梯次利用的儲(chǔ)能市場和儲(chǔ)能系統(tǒng)

2.2.1.1　儲(chǔ)能市場

儲(chǔ)能即能量的存儲(chǔ)，具體到電能存儲(chǔ)上是指利用化學(xué)或者物理的方法將產(chǎn)生的電能存儲(chǔ)起來并在需要時(shí)釋放的過程。作為解決新能源消納、增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性、提高配電系統(tǒng)利用效率的合理解決方案，儲(chǔ)能在我國的發(fā)展稍微落后于發(fā)達(dá)國家，在儲(chǔ)能的全球化應(yīng)用趨勢之下，我國儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展急需提速。目前，儲(chǔ)能在我國雖然未得到大規(guī)模發(fā)展，但在全球已經(jīng)得到了快速的發(fā)展，而且伴隨著儲(chǔ)能的成本逐步下降，依托我國龐大的市場容量和規(guī)模優(yōu)勢，我國儲(chǔ)能市場將迎來發(fā)展的機(jī)遇。

近年來，以光伏發(fā)電、風(fēng)電為代表的新能源發(fā)電獲得了迅速的發(fā)展。然而由于不穩(wěn)定、消納難等原因，棄風(fēng)、棄光也成為了制約行業(yè)發(fā)展的一大難題；此外，在分布式光伏、海上風(fēng)電等多樣性發(fā)電模式的興起之下，市場上對(duì)電力儲(chǔ)存的需求正越來越大。這都刺激了儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，使得儲(chǔ)能成為新能源市場未來發(fā)展的關(guān)鍵。

儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中主要集中應(yīng)用在可再生能源發(fā)電移峰、分布式能源及微電網(wǎng)、電力輔助服務(wù)、電力質(zhì)量調(diào)頻、電動(dòng)汽車充換電等方面。在新能源電力持續(xù)高增長的同時(shí)，儲(chǔ)能技術(shù)也開始越來越成為新能源產(chǎn)業(yè)突破瓶頸的關(guān)鍵。儲(chǔ)能有望徹底解決棄風(fēng)、棄光問題，光伏、風(fēng)電的未來發(fā)展需要儲(chǔ)能。從目前我國的能源供給形式來看，在能源互聯(lián)的大趨勢之下，分布式電力的發(fā)展成為未來的潮流。同時(shí)這也是光伏、風(fēng)電突破當(dāng)前發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵。而在分布式光伏發(fā)電以及海上風(fēng)電等分布式電力模式下，儲(chǔ)能的地位顯得異常重要，與儲(chǔ)能相結(jié)合才能發(fā)揮光伏、風(fēng)電等新能源電力的巨大優(yōu)勢?？梢哉f，儲(chǔ)能是光伏、風(fēng)電等新能源產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的基礎(chǔ)。

近幾年，分布式光伏的發(fā)展大大刺激了儲(chǔ)能的需求，而儲(chǔ)能技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低也在促進(jìn)分布式光伏的發(fā)展。根據(jù)《可再生能源“十三五”規(guī)劃》的目標(biāo)，到2020年，我國光伏發(fā)電裝機(jī)將達(dá)到105GW（目前已經(jīng)提前完成任務(wù)），風(fēng)電達(dá)到210GW。根據(jù)預(yù)測，按照平均10%左右的儲(chǔ)能配套來估計(jì)，在“十三五”期間我國僅風(fēng)、光電站配套儲(chǔ)能的市場空間就有30GW以上；加上更大規(guī)模的用戶側(cè)及調(diào)頻市場，儲(chǔ)能市場規(guī)模有望超過60GW。

目前，儲(chǔ)能主要應(yīng)用于分布式發(fā)電及微網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)，占總裝機(jī)規(guī)模的56%，其次是可再生能源開發(fā)。在集中式可再生能源發(fā)電領(lǐng)域，儲(chǔ)能主要應(yīng)用于解決棄風(fēng)、棄光問題，跟蹤計(jì)劃出力、平滑輸出和參與調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù)。

退役動(dòng)力電池的梯次利用將成為儲(chǔ)能市場的一大機(jī)遇，隨著技術(shù)的提高與政策的指引，退役動(dòng)力電池的梯次利用有望進(jìn)一步打開儲(chǔ)能的應(yīng)用空間。儲(chǔ)能應(yīng)用前景廣闊，未來將為我國經(jīng)濟(jì)增長、綠色能源發(fā)展創(chuàng)造巨大的價(jià)值，但作為一個(gè)新興的技術(shù)產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)階段發(fā)展仍然面臨一些問題。技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的提升、應(yīng)用市場機(jī)制和定價(jià)體系的完善都是未來的工作重點(diǎn)，而最亟待解決的是需要各方合力為儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)探索和挖掘多個(gè)可實(shí)現(xiàn)商業(yè)盈利的市場，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)健康、持續(xù)的發(fā)展。

在電力領(lǐng)域，儲(chǔ)能技術(shù)已逐漸在電力系統(tǒng)移峰填谷、可再生能源發(fā)電并網(wǎng)、電力調(diào)頻等輔助服務(wù)、分布式能源及微電網(wǎng)等方面體現(xiàn)出多重應(yīng)用價(jià)值，正在成長為電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的重要支撐，如圖2-3所示。在退役動(dòng)力電池的梯次利用示范工程應(yīng)用方面，國家電網(wǎng)建有30kW/1MW·h梯次利用錳酸鋰動(dòng)力電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和250kW/1MW·h梯次利用磷酸鐵鋰動(dòng)力電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。

在新能源發(fā)電領(lǐng)域，儲(chǔ)能系統(tǒng)的作用體現(xiàn)在可保障大型太陽能、風(fēng)能等新能源發(fā)電大量接入與充分利用，同時(shí)又提高了輸配電設(shè)備的利用率，提高電網(wǎng)安全裕度；另外相關(guān)的技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)化還將帶動(dòng)采礦、動(dòng)力電池制造、電力電子設(shè)備等產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

2.2.1.2　退役動(dòng)力電池儲(chǔ)能系統(tǒng)

根據(jù)退役動(dòng)力電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)模和層次結(jié)構(gòu)，退役動(dòng)力電池儲(chǔ)能系統(tǒng)主要包括儲(chǔ)能單元、儲(chǔ)能支路和儲(chǔ)能回路這三個(gè)方面。儲(chǔ)能單元是退役動(dòng)力電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的基本組成部分，由一臺(tái)儲(chǔ)能變流器（PCS）、退役動(dòng)力電池堆（BP）和動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）構(gòu)成；儲(chǔ)能支路由1個(gè)低壓開關(guān)柜和1個(gè)儲(chǔ)能單元構(gòu)成；儲(chǔ)能回路由1個(gè)升壓變單元、多條并聯(lián)儲(chǔ)能支路和儲(chǔ)能回路監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，其中儲(chǔ)能支路是儲(chǔ)能回路的最小組成單元，可以獨(dú)立形成一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)。

動(dòng)力電池堆作為實(shí)現(xiàn)電能存儲(chǔ)和釋放的載體，它通過集成多個(gè)電芯（Cell）并聯(lián)構(gòu)成單元?jiǎng)恿﹄姵兀║nit）；多個(gè)單元?jiǎng)恿﹄姵卮?lián)構(gòu)成動(dòng)力電池模塊（Block）；多個(gè)動(dòng)力電池模塊（Block）串聯(lián)構(gòu)成動(dòng)力電池串（BS）；多個(gè)動(dòng)力電池串并聯(lián)組成動(dòng)力電池堆，大容量儲(chǔ)能電站需要成千上萬個(gè)動(dòng)力電池單體。

在退役動(dòng)力電池再利用領(lǐng)域，由于在對(duì)退役動(dòng)力電池進(jìn)行檢測和重組時(shí)，設(shè)備和人工投入成本較高，用于儲(chǔ)能并不具有經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)中國科學(xué)電力研究院的數(shù)據(jù)，2015年退役動(dòng)力電池儲(chǔ)能綜合用電成本為0.73元/（kW·h），而參與鉛酸儲(chǔ)能電池、抽水蓄能用電成本目前已經(jīng)接近0.4元/（kW·h），目前退役動(dòng)力電池儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)成本還不具備優(yōu)勢，還因?yàn)榇嬖谥T多障礙，所以在國內(nèi)還未大規(guī)模推廣。

目前，我國動(dòng)力電池還未正式進(jìn)入大批量退役階段，所以可梯次利用的動(dòng)力電池?cái)?shù)量還不夠多。而且早期的動(dòng)力電池性能、質(zhì)量和成本都不如現(xiàn)在生產(chǎn)的動(dòng)力電池，這也是制約儲(chǔ)能產(chǎn)品大規(guī)模應(yīng)用的最大障礙。無論是集中式儲(chǔ)能，還是目前比較流行的分布式儲(chǔ)能，其能量規(guī)模都是比較大的。通過回收得到的退役動(dòng)力電池，可能是來自不同廠家、不同車型的不同規(guī)格、不同型號(hào)，其成組和串并聯(lián)的方式也不盡相同，即使同樣品牌、同規(guī)格的動(dòng)力電池，由于使用一段時(shí)間后，其內(nèi)阻、容量、自放電、電極表面狀態(tài)可以也會(huì)有較大的差異。如此雜亂的退役動(dòng)力電池用到一個(gè)大規(guī)模的儲(chǔ)能項(xiàng)目上，其管理的難度可能會(huì)大大增加。

我國的儲(chǔ)能應(yīng)用領(lǐng)域還沒有發(fā)展起來，退役動(dòng)力電池梯次利用在儲(chǔ)能領(lǐng)域還沒有開始，相關(guān)的參數(shù)和技術(shù)非常復(fù)雜，需要長期的反復(fù)論證和實(shí)驗(yàn)。另外，退役動(dòng)力電池梯次利用的安全責(zé)任和售后維護(hù)歸屬不明也是阻礙退役動(dòng)力電池大規(guī)模梯次利用的重要原因。

從技術(shù)角度來看，梯次利用技術(shù)的核心要求是保證目標(biāo)產(chǎn)品的品質(zhì)和安全。具體而言，一是來料的品質(zhì)安全控制；二是目標(biāo)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程控制；還有目標(biāo)產(chǎn)品的控制和設(shè)計(jì)。在退役動(dòng)力電池梯次利用技術(shù)方面，不少企業(yè)針對(duì)退役動(dòng)力電池的梯次利用進(jìn)行了種種嘗試，也有了可喜的成果。退役動(dòng)力電池來自不同階段的不同車型，相互之間參數(shù)差異較大，如采用并聯(lián)集中式的設(shè)計(jì)方案，則退役動(dòng)力電池的一致性無法保障。對(duì)此，通過組串分布式架構(gòu)來解決退役動(dòng)力電池的一致性問題，即將同一輛車上拆下來的一整套退役動(dòng)力電池作為一個(gè)基本的儲(chǔ)能單元，與PCS、監(jiān)控單元串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)基本的儲(chǔ)能單元，再相互并聯(lián)構(gòu)成功率不等的中大型儲(chǔ)能系統(tǒng)，可大幅減少檢測成本；同時(shí)通過淺充淺放的運(yùn)行策略避免退役動(dòng)力電池容量到后期“斷崖式”衰減，保障退役動(dòng)力電池安全和可靠的長時(shí)間使用壽命。