2.2　退役動力電池梯次利用的儲能市場及產業鏈

2.2.1　退役動力電池梯次利用的儲能市場和儲能系統

2.2.1.1　儲能市場

儲能即能量的存儲，具體到電能存儲上是指利用化學或者物理的方法將產生的電能存儲起來并在需要時釋放的過程。作為解決新能源消納、增強電網穩定性、提高配電系統利用效率的合理解決方案，儲能在我國的發展稍微落后于發達國家，在儲能的全球化應用趨勢之下，我國儲能產業的發展急需提速。目前，儲能在我國雖然未得到大規模發展，但在全球已經得到了快速的發展，而且伴隨著儲能的成本逐步下降，依托我國龐大的市場容量和規模優勢，我國儲能市場將迎來發展的機遇。

近年來，以光伏發電、風電為代表的新能源發電獲得了迅速的發展。然而由于不穩定、消納難等原因，棄風、棄光也成為了制約行業發展的一大難題；此外，在分布式光伏、海上風電等多樣性發電模式的興起之下，市場上對電力儲存的需求正越來越大。這都刺激了儲能技術的發展，使得儲能成為新能源市場未來發展的關鍵。

儲能技術在電力系統中主要集中應用在可再生能源發電移峰、分布式能源及微電網、電力輔助服務、電力質量調頻、電動汽車充換電等方面。在新能源電力持續高增長的同時，儲能技術也開始越來越成為新能源產業突破瓶頸的關鍵。儲能有望徹底解決棄風、棄光問題，光伏、風電的未來發展需要儲能。從目前我國的能源供給形式來看，在能源互聯的大趨勢之下，分布式電力的發展成為未來的潮流。同時這也是光伏、風電突破當前發展瓶頸的關鍵。而在分布式光伏發電以及海上風電等分布式電力模式下，儲能的地位顯得異常重要，與儲能相結合才能發揮光伏、風電等新能源電力的巨大優勢。可以說，儲能是光伏、風電等新能源產業未來發展的基礎。

近幾年，分布式光伏的發展大大刺激了儲能的需求，而儲能技術的進步和成本的降低也在促進分布式光伏的發展。根據《可再生能源“十三五”規劃》的目標，到2020年，我國光伏發電裝機將達到105GW（目前已經提前完成任務），風電達到210GW。根據預測，按照平均10%左右的儲能配套來估計，在“十三五”期間我國僅風、光電站配套儲能的市場空間就有30GW以上；加上更大規模的用戶側及調頻市場，儲能市場規模有望超過60GW。

目前，儲能主要應用于分布式發電及微網儲能系統，占總裝機規模的56%，其次是可再生能源開發。在集中式可再生能源發電領域，儲能主要應用于解決棄風、棄光問題，跟蹤計劃出力、平滑輸出和參與調峰調頻輔助服務。

退役動力電池的梯次利用將成為儲能市場的一大機遇，隨著技術的提高與政策的指引，退役動力電池的梯次利用有望進一步打開儲能的應用空間。儲能應用前景廣闊，未來將為我國經濟增長、綠色能源發展創造巨大的價值，但作為一個新興的技術產業，現階段發展仍然面臨一些問題。技術經濟性的提升、應用市場機制和定價體系的完善都是未來的工作重點，而最亟待解決的是需要各方合力為儲能產業探索和挖掘多個可實現商業盈利的市場，實現產業健康、持續的發展。

在電力領域，儲能技術已逐漸在電力系統移峰填谷、可再生能源發電并網、電力調頻等輔助服務、分布式能源及微電網等方面體現出多重應用價值，正在成長為電力系統轉型的重要支撐，如圖2-3所示。在退役動力電池的梯次利用示范工程應用方面，國家電網建有30kW/1MW·h梯次利用錳酸鋰動力電池儲能系統和250kW/1MW·h梯次利用磷酸鐵鋰動力電池儲能系統。

在新能源發電領域，儲能系統的作用體現在可保障大型太陽能、風能等新能源發電大量接入與充分利用，同時又提高了輸配電設備的利用率，提高電網安全裕度；另外相關的技術突破和產業化還將帶動采礦、動力電池制造、電力電子設備等產業的進一步發展。

2.2.1.2　退役動力電池儲能系統

根據退役動力電池儲能系統的規模和層次結構，退役動力電池儲能系統主要包括儲能單元、儲能支路和儲能回路這三個方面。儲能單元是退役動力電池儲能系統的基本組成部分，由一臺儲能變流器（PCS）、退役動力電池堆（BP）和動力電池管理系統（BMS）構成；儲能支路由1個低壓開關柜和1個儲能單元構成；儲能回路由1個升壓變單元、多條并聯儲能支路和儲能回路監控系統構成，其中儲能支路是儲能回路的最小組成單元，可以獨立形成一個儲能系統。

動力電池堆作為實現電能存儲和釋放的載體，它通過集成多個電芯（Cell）并聯構成單元動力電池（Unit）；多個單元動力電池串聯構成動力電池模塊（Block）；多個動力電池模塊（Block）串聯構成動力電池串（BS）；多個動力電池串并聯組成動力電池堆，大容量儲能電站需要成千上萬個動力電池單體。

在退役動力電池再利用領域，由于在對退役動力電池進行檢測和重組時，設備和人工投入成本較高，用于儲能并不具有經濟性。根據中國科學電力研究院的數據，2015年退役動力電池儲能綜合用電成本為0.73元/（kW·h），而參與鉛酸儲能電池、抽水蓄能用電成本目前已經接近0.4元/（kW·h），目前退役動力電池儲能經濟成本還不具備優勢，還因為存在諸多障礙，所以在國內還未大規模推廣。

目前，我國動力電池還未正式進入大批量退役階段，所以可梯次利用的動力電池數量還不夠多。而且早期的動力電池性能、質量和成本都不如現在生產的動力電池，這也是制約儲能產品大規模應用的最大障礙。無論是集中式儲能，還是目前比較流行的分布式儲能，其能量規模都是比較大的。通過回收得到的退役動力電池，可能是來自不同廠家、不同車型的不同規格、不同型號，其成組和串并聯的方式也不盡相同，即使同樣品牌、同規格的動力電池，由于使用一段時間后，其內阻、容量、自放電、電極表面狀態可以也會有較大的差異。如此雜亂的退役動力電池用到一個大規模的儲能項目上，其管理的難度可能會大大增加。

我國的儲能應用領域還沒有發展起來，退役動力電池梯次利用在儲能領域還沒有開始，相關的參數和技術非常復雜，需要長期的反復論證和實驗。另外，退役動力電池梯次利用的安全責任和售后維護歸屬不明也是阻礙退役動力電池大規模梯次利用的重要原因。

從技術角度來看，梯次利用技術的核心要求是保證目標產品的品質和安全。具體而言，一是來料的品質安全控制；二是目標產品的生產過程控制；還有目標產品的控制和設計。在退役動力電池梯次利用技術方面，不少企業針對退役動力電池的梯次利用進行了種種嘗試，也有了可喜的成果。退役動力電池來自不同階段的不同車型，相互之間參數差異較大，如采用并聯集中式的設計方案，則退役動力電池的一致性無法保障。對此，通過組串分布式架構來解決退役動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力電池作為一個基本的儲能單元，與PCS、監控單元串聯構成一個基本的儲能單元，再相互并聯構成功率不等的中大型儲能系統，可大幅減少檢測成本；同時通過淺充淺放的運行策略避免退役動力電池容量到后期“斷崖式”衰減，保障退役動力電池安全和可靠的長時間使用壽命。