鉅大LARGE | 點擊量：1078次 | 2019年05月15日
如何解決動力電池規(guī)?；荽卫弥械目焖俜诌x和系統(tǒng)重組問題
4月24-26日，由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會主辦的第九屆中國國際儲能大會在浙江省杭州市洲際酒店召開。在4月25日上午的“儲能電池與技術應用（上）”專場，深圳市科陸電子科技股份有限公司副總工劉佳璐在會上分享了主題報告《動力電池規(guī)?；荽卫弥械目焖俜诌x和系統(tǒng)重組解決方案》，以下為演講實錄：
劉佳璐：各位尊敬的來賓，上午好！我用最簡練的語言、最短的時間快速的給各位匯報一下我們近期在動力電池梯次利用方面一些主要的工作成果。
我的介紹分三個部分：第一，背景介紹；第二，當前動力電池梯次利用的研究現(xiàn)狀；第三，我們在快速分選和系統(tǒng)重組方面的主要研究成果和應用成果；第四，儲能行業(yè)和動力電池梯次利用領域的一些總結與展望。
前面各位專家已經把這些情況介紹的差不多了，這里面我簡單的把我的理解給大家重復一下。
電動汽車，毫無疑問已經是國家能源戰(zhàn)略和汽車戰(zhàn)略重要的話題，根據(jù)現(xiàn)在的情況來看，從2014年、2015年以后，電動汽車開始逐步普及，到2020年預計會達到每年使用量在100多萬輛以上，在2025年以后，根據(jù)百萬輛汽車的電池，大概5年左右的周期淘汰，從2025年以后，退役下來的動力電池量就會在四五十個GW以上，保守的估計會在每年四五十個GW以上。目前退役動力電池的來源相對來說稍微差一些、稍微少一些，因為目前主要是2014年、2015連左右的汽車電池退役下來的，2014年、2015您期間電動汽車的普及量遠遠沒有這兩年的普及這么迅猛。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
還要簡單說一個問題，動力電池的發(fā)展跟當前儲能行業(yè)的發(fā)展形成了很強的聯(lián)盟關系，動力電池毫無疑問這些年的發(fā)展都是選用了鋰離子電池，我當時在2010年年初去國家電網公司工作的時候，當時正好開始轟轟烈烈的開展堅強的智能電網的建設，堅強的智能電網建設包含著源、網、荷、儲，當時特別傾向于用鋰離子電池，可以跟未來的電動汽車發(fā)展形成聯(lián)動關系，當一些儲能站可以用退役下來的電動汽車的電源，實際上這個概念不是說這兩年才有的，當時2010年國家電網公司布局的時候已經考慮到了這個問題，也是為什么當時鉛炭電池、液流電池，當時的情況各有各的優(yōu)勢，當時都差不多，但是經過了將近10年的發(fā)展，鋰離子電池一直是處在價格下降非常快、各方面性能提高也非常明顯，其他種類的電池雖然也投入了很大的研究、也有很多方式，但是一直沒有鋰離子電池在儲能領域當中占比這么高。
這是國家關于新能源汽車的相關政策。
這個是以后動力電池的退役量。到2020年退役量大概估計是10GW左右，后來我個人估計大概到2025年是四五十個GW，到2030年應該是超過百個GW左右。
對當前的鋰離子電池對鉛炭電池比較最明顯的問題就是，鋰離子電池退役回收的問題。我們采用梯次利用，雖然最終不能解決最末端的問題，但是可以把電池的應用再進行延長，可以再爭取更多的末端處理的時間。而且后邊當大量的鋰離子電池退役下來以后，如何處理也會成為大家環(huán)境困擾的主要問題。
對于當前的儲能來說，儲能行業(yè)，因為我現(xiàn)在的科陸公司，在儲能行業(yè)也深耕了將近10年的時間，儲能領域目前面臨最嚴重的問題就是成本問題，除了一些很特殊的環(huán)境，像調頻、電力輔助服務等等，能把儲能的價值充分發(fā)揮，而且能夠快速收回成本以外，像其他領域，尤其像用戶側的削峰填谷項目，電池的成本實際是影響到當前項目推廣的重要問題，因為很多項目我們在算的時候幾乎是精打細算一分錢一分錢往下?lián)傅?。而且整體電價還是下降的趨勢，大家也看到，政府這邊要求兩大電網公司也在不斷的下調電價，基準電價一旦下調，對儲能的打擊、對儲能在用戶側推廣應用的打擊又是非常非常大的。另一方面，對于電池梯次利用的普及以后，一旦帶來儲能行業(yè)的爆發(fā)，同時跟電動汽車動力電池之間會有一個聯(lián)動的關系。對于電動汽車來說，也會降低電動汽車相關的使用成本。
當前動力電池和儲能的電池目前還不完全是一回事，雖然在工藝方面、電極方面有很多的相似之處，但是側重點還是不一樣的，動力電池更強調能量密度，儲能電池更強調的是循環(huán)壽命，儲能電池的循環(huán)壽命現(xiàn)在可以做到單體電池七八千次以上、甚至接近萬次的目標，動力電池一般來說現(xiàn)在的技術只要達到2千次以上，雖然目標是三四千次，2千次以上就夠了，充電汽車假設跑300公里，跑2千次就是五六十萬公里，這個已經足夠汽車類的使用了。這個是動力電池的全生命周期，把汽車電池可以通過Pack裝在汽車上使用，當汽車上淘汰下來以后，把這些電池可以再進行一次再生的使用，通過再生使用可以使得退役電池充分發(fā)揮一次余熱，最終還是要進行原材料的拆解。
這是當前梯次利用動力電池的現(xiàn)狀。實際梯次利用這個概念并不是一個很新的概念，在七八年前的時候就已經展開了電池的梯次利用工作了。當時一直存在一個問題就是，大規(guī)模的梯次利用是很大的一個難題。再一個，大規(guī)模使用以后的安全性問題，包括在梯次利用以后的電池性能也是有很大下降的。特別是梯次利用以后的動力電池，不適合用于高倍率的放電，只能做0.15C左右的充放電倍率。
這是簡單小規(guī)模的梯次利用，包含應用在一些小容量的項目當中，近期在江蘇省電力公司這邊也做了一些，包括南方電網公司也做了一些兆瓦級的梯次利用嘗試，目前離大規(guī)模的推廣應用，尤其是到百兆瓦級、幾十兆瓦級的電站，目前差距還是非常大的。正是因為在這種前提之下，我們公司和南網公司、相關的一些電網體系內的科研院所共同開展了動力電池標準化梯次利用的國家重大專項的項目。
這張圖是這個項目主要的技術路線圖，首先開始是把退役下來的電芯進行健康狀態(tài)和殘值的評估，按照前面的評估技術進行快速的分選，對于分選下來的一部分電池、短板電池需要進行內部的重組進行，大部分電池再進行一些系統(tǒng)級的重組。第一層就是電池層我們需要做的工作。第二層是關于系統(tǒng)層，我們在系統(tǒng)層需要做一些熱平衡的技術以及多層級的安全管理技術，對我公司來說主要承擔的就是模塊系統(tǒng)的主要重組技術。最后一部分是應用層，就是把這些項目拿過來做一些示范工程，并且做一些后期的運營評估以及商業(yè)模式等等這方面的研究。最終通過這個課題提出一些再退役的標準。
這個圖就是對健康狀態(tài)的評估，通過白箱電池和黑箱電池建立不同的評估體系，現(xiàn)在退役下來的電池有一部分是黑箱電池為主，白箱電池還比較少，未來過幾年以后，大概退役下來就是到2021年、2022年以后應該大部分都是白箱電池退役。
這是關于SOH和殘值模型、評估模型，進行衰減的模式識別，進行內部參數(shù)演變的判別，最后得出這個殘值的評估值。對于白箱電池直接可以進行健康因子的提取，做出性能衰減的模型和殘值評估。
最后是我們基于泛在電力物聯(lián)網的快速分選技術。這是我們公司在這個課題中承擔的非常重要的部分，主要是做出來的電池一部分經過篩選以后是可以進行直接應用的，一次性差的電池進行初篩以后再去上這套類似于我們公司以前做的檢測快速分選的檢測方式，因為科陸公司以前在電表側領域是有很強的積累的，所以我們做電池性能指標的分析當中也采用了更加精細化的分析，能夠進行篩選，可以篩選出來一部分是可以進行配組的，另一部分是可以進行修復的，還有一部分是需要再去進行回收的。分選裝置最終能達到實現(xiàn)的是單個模塊的分選時間可以在半個小時之內分選完，一天一般可以超過1個兆瓦，大概就是1.2—1.5兆瓦左右的一天篩選電池的量。
這個是對短板電池我們采用的脈沖式的隔離均衡，對于嚴重的短板電池可以采用靜態(tài)旁路的隔離，對Pack本身情況，不拆Pack的情況下做這種內部的一些短板電池的處理。
下面這張圖，針對不同類型的重組方案，最簡單的一種，就是進行常規(guī)重組，這個就是對電池的性能最理想的情況下可以采用常規(guī)重組，對性能較差的可以采用第二個是這個方式接入，對于更差的電池可以采用類似組串式的接入，做光伏電站的可以很好理解，組串式的光伏逆變器一樣，對這種不均衡性較強的情況下有很強的調節(jié)作用，可以調節(jié)成較為一致的接入到母線上。再差的采用這種微型PCS，就是對于每個模塊做小的DC/DC變換，接入系統(tǒng)當中，這樣可以達到絕大部分電池，我們的目標是達到90%以上的回收來得電池經過篩選以后都能夠接入到整個系統(tǒng)當中，能夠應用于更大規(guī)模的儲能電站。
這張圖是針對我們做完梯次利用以后不同的應用場景，包含了調頻調峰，包含了電網側的應用，以及用戶側的峰谷差套利和平抑新能源的電網波動，這幾大類應用。目前現(xiàn)在儲能應用當中，實際當前都是比較缺乏政策支持的，絕大部分省份目前都沒有政策支持，而且商業(yè)模式實際也都是探索當中，目前拿這幾個例子來說。像發(fā)電側來說有一個細則考核，對于電網側目前實際上是沒有明顯的政策的。對于用戶側來說現(xiàn)在只有峰谷電價差，前面也有人講，包括需量管理和容量管理以及備用電源的作用等等，對于新能源側目前還是一個很缺少政策的狀態(tài)，所以對當前來說在儲能大環(huán)境當中還是存在著很大的推廣和普及的壓力的。
最后再做一下總結與展望，這是當前中國的儲能市場發(fā)展，就不太給大家詳細說了。
最后一張圖我也簡單說一下，從未來的發(fā)展趨勢來說，儲能還是能源互聯(lián)網和智能電網當中的一個源、網、荷、儲的重要環(huán)節(jié)，同時，在未來的儲能發(fā)展方向來說，這里面第二段和第三段我是比較看好的，儲能后邊都會把這個市場進行細分，就是分成高端市場和低端市場，低端市場，尤其像用戶側這種市場，實際上也是梯次利用重要的一個應用場景。
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