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1 # 智慧電動情報局
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2 # 星輝650
汽車電池,階梯利用,效能下降到一定程度後可以利用風電光伏電將電池進行元素級別的電解還原,製成新電池極板,
用於風光互補路燈杆底座充電樁的蓄電池。
把路燈杆變成充電樁
汽車電池,階梯利用,效能下降到一定程度後可以利用風電光伏電將電池進行元素級別的電解還原,製成新電池極板,
用於風光互補路燈杆底座充電樁的蓄電池。
把路燈杆變成充電樁
磷酸鐵鋰及三元電池是目前電動車主要使用的兩種電池型別,通常當新能源汽車動力電池剩餘容量降低至初始容量的70-80%時,即無法滿足車載使用要求。《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》中提出按照先梯次利用後再生利用的原則,開展動力蓄電池的綜合利用,因此梯次利用及再生利用是當前動力電池回收的兩大技術。
據研究,磷酸鐵鋰電池容量衰減程度小於三元電池,三元電池迴圈次數在2500次左右時,電池容量衰減至80%,之後其相對容量將隨著迴圈次數增多呈現快速衰減趨勢。而磷酸鐵鋰電池迴圈壽命在3500次以上,部分可達到5000次以上,同時容量則隨迴圈次數增多而呈現緩慢衰減趨勢。同時,磷酸鐵鋰電池材料成分不含貴重金屬,進行資源化的價值較低,因此,磷酸鐵鋰電池具備較高的梯次利用價值,而三元電池因其富含多種有價金屬,適宜進行拆解回收及再生利用。
1、 通訊基站是動力電池梯次利用最為適合的場景
通訊基站是無線電臺站的一種形式,在有限的無線電覆蓋區域中,透過行動通訊交換中心,與行動電話終端之間進行資訊傳遞。基站通訊電源對行動通訊網路的可靠執行至關重要。通訊電源系統是為通訊局(站)的各種通訊裝置及建築負荷等提供電源的裝置和系統的總稱,由交流供電系統、直流供電系統和相應的接地系統、監控系統等組成。
通訊基站通常由電網系統供電,但是考慮到停電期間需要後備電池保證穩定執行,通訊基站通常採用鉛酸電池進行儲能。鉛酸電池的電極主要由鉛及其氧化物構成,電解液是硫酸溶液。鉛酸電池作為儲能蓄電池,具有成本低、維護方便的優勢,但通常體積、重量較大, 電池容量有限,迴圈使用壽命僅500-900次,同時生產及回收過程中所用的電池主要材料鉛、硫酸等如處置不當將嚴重影響環境。國家政策對鉛酸蓄電池持嚴格管理的態度,出臺了包括對鉛酸蓄電池行業徵收4%的消費稅、低速電動車驅動形式規定為鋰電池、電動腳踏車新國標對整車重量及外觀進行約束提高鉛酸電池使用門檻等多項措施。
對比之下,雖然梯次利用電池單價高於鉛酸電池,但考慮到迴圈壽命、電池容量等因素,鉛酸電池與梯次利用電池價效比至少為1:1.2,梯次利用電池使用壽命內每KWh攤銷費用僅為鉛酸電池的1/3左右。加之國家政策支援、環保考量等因素,在通訊基站上以梯次利用動力電池替代原有使用的鉛酸蓄電池成為新趨勢。
目前針對通訊基站的梯次利用主要有兩種方案:
方案一:將退役動力電池進行集中拆解,電芯集中篩選,重新組裝成標準模組;
方案二:在退役動力電池基礎上直接進行改造。
第一種方案需要先進行拆解,拆解後製作成模組,能夠最佳化電芯選取、保證質量,電源模組能夠實現標準化、實現相容,但增加拆解環節可能會人工成本。第二種方案較為簡單易行、成本低廉,但受制於利用電池來源廠商不同,電池模組標準化與質量不統一,安裝空間及結構存在限制。
2、 電力系統儲能為梯次利用提供大規模應用空間
發電側:新能源專案增加儲能平滑發電曲線、促進消納。中國能源資源與電力需求不相匹配,清潔能源發電存在不穩定性。中國存在電力資源與用電需求分佈不相匹配的特徵,經濟發達且用電負荷集中在東部地區,煤炭、風力、光照等電力能源資源則多集中在西部欠發達地區,總體呈現用能需求與能源資源倒掛的格局,尤其是風電、光伏等新能源發電,主要集中在西部地區,且風、光資源具有不穩定性,風速及光照存在波動性與間歇性,風電及光伏成為典型的隨機性電源,其輸出功率隨機將對電力系統的穩定與經濟執行產生一定影響。在新能源發電專案中配套儲能能夠提高新能源的可排程性,平抑風電、光照資源的不穩定性,減少棄風與棄光,同時能夠實現新能源輸出功率平滑,減少對電網的衝擊,提高輸電線路利用率。
電網側:削峰填谷,增強電網調節能力。江蘇、廣東、山東等地城市負荷峰谷差逐漸增大,部分地區達到30%以上,大城市甚至達到40-50%,夏季空調製冷負荷已接近華中、川渝電力負荷的1/3,華東達到28.7%、京津冀區域達到28.9%。城市用電高峰已經由原先的夏季一個高峰向夏季和冬季兩個高峰發展,日用電負荷由原先的兩個“駝峰”狀態逐漸向高峰負荷持續時間延長、兩峰之間負荷趨向平坦的方向轉變。城市滿載壓力大、線路負載分佈不均、個別線路利用率低,引入儲能能夠緩解輸電線路佈局與負荷需求不斷增長之間的矛盾,並延緩裝置更新、提高設施使用率。
用電側:峰谷價差驅動儲能需求。2018年7月,國家發改委釋出《關於創新和完善促進綠色發展價格機制的意見》,提出加大峰谷電價實施力度,透過擴大高峰、低谷電價價差和浮動幅度,引導使用者錯峰用電,促進儲能發展。
3、 梯級利用有望成為低速電動車蓄電池替代的優選
低速電動車涵蓋電動腳踏車、電動摩托車、電動三輪車、低速電動汽車等,高工產研電動車研究所的不完全統計資料顯示,截至2017年底,全國低速電動汽車保有量超過200萬輛,預計到“十三五”末期,全國低速電動車整體年產銷量將達到300-500萬臺。中國是全球電動腳踏車生產和銷售的大國,目前社會保有量約2億輛,年產量約3000多萬輛。
2017年9月,工信部出臺《四輪低速電動車——技術條件(草案)》,提出整備質量不大於 750kg,電池整套系統質量佔比不能大於30%,即要在225kg以內,電池系統比能量應不低於70Wh/kg,意味著傳統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車電池升級替代的選擇之一。
2018年5月,工信部發布《電動腳踏車安全技術規範》國家標準,規定裝配完整含電池的電動腳踏車整車質量應當小於或等於55kg,而鉛酸電池自身重量即有17kg左右,整車質量限制有望促進電動車生產企業採用質量較輕的鋰離子電池,梯級利用情況下鋰電池的其全生命週期成本亦低於鉛酸蓄電池,因此,梯級利用有望成為新國標下電動腳踏車蓄電池的優選。
4、 再生利用:溼法回收具備優勢
動力電池的回收過程大致可分為“預處理—材料回收—篩選製備”三個步驟。預處理階段主要對電池進行放電、拆解、粉碎、分選等,分離出電池的金屬外殼、電極材料;材料回收階段是動力電池再生利用的關鍵環節,主要透過溶解、萃取、沉澱、電解等多種方式以單質、化合物或混合物的形式分類回收各種有價材料,一般包括物理回收、化學回收和生物回收三大方法,其中化學回收主要以溼法回收技術為主;回收有價材料後,需要透過新增化學物質調整溶液中的材料比例,製備出鋰離子電池正負極材料。
目前動力電池回收市場較為規範的參與者包括動力電池(或材料)生產商、專業第三方回收企業、行業聯盟等。
以動力電池(或材料)生產商為主體的回收模式可藉助電動汽車生產商銷售網路,以“逆向物流”的方式,消費者將報廢電池交回附近的電動汽車銷售服務網點,電動汽車生產商以協議價格轉運給電池生產企業,由其進行專業化回收處理,電池生產商繼續利用回收的金屬材料,降低電池生產成本,進而電動汽車生產商採購成本。 此種模式要求電池(或材料)生產商與電動汽車生產商簽訂較為明確的合作協議,確定報廢電池銷售價格、回收金屬材料後再製造的電池銷售價格等。在執行過程中由於是單個廠商主導,較適用於自產產品,容易出現回收渠道少、規模小等問題。
專業第三方回收企業需要自建回收網路與相關物流體系, 或委託回收渠道公司回收廢舊動力電池,在回收處理中心進行專業化回收處理後,提取有價金屬材料,再銷售給動力電池生產商。此種模式要求自建回收網路與物流,投入成本較高,回收與處理的前、後端均直接面對市場,經營風險自負。
行業聯盟的模式由動力電池生產商、電動汽車生產商或電池租賃公司組成,共同出資設立專門的回收組織,負責動力電池回收,還可建立專業的電池回收處理中心,或與第三方公司合作,負責廢舊動力電池的回收再利用。此種模式覆蓋範圍廣、回收網路龐大,回收成本由聯盟企業共同承擔,回收收益由聯盟企業共享,利於調動回收參與各方積極性,同時物流成本低、規模經濟效應明顯。