2.2　退役动力电池梯次利用的储能市场及产业链

2.2.1　退役动力电池梯次利用的储能市场和储能系统

2.2.1.1　储能市场

储能即能量的存储，具体到电能存储上是指利用化学或者物理的方法将产生的电能存储起来并在需要时释放的过程。作为解决新能源消纳、增强电网稳定性、提高配电系统利用效率的合理解决方案，储能在我国的发展稍微落后于发达国家，在储能的全球化应用趋势之下，我国储能产业的发展急需提速。目前，储能在我国虽然未得到大规模发展，但在全球已经得到了快速的发展，而且伴随着储能的成本逐步下降，依托我国庞大的市场容量和规模优势，我国储能市场将迎来发展的机遇。

近年来，以光伏发电、风电为代表的新能源发电获得了迅速的发展。然而由于不稳定、消纳难等原因，弃风、弃光也成为了制约行业发展的一大难题；此外，在分布式光伏、海上风电等多样性发电模式的兴起之下，市场上对电力储存的需求正越来越大。这都刺激了储能技术的发展，使得储能成为新能源市场未来发展的关键。

储能技术在电力系统中主要集中应用在可再生能源发电移峰、分布式能源及微电网、电力辅助服务、电力质量调频、电动汽车充换电等方面。在新能源电力持续高增长的同时，储能技术也开始越来越成为新能源产业突破瓶颈的关键。储能有望彻底解决弃风、弃光问题，光伏、风电的未来发展需要储能。从目前我国的能源供给形式来看，在能源互联的大趋势之下，分布式电力的发展成为未来的潮流。同时这也是光伏、风电突破当前发展瓶颈的关键。而在分布式光伏发电以及海上风电等分布式电力模式下，储能的地位显得异常重要，与储能相结合才能发挥光伏、风电等新能源电力的巨大优势。可以说，储能是光伏、风电等新能源产业未来发展的基础。

近几年，分布式光伏的发展大大刺激了储能的需求，而储能技术的进步和成本的降低也在促进分布式光伏的发展。根据《可再生能源“十三五”规划》的目标，到2020年，我国光伏发电装机将达到105GW（目前已经提前完成任务），风电达到210GW。根据预测，按照平均10%左右的储能配套来估计，在“十三五”期间我国仅风、光电站配套储能的市场空间就有30GW以上；加上更大规模的用户侧及调频市场，储能市场规模有望超过60GW。

目前，储能主要应用于分布式发电及微网储能系统，占总装机规模的56%，其次是可再生能源开发。在集中式可再生能源发电领域，储能主要应用于解决弃风、弃光问题，跟踪计划出力、平滑输出和参与调峰调频辅助服务。

退役动力电池的梯次利用将成为储能市场的一大机遇，随着技术的提高与政策的指引，退役动力电池的梯次利用有望进一步打开储能的应用空间。储能应用前景广阔，未来将为我国经济增长、绿色能源发展创造巨大的价值，但作为一个新兴的技术产业，现阶段发展仍然面临一些问题。技术经济性的提升、应用市场机制和定价体系的完善都是未来的工作重点，而最亟待解决的是需要各方合力为储能产业探索和挖掘多个可实现商业盈利的市场，实现产业健康、持续的发展。

在电力领域，储能技术已逐渐在电力系统移峰填谷、可再生能源发电并网、电力调频等辅助服务、分布式能源及微电网等方面体现出多重应用价值，正在成长为电力系统转型的重要支撑，如图2-3所示。在退役动力电池的梯次利用示范工程应用方面，国家电网建有30kW/1MW·h梯次利用锰酸锂动力电池储能系统和250kW/1MW·h梯次利用磷酸铁锂动力电池储能系统。

图2-3　储能在电力系统中的多个环节起到支撑作用

在新能源发电领域，储能系统的作用体现在可保障大型太阳能、风能等新能源发电大量接入与充分利用，同时又提高了输配电设备的利用率，提高电网安全裕度；另外相关的技术突破和产业化还将带动采矿、动力电池制造、电力电子设备等产业的进一步发展。

2.2.1.2　退役动力电池储能系统

根据退役动力电池储能系统的规模和层次结构，退役动力电池储能系统主要包括储能单元、储能支路和储能回路这三个方面。储能单元是退役动力电池储能系统的基本组成部分，由一台储能变流器（PCS）、退役动力电池堆（BP）和动力电池管理系统（BMS）构成；储能支路由1个低压开关柜和1个储能单元构成；储能回路由1个升压变单元、多条并联储能支路和储能回路监控系统构成，其中储能支路是储能回路的最小组成单元，可以独立形成一个储能系统。

动力电池堆作为实现电能存储和释放的载体，它通过集成多个电芯（Cell）并联构成单元动力电池（Unit）；多个单元动力电池串联构成动力电池模块（Block）；多个动力电池模块（Block）串联构成动力电池串（BS）；多个动力电池串并联组成动力电池堆，大容量储能电站需要成千上万个动力电池单体。

在退役动力电池再利用领域，由于在对退役动力电池进行检测和重组时，设备和人工投入成本较高，用于储能并不具有经济性。根据中国科学电力研究院的数据，2015年退役动力电池储能综合用电成本为0.73元/（kW·h），而参与铅酸储能电池、抽水蓄能用电成本目前已经接近0.4元/（kW·h），目前退役动力电池储能经济成本还不具备优势，还因为存在诸多障碍，所以在国内还未大规模推广。

目前，我国动力电池还未正式进入大批量退役阶段，所以可梯次利用的动力电池数量还不够多。而且早期的动力电池性能、质量和成本都不如现在生产的动力电池，这也是制约储能产品大规模应用的最大障碍。无论是集中式储能，还是目前比较流行的分布式储能，其能量规模都是比较大的。通过回收得到的退役动力电池，可能是来自不同厂家、不同车型的不同规格、不同型号，其成组和串并联的方式也不尽相同，即使同样品牌、同规格的动力电池，由于使用一段时间后，其内阻、容量、自放电、电极表面状态可以也会有较大的差异。如此杂乱的退役动力电池用到一个大规模的储能项目上，其管理的难度可能会大大增加。

我国的储能应用领域还没有发展起来，退役动力电池梯次利用在储能领域还没有开始，相关的参数和技术非常复杂，需要长期的反复论证和实验。另外，退役动力电池梯次利用的安全责任和售后维护归属不明也是阻碍退役动力电池大规模梯次利用的重要原因。

从技术角度来看，梯次利用技术的核心要求是保证目标产品的品质和安全。具体而言，一是来料的品质安全控制；二是目标产品的生产过程控制；还有目标产品的控制和设计。在退役动力电池梯次利用技术方面，不少企业针对退役动力电池的梯次利用进行了种种尝试，也有了可喜的成果。退役动力电池来自不同阶段的不同车型，相互之间参数差异较大，如采用并联集中式的设计方案，则退役动力电池的一致性无法保障。对此，通过组串分布式架构来解决退役动力电池的一致性问题，即将同一辆车上拆下来的一整套退役动力电池作为一个基本的储能单元，与PCS、监控单元串联构成一个基本的储能单元，再相互并联构成功率不等的中大型储能系统，可大幅减少检测成本；同时通过浅充浅放的运行策略避免退役动力电池容量到后期“断崖式”衰减，保障退役动力电池安全和可靠的长时间使用寿命。