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              动力电池回收是新蓝海?(上篇)

              作者:陈夏 来源:交能网 发布时间:2019-01-16 浏览:
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              电池回收

              什么是全生命周期的环境效益评估?动力电池的第二次生命将应用于哪些场景?为加强新能源汽车动力蓄电池回收利用管理,今年年初国家7部门就曾印发《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》与《关于做好新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作的通知》,全面启动废旧动力蓄电池市场化回收利用。    

              根据研究机构Circular Energy Storage最近的?#29615;?#25253;告,2018年全球二手锂电池市场规模预计将达到13亿美元。其中分析师指出,通过材料回收可以产生11亿美元的产值,而剩余的2.3亿美元将产生于维修,翻新等行业。未来3年,电池回收市场预计将增长至35亿美元,而到2025年,这个规模可能会达到42亿美元。

              另外,报告还指出,随着我国电动汽车销量的增长,未来70%的锂电池的二次利用市场将集中在中国。除此之外,韩国将会成为市场的第二大贡献者,约占16%的份额。到2025年,能源存储系统中的二次电池应用可?#28304;?#21040;42吉瓦时的容量 - 其中80%在中国 - 这个数字将达到中国预测安装电池存储容量的一半。

              随着我国新能源汽车产量?#27426;?#25193;大,动力蓄电池的回收利用问题逐步凸显。据?#28010;悖?#21040;2020年后动力蓄电池将逐步进入规模化退役期。动力蓄电池退役后,如处置不?#20445;?#38543;意丢弃,?#29615;?#38754;会给社会带来环境影响和安全隐患,另?#29615;?#38754;也会造成资源浪费。

              为什么要回收废旧动力电池?

              从电动汽车上正常老化的动力电池,可以继续应用在其他不同领域中。例如,二次电池(Battery 2nd Life,B2L)可以与光伏发电相结合,实现在模块级别上更高的发电使用效?#21097;欢?#27425;电池重新组装成的储能站?#37096;?#20197;在更高级别上为工业用户实现用电的削峰填谷,以降低其用电成本?#27426;?#23558;规模扩大到MW级别之后,废旧动力电池?#37096;?#20197;参与电网的调峰调频,或者参与风电场的发电稳定。因此,二次电池的寿命可以和其动力电池的寿命一样长。另?#29615;?#38754;,二次电池的利用也是环境效益与经济效应的一场博弈。对于不同的二次动力电池,因其?#38382;?#20043;间的差异,在其梯级利用的时候也面临相应的挑?#20581;?

              全生命周期的环境效益评估

              在生命周期评估中(Life Cycle Assessment = LCA),可以将动力电池分为三个阶段:生产阶段,使用阶段?#22836;?#24323;或再回收利用阶段。评估三个阶段对环境所带来的冲击,其中包括能源使用,资源耗用与污染排放等。在动力电池的生产过程中,存在着大量的高碳排放的步骤;同?#20445;?#21160;力电池在使用的过程中,由于能源是从化石燃料-动力的直接转化变为化石燃料(集中发电,目前大部分发电仍然依靠传统能源)-电力-动力的转变,其碳排放相较于汽油或柴油车不降反升。只是从原有的车辆尾气排放集中到发电侧。所以,在回收利用阶段,可以让动力电池参与电力的储存与调节,从而提高能源使用效?#21097;?#36827;一步降低全生命周期的平均碳排放量,达到保护环?#36710;哪?#30340;。总体而言,动力电池的回收利用,可以帮助其在环境效益上得到更优解。

              为了实现动力电池的回收,将引入3R赋予电池二次生命,即Reuse,Refabricate和Recycling。

              Reuse: 通过直接使用动力电池组进行电网储能

              Refabricate:通过拆解动力电池组,重新组装电池单元成为新的储能装置

              Recycling:通过分解回收动力电池组内的化学元素

              应用场景

              在动力电池回收利用的应用场景中,本文将从三个不同规模的应用场景进行简单的阐述。

              小型规模场景:家庭光伏设备

              如果将电动汽车的高压储能模块(Vehiclehigh-voltage storage,VHS)进行拆解,可以将该模块应用在家庭光伏的电力储存系统上。并且这套系?#36710;?#30005;压?#27573;?#36890;常在60伏DC内,作为安全超低电压(Safety ExtraLow Voltage, SELV)。在该电压?#27573;?#20869;,不需要进行特殊的防误触保护,适合在家庭环境下使用。

              家庭用光伏+储能系统

              自2013年以来,德国的光伏发电在绝大多数情况下比一般电网平价便宜。随着电池储能系?#36710;?#24182;入,光伏发电的利用?#24335;?#20250;极大提高,并通过降低电池成本,实现光伏系?#36710;?#26356;高经济效率。另?#29615;?#38754;,电动汽车?#27426;?#22686;长的市场正在增加对电力的需求以及未来二手车电池的回收,对于这样小型的固定场景应用,具有广泛的发展空间。

              中型规模场景:调峰?#20984;?#20239;电?#26087;?#19994;化

              在100kW的功率?#27573;?#20869;,整个光伏电站系统将包含多个VHS系?#22330;?#31995;?#36710;?#24635;体电压也将保持在800伏DC的?#27573;В?#30001;多个VHS系统串联组成。下图的应用中是一个具有4个VHS的系统,上下两个部分的VHS系统相互连接,可以根据逆变器按功率和能量进行缩放和调节。除了大型商用光伏系统外,这样的系统还可以应用于调峰,负载均衡等,?#21592;?#24320;电力需求高峰。这些电池组还可以用于电动汽车快速充电桩内,提供稳定的供能。

              4单元VHS系统示例

              大型规模场景:兆瓦级别调峰调频

              在电力市场中,参与调峰调?#20302;?#24448;要求最?#20984;β时?#39035;达到1MW。多级的VHS架构串并联,可以实现参与电网的调峰调频,并且从中获利。但其缺点往往是因为储能密度?#31995;停?#38656;要的场地较大。除了用于调峰调频,该级别的储能系统也能用作风电场的电能储存,并?#20063;?#19982;并网。


              电池与HVS的各个模块的组合

              下图可以很好的表示不同的动力电池的二次应用场景:

              针对于废旧动力电池的梯度回收,本文只是做了一次简单的概述,在系列(下篇)中,将会针对回收的设计标准进行详细阐述,并且列举相应的实例,请勿错过~

              「参考来源」

              [1] Xander Theron, The integration of second life EVbattery and vehicle-to-grid charging into a Micro-grid environment

              [2] EVA, Whitepaper: Die Wiederverwendung von gebrauchtenElektrofahrzeug-Batterien in station?ren Anwendungen

              关键字:动力电池回收 动力电池梯次利用

              中国储能网版权声明:凡注明来?#27425;?#20013;国储能网:xxx(署名)?#20445;?#38500;与中国储能网签署内容授权协议的网?#23601;猓?#20854;他任何网站或者单位如需转载需注明来源(中国储能网)。凡本网注明“来源:xxx(非中国储能网)”的作品,均转载与其他媒体,目的在于传播更多信息,但并不意味着中国储能网赞同其观点或证实其描述,文章以及引用的图片(或配图)内容仅供参考,如有涉及版权问题,可联系我们直接?#22659;?#22788;理。其他媒体如需转载,请与稿件来源方联系,如产生任何版权问题与本网无关,想了解更多内容,请登录网站:http://www.ydnu.icu

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