陆志刚：电池梯次利用的顶层设计与储能

5月19日至21日，“第八届中国国际储能大会”在深圳隆重召开， 来自中国、美国、德国、英国、加拿大、西班牙、日本、韩国、澳大利亚等国和地区1500余位政府机构、科研院所、行业组织、电力公司、新能源项目单位、系统集成商等代表出席本次大会。

南方电网科学研究院高级研究员陆志刚在储能电池专场，发表了题为"电池梯次利用的顶层设计与储能"的精彩演讲。

演讲内容如下：

陆志刚：

我今天暂且不说新电池如何，我要说的是旧电池不好用也要用，如何把它用起来。今天的主题是电池梯次利用，如何在储能里把旧的、性能不好、一致性不好的电池储能应用在大规模的应用场合，这是一个非常大的挑战。

我们需要给梯次利用准确定义，这一两年梯次利用被讨论得比较多，很多人认为梯次利用是把现在的电动大巴、电动乘用车，80%容量以下退下来的是梯次利用。我对它的定义更宽泛，有些功率密度、能量密度达不到要求，一致性不那么好的出厂电池，能否归类为梯次利用，它明显拿不到补贴，上不了比较高级的车。

电网公司做的张北等，很多电池运行了几年后，从新电池的状态变成一致性不那么好，性能衰退严重的旧电池。已经用在储能上的旧电池能否认为是梯次利用的潜在利用对象。有了这个定义，再考虑必要性问题，到底要不要做梯次利用。

我们需要从几个层次考虑：

第一，环境保护。

第二，资源配置，我们知道电池里的元素，包括锂、钴、三元等是不可再生的元素，一旦不做梯次利用和回收利用，很有可能在若干年后，譬如10年后，我们会面临矿产开采，其开采成本会大大的影响电池行业、电动汽车包括储能的发展。从资源配置的角度，我们是否应该做梯次利用。

第三，技术革新，我们经过几年的运行，大概发现电池衰减、不一致性的影响，对于新电池来说，不光是对新能源，对旧电池的影响都是非常大的。我们做梯次利用的技术革新，是倒推新电池、新储能应用的大改进和改革。任何电池用过几年后都会变成旧电池，一开始的设计认为它是永远是新电池，一致性永远会那么好，你会碰到很大的难题和麻烦。

接下来详细谈谈经济性和技术性的问题，这几年大家提得比较多的是经济性。很多人算账后发现，哪怕旧电池不用钱甚至以便宜的价格拿到，集成PCS、电池管理等，算起来不如我用新电池，所以很多人怀疑论证梯次利用是伪命题，不值得做。回答这些问题之前，我们先看看现状。

第一，2017年中国汽车产销量是3000万辆，连续9年连续世界第一。虽然我们的产量是世界第一，但人均汽车保有量跟发达国家(欧美)相比有很大的距离。相信未来销量会有不断的增长;

第二，2017年新能源汽车产销量不足60万，每100辆新出汽车里有1-2辆新能源汽车。2020年，可以达到200万辆的产量。顺着逻辑推导两三年后，每年有上百万电动汽车退役。按照平均每辆车50GWh估计，大概数字是50kWh。换算储能常用的单位，像陈老师说1kWh是基本计量单位，50kWh是什么量?用广州蓄能电站的容量为例，240万千瓦，每年淘汰下来的电池可以建3座抽水蓄能电站。广州抽水蓄能电站当时配置是亚洲第一大的，现在南方电网管辖的几个区域里，大概有3座这样的抽水蓄能电站在运行，还有3座在规划筹建，包括海南、深圳和阳江。按每百万两车退役，淘汰下来的电池可以支撑南方电网每年建3座抽水蓄能电站。

把眼光放宽一点，到2030年，电动汽车产销量可以轻易到上千万，这是相当保守的，淘汰的电池可以建30座抽水蓄能。锂电池难以用到大规模储能上，对比数据可以发现，我们什么都不用做，光是用旧电池便能每年建30座抽水蓄能电站，足以成为电力系统调峰调频的主力设备或基本单元。以这样的体量考虑，回头看我们提出的问题，是否有必要做梯次利用。这么大量的电池下来，如果不做梯次利用会发生什么后果?铅酸电池做得相对好，95%的材料可以回收，我在网上看到哪怕这个相对成熟的回收产业，目前只有30%的铅酸电池通过正规渠道流入回收机构，70%以上的电池通过不正规渠道、就地拆解，只把有价值的东西拿出来重新回收利用。非常大的问题是做山寨式的回收会造成环境污染。锂电池只有20-30%的材料值得回收，如果我们不做梯次利用会发生什么问题，虽然我们号称电动汽车是绿色环保的东西，如果我们不做回收利用，它可能会变成比普通石化能源更危险的污染品。这是从数字和逻辑可以推断的事情。

虽然从环境保护、资源配置等方面认为做梯次利用有价值，现实中遇到的麻烦和问题包括以下几点：

1，难评估，可以评估一个商品的价值是任何一个商品交易的基础，哪怕我跟你交易二手车，大家应该对车辆本身的价值有相对的共识。一辆宝马用了几年大概值多少钱，市场是有共识的。这里的对象——电池是不具备这样的特性的，电池的好坏，剩余容量的多少对其估值有着非常大的影响。显然我们难以通过外表或者简单的检测手段计量和评估它。

2，难拆解，有厂家提出激光焊接、Pack，Pack厂家以不再拆解为前提做包装和设计。我们花1分钱把电池焊起来，可能要花1元拆解电池。这是否符合经济性，如果我们的电池按不拆解设计，我们之后付出100倍数的价值来拆解。

3，难分选，同批次电池同时分选，比较好的利用同批次的电池。现在投资者看的是不拆除，把最好的电池拿出来，搭小PCS做储能。经过我们分析，电池的数量和每年淘汰100万辆里，100个电池挑出一个就差不多了。精挑细选的步骤和环境保护、大批量退役电池纳入回收梯次利用体系的根本利益冲突，你不能满足把大量电池统一回收利用的前提。

4，难重组，如何把已经有分歧的电池放在一起，在新电池是一个棘手问题，更何况在旧电池上。

5，难管理，我们刚刚考虑电量、均衡等问题，旧电池的热控管理、安全管理比新电池有几何级数的难度增加，我们如何做好管理有很大的技术挑战。

6，难接入，现在大家都在考虑储能，大家没有真正做过储能工程。尤其是深圳、广州等地，最难的不是找电池、搭建集装箱，而是找合适的，有一定峰谷差、合适的应用场合、合适用电量的用户。参考光伏，理论上找不到空旷的屋顶，有物业批准，报准就可以了，实际还有接入的要求。

如何解决，以评价估值为例，如何判断一个电池(或电池包)的实际剩余容量和健康状况，如何预估剩余循环次数和全生命周期放电量，将直接影响这个电池在市场上的定价。比如车主要把电池交给4S店，我不可能拿给你，你再告诉我值多少钱，把钱给我。这大大阻碍的效率和流通成本。在目前已有的电池交易或者管理体系中，我们难以找到解决方案。提倡由政府主导或者行业自发形成的，对电池合理有效的评估体系。我们可以参考汽油，加油时分为95、97、柴油0号，针对不同档次，不同寿命阶段的电池，能否形成简单的标识系统，大家对标识系统有初步的公认，形成大概的交易价值。技术手段，我可以在每个电池、每个模块加入健康芯片记录，它提供的价值远远比最后把电池拿到机构做全充全放成本高。这是对价值估计的初步解决方案，对拆解或者刚刚谈到的困难，也有类似的解决方案。

最大的困难是习惯，我们习惯目前电池上车、设计、退役丢弃，这个习惯导致我们梯次利用技术、经济上遇到困难。

顶层设计，梯次利用涉及估值、重组、分选、拆解，我们需要从社会、经济和技术的层面考虑。我们需要几个手段齐下才能解决问题。如何做价值认定，如何通过政策法规的支持建立体系，我主张通过某种补贴的形式，把不能影立得环节对接好，比如最后的物理回收环节。市场渠道建立、交易梯次的建立需要大家共同探讨。大家看到退役电池的体量，大家知道这个体量不比电动汽车的市场小，做一个简单的数字说明，刚刚北汽的嘉宾谈到每辆车续航里程是300-400公里，一辆私家车运行30万公里退役，这是非常长的时间，一般人无法行驶30万公里。30万公里折算电池寿命只有1000次。很多电池说自己有4000次、5000次甚至上万次循环寿命。买几十万的电动车，一半的价值用于买电池，一半的价值只是用于前1000次的价值，后面可以通过削峰填谷、调频等调整出来。

理想的电池全生命周期利用和回收渠道，电池从全新出来，我们会把最新最好的电池用在电动汽车。特斯拉把电池用在南澳洲调峰调频的场合。电动汽车退役后，80-90%后可以用作后备电源，现在铁塔、移动、电信都在改造，进一步用退役锂电池取代原来的铅酸电池。另一个可能的应用场合是低速交通工具、电动工具上，我把电池进一步拆分，避开不一致性、短板效应的问题，达到经济效益的提高。

我们希望通过储能的梯次利用，除了储能市场，不可能有别的市场可以容纳上百万辆车的电池量，不可能容纳几十座抽水蓄能电站的量。我们希望通过梯次利用的环节，把所有零散的电池归结在一起，统一进行物理回收。目前动力比较小的是物理回收，第二个是梯次利用，无法计算经济成本，所以我们可以向国家提倡，给出一定的补贴，把行业扶持起来，等量上来后摆脱补贴，进行封闭循环体系。

突出一点，再利用的门槛，现在很多人谈梯次利用，做的是把好的旧电池挑出来做小模块、小PCS利用，这在我的定义里不能叫做完全的梯次利用，它不能完成社会、技术、经济各方面的考虑。它没有完全其社会责任，只是把好的东西挑出来。多梯度的利用，可以看到梯次利用的成本效率跟电池质量是矛盾的。理论上电池质量越好，何以叠加到几百伏，效率高、成本低。电池性能变差后不能这么做，在锂电支持下，哪怕是梯次利用的电池也可以分为不同的等级，配不同的电压PCS，不同配置的BMS配不同的均衡系统，最大化的利用电池的价值。

结论，经过分析，汽车的电动化不可阻挡。欧美很多国家，尤其是欧洲比较激进，决定十几年内取消燃油车，用新能源汽车代替。中国未必会这么激进，但我们世界第一的体量在这里，只要有一半的车是电动车，也是轻而易举的达到上千万辆。一般认为电动汽车是绿色环保的东西，如果我们不能很好的处理回收利用，不能把梯次利用的环节加到这个体系里，我们是否会带来新的，跟传统石化污染不同的问题，甚至是更大的问题，这环境的定时炸弹。考虑这件事时，必须从现在开始提前思考和布局，我们必须认识目前所有做梯次利用的都没有经过大规模验证。南网和国网过去做的工程，哪怕工程不那么完美，但是他起到工程验证的作用，大规模锂电池能否用于电力系统。我们通过示范工程把这个理念和路线走通。梯次利用能否走通是未知数，这是必要的，但做与不做、什么时候做是很容易回答的问题。

很多人认为梯次利用是伪命题，存在面粉比面包贵的现象，如何解决不合适的现象。我刚刚提出简单的想法和见解，相信产业链、产业同盟可以共同解决，相信梯次利用的成本比新电池低，它会进一步规范化、集中化、大规模化，最终走到电力系统中，成为联系新能源、电动汽车和电网非常重要的纽带，谢谢各位!

(本文根据现场录音整理，未经本人审核)