变宝网03月11日讯
日前，福建工信局、发改委等九部门联合印发《福建省拓展新能源汽车动力蓄电池收购借助体系建设实施方案 （2020-2022）》。拟以宁德年代、中国铁塔、科华恒盛等一批企业为示范试点，拓展动力电池收购梯次借助项目应用。
依据工信部此前发布的通知，确定京津冀区域、山西省、上海市、江苏省、浙江省、安徽省、江西省、河南省、湖北省、湖南省、广东省、广西壮族自治区、四川省、甘肃省、青海省、宁波市、厦门市及中国铁塔股份有限公司为试点区域和企业。
据统计，全国已有九个省市区域发布了动力电池收购梯次借助有关政策，并有150多家企业被选择为示范试点企业，率先拓展有关研究应用及商业模式探索。
梯次借助商业化推广到底还有多远？来小康在《关于动力电池梯次借助的一些考虑》文中指出：对于梯次借助电池，需要不断减少其状况评估、分选重组、系统集成等再制造过程的本钱，同时在梯次借助阶段有良好的寿命特质，这样才能与新电池在经济性上具有角逐力。而若明确梯次借助的本钱，则需完善电池梯次借助和收购以及有关市场机制的政策法规支持。
伴随电动汽车的采用，动力电池性能渐渐降低，当其不可以满足电动汽车采用需要时，就要从电动汽车上退役下来；伴随电动汽车销的迅速长，将来几动力电池的退役也将迅速加，2020动力电池退役将达20GWh，2025超越90GWh。
在退役动力电池中，大量还具有较高的剩余容（额定容的70-80%），这些电池经过重新的诊断、分选和重组后，有可能应用于采用工况愈加温和的场景（低速电动车、电网储能、基站备用等），达成动力电池的梯次借助。动力电池的梯次借助，可以让其性能得到充分的发挥，提高动力电池的全寿命周期。
尽管梯次借助看上去有非常不错的商业模式，但业内对此有着较为对立的评，一种看法认为退役动力电池一致性差、剩余寿命短、安全风险高，不拥有梯次借助的，应直接进行收购处置；另一种相对立的看法则认为对于退役动力电池，大部分可进行梯次借助，甚至认为将是电力储能的主力。
一、退役电池能否梯次借助的判断准则
动力电池经过长期车载采用后，退役时电池性能明显衰退，存在较高安全风险且剩余不清楚，因此，在梯次借助前第一要判断哪些退役动力电池可以梯次借助。笔者认为针对退役动力电池能否梯次借助应该主要从两个方面来进行判断，一是退役动力电池是不是能安全的梯次借助，二是该电池的梯次借助是不是具有经济。
1.1退役动力电池梯次借助的安全性
电池安全性是其工程应用中主要的关注点，现在电化学储能和电动汽车使用的基本都是锂离子电池，这种电池以有机物为溶剂，即便是新电池，也可能由于制造过程的缺陷或采用不当而发生安全事故。对于退役动力电池，由于其内部枝晶成长、电解液消耗、晶体结构变化、界面阻抗加等起因，其发生安全事故的风险变大；同时电池在电动汽车阶段的采用环境、工况不一样，电池的容维持率也不一致，这就造成退役动力电池安全事故的诱发原因和薄弱环节与新电池存在差异，使退役动力电池的安全性评估变得愈加复杂。
现在针对退役动力电池安全性评估尚无成熟准则化的办法，一般根据以下步骤来进行：第一对电池的外观进行测试，观察是不是存在极耳断裂、鼓胀等物理缺陷；然后针对无明显物理缺陷的电池，依据动力或储能电池有关准则，抽样剖析电池在极限条件下的状况；最后对不一样状况的退役电池，抽样剖析其自产热起始温度、热失控引发温度等特质。
现有办法虽然可以剔除一些具有明显安全问题的电池（如鼓胀电池），但不可以有效辨别电池内部的安全隐患，同时抽样测试的比例也不好确定，比例过小不可以准确反映整批次电池的安全状况，而比例过大使退役动力电池安全性评估的本钱大幅度加。
退役电池在梯次借助过程中因其内部状况继续劣化，其安全隐患也在持续加，因此，对于退役动力电池的安全性评估，不可以只关注电池当今的安全状况，还应兼顾在梯次借助过程中电池安全状况的变化。
1.2退役动力电池梯次借助的经济性剖析
动力电池梯次借助的经济性剖析应使用替代法，即使用退役动力电池替代铅酸电池或新的锂离子电池后，其净收益是不是有所加，其中净收益指梯次借助过程中的收益减去整个梯次借助过程中的本钱。
1.2.1梯次借助本钱剖析
梯次借助的本钱主要包括电池采购本钱、运输和储存本钱、拆解本钱、状况诊断本钱、重组本钱、运行维护本钱、电池再收购本钱等[7-8]；
（1）电池采购本钱；受多种原因的影响，如电池退役的剩余残、退役动力电池的市场出售、国家的有关政策等，现在没有统一的定机制。
（2）运输和贮存本钱。退役动力电池收购、运送至电池梯次借助测试、重组中心的运输和贮存成本。
（3）电池拆解本钱：不一样应用场景下的电池容和电压等级不一样，同时部分退役动力电池中一致性较差，因此需要对电池进行拆解所产生的成本。
（4）状况诊断本钱：电池容、内阻、寿命等参数检测成本，设施折旧成本，场地成本等。
（5）重组本钱：电池箱体、电池管理软件、连接线、变流器、电池防护、消防器材等本钱。
（6）运行维护本钱：包括梯次借助电池系统运行期间的维护，检修、更换问题部件等。
（7）电池再收购本钱。梯次借助后需要对废旧动力电池交由专业结构进行收购处置，现在磷酸铁锂电池收购较低，可能还需要支出肯定的收购处置成本；三电池由于含有贵金属，具有较高的收购，可以从收购环节中获利。
和寿命等多种原因影响，格相差较大；退役电池的成组方法不一样、性能差异程度不同造成在拆解环节的本钱各不相同；受历史数据的完整程度、性能诊断方法等原因影响，在电池状况诊断环节的本钱也会有所差异；由于电池之间的差异度不一样、应用场景不一样、管理方案不一样等起因，造成退役电池的重组本钱也不相同；最后，针对梯次借助电池储能系统的高效运维技术缺失，系统的运维本钱不确定。
因此，要明确梯次借助过程的本钱，需完善电池梯次借助和收购的有关政策法规，构建健全的电池历史数据体系，突破电池状况诊断和寿命预测、高效重组和运维等重要技术，打造退役电池采购以及梯次借助后再收购市场机制。
1.2.2梯次借助收益剖析
对电池梯次借助阶段收益影响最大的是其剩余寿命，电池的剩余寿命可以分为日历寿命和循环寿命，在不一样应用场景下对电池寿命的关注点不同。现在在电网储能中退役电池较适合的应用场景是备用电源和调峰，备用电源主要关注电池的日历寿命，而调峰场景下更关注电池的循环寿命。中国电科院在研究中发现，对于生产份较早（2012以前）的动力电池，由于当时电池制造水平不高，退役后电池的剩余寿命不高，且一致性较差。2012国内一线电池厂家制造的磷酸铁锂电池退役后，在电网调峰、容备用等模拟工况下具有较好的寿命特质，在电网调峰模拟工况（室温0.5C、80%DOD）下电池寿命超越3000次；在容备用模拟工况下依据衰退趋势推测，电池的使用年限超越6。
1.2.3梯次借助经济性剖析
动力电池梯次借助的经济性剖析是在使用退役电池替代铅酸电池或新的锂离子电池后，剖析替代前后的系统本钱以及使用年限，在此基础上评估梯次借助的经济性。在备用电源场景下，现在梯次借助电池系统本钱（0.5-0.7/Wh）略高于铅酸电池（0.4-0.5/Wh），但在该场景下梯次借助电池的日历寿命更长，现在使用退役电池的经济性和铅酸电池相差不大；将来伴随退役电池的本钱降低和梯次借助阶段的寿命提高，在备用电源场景下使用退役电池的经济性会更好。
在调峰场景下，由于近几锂离子电池格的迅速降低，现在新电池储能系统的本钱已降至1.8-2.0/Wh，且在将来几还会持续降低，因此，对于梯次借助电池，需要不断减少其状况评估、分选重组、系统集成等再制造过程的本钱，同时在梯次借助阶段有良好的寿命特质，这样才能与新电池在经济性上具有角逐力。
二、梯次借助时要分析的重要问题
退役动力电池在梯次借助前，第一要对其状况进行诊断，评估电池是不是存在安全隐患，测评当今的容（SOH）、内阻等参，同时还要对电池在梯次借助阶段的衰退趋势进行预测，判断电池的剩余寿命；在此基础上依据电池的状况进行分选重组，同时为其选取适合的应用场景，最大化电池在梯次借助阶段的。
2.1退役动力电池状况的诊断
退役动力电池的状况诊断包含三部分内容，一是评估电池当今的容、内阻等参，二是判断电池有无安全隐患，三是预测电池在梯次借助过程中的衰减趋势；其核心是以一种经济性的方法达成上述诊断。
现在退役的动力电池依据历史运行数据的完整程度可分为两大类：一类是具有健全的电池在车载采用的阶段的运行数据，称之为“白箱”。针对这类电池，首次可通过历史数据剖析来评估电池的剩余容、内阻等当今状况，第二依据电池在车载采用过程中有无过充电、过放电、过热等滥用状况的发生以及退役时是不是有鼓胀等问题来判断电池的安全状况，最后依据电池车载阶段充放电过程中的参数变化规律，来预测电池的衰减趋势。这种诊断办法速度快、本钱低，对动力电池容的评估比较准确，同时对电池的剩余寿命预测也很有协助；但该办法现在在电池内部安全隐患的辨别上还不是很有效。
另一类是退役动力电池的历史运行数据不完整或完全缺失，称之为“黑箱”。针对这类电池的状况，现在有两种诊断办法：一是对电池模块或电池包进行几次完整的充放电，记录电池的电压、温度等参的变化状况，剖析单体之间的一致性；然后对退役动力电池进行抽样，剖析电池在滥用条件下的安全性能和储能工况下的衰退特质；这种办法虽然能准确学会退役动力电池的容、内阻等状况以及单体之间的状况差异，但这种办法周期长、占用设施多，同时安全试验还破坏了电池，因此诊断本钱较高。另一种办法是选取几个可迅速测的电池特点参（开路电压、交流内阻等），通过对这些参的迅速测评来诊断电池的状况；这种诊断办法速度快、设施本钱较低，但由于选取的特点参与电池状况之间的关系尚不完全明确，一般诊断结果误差较大。
退役动力电池的内部安全隐患隐蔽性强，无论是针对“白箱”的历史数据剖析法，还是针对“黑箱”的充放电法或特点参法，对电池内部安全隐患的判断都不够准确；同时由于退役动力电池与新电池的状况有较大差异，还需要剖析充放电倍率、充放电深度、充放电温度、环境温度等采用条件对电池性能的影响，明确电池在梯次借助阶段的采用边界条件。将来伴随历史数据的日趋健全以及数据剖析技术的不断进步，基于“白箱”的数据剖析法加上电池安全、寿命等重要性能的抽样剖析有望以较低本钱来达成退役动力电池状况的准确诊断。
2.2退役动力电池重组和应用场景界定
退役动力电池之间的差异明显大于新电池，在重组时要依据电池之间的差异采取有效的均衡方案；相比新电池，退役动力电池的内阻显著大，同样采用条件下的产热也更大，低温下的充放电性能变差，在重组时要依据环境温度使用有效的温度控制方案，防止电池长期在高温（40℃以上）或低温环境下（0℃以下）运行；退役动力电池安全失效风险大，在重组时要结合应用场景采取必要的安全防护和消防措施。
电池梯次借助存在多种潜在应用场景，不一样应用场景对电池的状况以及一致性需要也不相同，电池在不一样应用场景下的衰退规律也有明显的差异，因此，在进行退役动力电池重组时，要依据电池的状况、电池之间一致性以及不一样场景的衰退趋势，为其选取适合的应用场景[9]。
三、应该做的工作
虽然将来几动力电池退役将迅速加，且梯次借助时具有多种潜在应用场景，但现在尚不可以对大规模拓展动力电池梯次借助给予明确的定论，这是由于：一是退役动力电池的状况评估、分选、管理等重要技术研究还不够深入，造成梯次借助过程中的再制造本钱较高；二是新电池本钱的持续降低使使用梯次借助电池的低本钱优势变小。因此，对于动力电池的梯次借助，将来应在以下几个方面重点拓展工作。
一是突破退役动力状况评估、安全隐患辨别、剩余寿命预测、电池重组和管理、系统集成和运维等重要技术，其中重点是电池安全隐患辨别；剖析梯次借助过程中状况评估、分选重组、系统集成和运维等环节的加入，借助上述重要技术减少梯次借助全过程的成本，其中重点是明确各环节的本钱；学会电池在梯次借助阶段的性能衰退趋势和安全状况演变规律，明确不一样状况电池适用的应用场景以及边界采用条件，其中重点是依据电池状况为其选取适合的场景。
二是健全动力电池数据采集、存储体系，使其在退役时是一个历史数据完整的“白箱”，同时优化基于历史数据的电池状况诊断办法，提高电池状况、安全隐患以及剩余寿命评估的准确度。
三是在不一样应用场景下拓展梯次借助电池的小规模工程应用，剖析在实质工程应用中电池的状况以及性能变化规律，健全和优化动力电池梯次借助的重要技术。
四是拓展退役三电池的寿命、安全等性能的评，学会三电池在梯次借助过程中的性能演变规律，研判退役三电池的梯次借助的可行性，防止在三电池梯次借助的决策上产生失误。
待上述几项重点工作基本完成后，才宜拓展梯次借助动力电池的大规模工程应用。
