動力電池回收是新藍海？

什么是全生命周期的環境效益評估？動力電池的第二次生命將使用于哪些場景？為增強新能源汽車動力蓄電池回收利用管理，今年年初國家7部門就曾印發《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行方法》與《關于做好新能源汽車動力蓄電池回收利用試點工作的通知》，全面啟動廢舊動力蓄電池市場化回收利用。

依據研究機構Circular Energy Storage最近的一份報告，2018年全球二手鋰離子電池市場規模預計將達到13億美元。其中分解師指出，通過材料回收可以萌生11億美元的產值，而剩余的2.3億美元將萌生于維修，翻新等行業。將來3年，電池回收市場預計將增長至35億美元，而到2025年，這個規模可能會達到42億美元。

另外，報告還指出，隨著我國電動車銷量的增長，將來70％的鋰離子電池的二次利用市場將聚集在中國。除此之外，韓國將會成為市場的第二大貢獻者，約占16%的份額。到2025年，能源存儲系統中的二次電池使用可以達到42吉瓦時的容量 - 其中80％在中國 - 這個數字將達到中國預測安裝電池存儲容量的一半。

隨著我國新能源汽車產量不斷張大，動力蓄電池的回收利用問題逐步凸顯。據估算，到2020年后動力蓄電池將逐步進入規模化退役期。動力蓄電池退役后，如處置不當，隨意丟棄，一方面會給社會帶來環境影響和安全隱患，另一方面也會造成資源浪費。

為什么要回收廢舊動力電池？

從電動車上正常老化的動力電池，可以持續使用在其他不同范疇中。例如，二次電池（Battery 2nd Life，B2L）可以與光伏發電相結合，實今朝模塊級別上更高的發電使用效率；二次電池重新組裝成的儲能站也可以在更高級別上為工業用戶實現用電的削峰填谷，以降低其用電成本；而將規模張大到MW級別之后，廢舊動力電池也可以參與電網的調峰調頻，或者參與風電場的發電穩定。因此，二次電池的壽命可以和其動力電池的壽命一樣長。另一方面，二次電池的利用也是環境效益與經濟效應的一場博弈。對于不同的二次動力電池，因其參數之間的差異，在其梯級利用的時候也面臨相應的挑戰。

全生命周期的環境效益評估

在生命周期評估中（Life Cycle Assessment = LCA），可以將動力電池分為三個階段：加工階段，使用階段和廢棄或再回收利用階段。評估三個階段對環境所帶來的沖擊，其中包括能源使用，資源耗用與污染排放等。在動力電池的加工過程中，存在著大量的高碳排放的步驟；同時，動力電池在使用的過程中，由于能源是從化石燃料-動力的筆直轉化變為化石燃料（聚集發電，目前大部分發電依然依賴傳統能源）-電力-動力的轉變，其碳排放相較于汽油或柴油車不降反升。只是從原有的車輛尾氣排放聚集到發電側。所以，在回收利用階段，可以讓動力電池參與電力的儲存與調節，從而提高能源使用效率，進一步降低全生命周期的均勻碳排放量，達到保護環境的目的。總體而言，動力電池的回收利用，可以幫助其在環境效益上得到更優解。

為了實現動力電池的回收，將引入3R賦予電池二次生命，即Reuse，Refabricate和Recycling。

Reuse: 通過筆直使用動力電池包進行電網儲能

Refabricate：通過拆解動力電池包，重新組裝電池單元成為新的儲能裝置

Recycling：通過分析回收動力電池包內的化學元素

使用場景

在動力電池回收利用的使用場景中，本文將從三個不同規模的使用場景進行簡單的闡述。

小型規模場景：家庭光伏設備

如果將電動車的高壓儲能模塊（Vehiclehigh-voltage storage，VHS）進行拆解，可以將該模塊使用在家庭光伏的電力儲存系統上。并且這套系統的電壓范圍通常在60伏DC內，作為安全超低電壓（Safety ExtraLow Voltage, SELV）。在該電壓范圍內，不需要進行特殊的防誤觸保護，適合在家庭環境下使用。

家庭用光伏+儲能系統

自2013年以來，德國的光伏發電在絕大多數情況下比一般電網平價便宜。隨著電池儲能系統的并入，光伏發電的利用率將會極大提高，并通過降低電池成本，實現光伏系統的更高經濟效率。另一方面，電動車不斷增長的市場正在增加對電力的需求以及將來二手車電池的回收，對于這樣小型的固定場景使用，具有廣泛的發展空間。

中型規模場景：調峰和光伏電站商業化

在100kW的功率范圍內，整個光伏電站系統將蘊含多個VHS系統。系統的總體電壓也將保持在800伏DC的范圍，由多個VHS系統串聯組成。下圖的使用中是一個具有4個VHS的系統，上下兩個部分的VHS系統相互連接，可以依據逆變器按功率和能量進行縮放和調節。除了大型商用光伏系統外，這樣的系統還可以使用于調峰，負載均衡等，以避開電力需求高峰。這些電池包還可以用于電動車快速充電樁內，提供穩定的供能。

4單元VHS系統示例

大型規模場景：兆瓦級別調峰調頻

在電力市場中，參與調峰調頻往往要求最低功率非得達到1MW。多級的VHS架構串并聯，可以實現參與電網的調峰調頻，并且從中獲利。但其缺點往往是因為儲能密度較低，需要的場地較大。除了用于調峰調頻，該級別的儲能系統也能用作風電場的電能儲存，并且參與并網。

電池與HVS的各個模塊的組合

下圖可以很好的表示不同的動力電池的二次使用場景：

針對于廢舊動力電池的梯度回收，本文只是做了一次簡單的概述，在系列（下篇）中，將會針對回收的設計標準進行具體闡述，并且列舉相應的實例，請勿錯過~

「參考來源」

[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

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