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南网综合能源郑海兴:退役动力电池在用户侧储能领域梯次利用的技术与经济分析

日期:2019-08-20    来源:中国储能网

国际新能源网

2019
08/20
11:44
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关键词: 用户侧储能 动力电池回收 南方电网

   日前,由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会联合江苏省电机工程学会、全国微电网与分布式电源并网标准化技术委员会、中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司等单位联合召开的“第三届全国电网侧暨用户侧储能技术应用高层研讨会”在苏州市太湖假日酒店举行。来自电网公司、设计院、系统集成商、电池生产企业、投融资机构等单位的280余位嘉宾出席了本次研讨会。
  会议期间,南方电网综合能源有限公司新能源事业部总经理助理郑海兴分享了主题报告《退役动力电池在用户侧储能领域梯次利用的技术与经济分析》,以下是演讲全文:
  郑海兴:大家好我是郑海兴,我今天给大家汇报的是《退役动力电池在用户侧储能领域梯次利用的技术与经济分析》。
  简单介绍一下我们公司,我们是南方电网的二级子公司,我们公司主要做风光储综合能源利用还有节能,还有一些互联网+的一些业务。这是我们公司关于储能主要的投资方向,一个是用户侧的,这是我们核心的方向。第二个是电源侧的调峰调频辅助服务,第三个是我们现在在初步示范的退役电池示范利用。
  这是我们公司目前主要的储能的盈利模式,一个是峰谷逃离,这个是核心的盈利模式,第二个是需量电费管理,第三个是动态增容,有些地方没有储能的条件只能动态增容。第四个是需求侧响应,我们在佛山、苏州还有连云港也有做一些需求的相应。
  第一个是峰谷套利,根据峰谷价差来牟利,一般是通过峰值电价打折的模式或者比例分享的模式来获取利润。
  第二个,需量电费管理,主要是减免他的需量电费,削去尖峰负荷,这样的项目比较少,这样的项目都是万中求一。
  第三个动态增容。另外一个情况可能就是和电网的调峰相关,因为在局部的台区它已经没有条件进行线路的扩容,没有办法只能上储能来调峰,这是一个没有办法的办法。
  第四个,需求侧响应,电网公司通过调度用户侧的一些可控负荷实现,我们认为储能也是一种可控负荷。
  目前我们用户侧的基本的牟利方式或者盈利模式,第一个就是租金的模式,第二个就是比例分享,也是EMC模式,第三个就是电价折扣的模式,峰谷价差,在峰值来做一个折扣。
  目前我们遇到的困难相信广大投资者都有遇到,第一个就是储能的收益率偏低。
  第二个用户分享少,大部分的用户认为对他们的吸引力太少。
  第三个我们遇到的大部分的工业用户,他们本身场地是相对比较少的,储能占地面积还是比较大的,他们的工业工地还是比较金贵的。
  第四个就是安全风险,出一个安全风险基本上就停了,或者一个公司如果出一个安全风险,基本上我这个公司的储能就不用做了,安全对用户侧储能的影响是十分大的。
  梯次电池从我们国家力推电动汽车来看,到2020年我们大概有12到17万吨的退役电池,这些电池怎么办?要拆解回收原料还是二次利用?我们也做了一些尝试,铁塔公司也在做尝试,我们是在做用户侧的尝试。
  退役电池有以下几个技术难点,第一个,如何回收利用?要分选、拆解还是直接用它的模块化?
  第二,运维难度比较大,毕竟它用了五六年了,处于生命周期后半段,运维难度大。故障率相对偏高,有些时候电池来源还很分散,可能不一定来自于一家汽车公司的退役电池。
  第三,因为能量密度相对新电池还偏低,占地面积相对会更大。
  这是梯次电池目前回收的技术路线,有直接系统再集成的,有直接拆解的,有直接把原料回收的,处于不同的阶段利用方式也不一样。我们是整包在模组进行利用。
  这是我们在不同的阶段利用的一些优缺点的分析,如果整包利用对退役电池的指标要求高,我们认为可能2017、2018年之后的退役电池规模用没问题,之前的动力电池相对质量会偏差一点。
  第二就是拆解,拆解之后这个过程要花费很大的人力物力,有的时候会得不偿失。
  我拆解成电芯之后工作量会更大,而且拆解过程可能也有一些安全隐患,拆的时候万一燃烧爆炸了,也很难说。优点是整包利用,拆解成本很低,梯次利用成本也很低,直接和我的系统进行集成,这样我的系统集成成本会很低。
  我要拆解成模组去利用,这个过程也有一些风险,而且梯次利用率不一定高,有些模组的匹配性不一定很好,而且我灵活配比这种也很难去做到,可能筛选这个过程要有很大的成本,基于这些分析我们自己还是希望在整包这个阶段直接可以用。
  然后我们采用了一个技术路线,是和分布式的组串式变流器集成,每个回路有一个控制的DC/DC,每个回路做一个控制,每一个逆变器、PCS大概控制30千瓦时到60千瓦时,每个回路大概12千瓦。我这个DC/DC的电压一定要足够宽泛,因为我组成的串联的数电压不一定有很大,主要是为了配比这个模组,所以它有很大的一个宽泛的直流电压。
  第二我要做到对每一簇进行管理,完美解决梯次电池不一致的现状。
  第三是梯次电池一定要可持续化的利用。
  这是目前我们自己做的项目,一个电池簇,一个PCS模块进行对比,这样我可以控制每个电池簇,让它能够完美的匹配每个模组的电芯。
  我们这个项目利用在一个国家的重点科技攻关项目,南网申请的项目,我们这是它的一个子课题。这个项目在深圳,项目既有三元电池也有磷酸铁锂,有2.15兆瓦、7.2兆瓦时,我用的是比较大量的一些组串式小机并联组成拓扑,避免每个模组的不一致性,让它有比较完美的输出,比较完美的控制。
  逆变器是36千瓦,国内的逆变器厂家,目前我们已经在做试验调试相对比较成功,性能运行的比较好。
  这是系统的拓扑图,一个逆变器控制三个簇,一簇大概是46.8千瓦时,这是我们对退役电池的经济性比较,和新电池比较,因为退役电池中间肯定要换,要么去重新替换,可能有时候是完全替换,我们预算大概要换两次,它的剩余的循环寿命大概2000到3000次,我们计算了一下,大概是7%的收益,但是应该性比全新的目前还是稍差,因为它的后期运维还有性能的不确定性很难去判断,但是全新电池基本上可以让电池厂家进行保证。我们认为退役电池还有很长的路需要走,目前来看退役电池的量还不是很大,退役的规模、回收这个通路还没有打通。
  总而言之我们认为退役电池的前景还是比较好的,因为后期2020年12到17万吨,随着电动汽车的普及,这个量会越来越多,这个回收的通路和通道会打通,到时候成本会大量的降低,这时候推广的意义是巨大的。
  我的汇报就完毕了,谢谢。
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