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南網綜合能源鄭海興:退役動力電池在用戶側儲能領域梯次利用的技術與經濟分析

作者:中國儲能網新聞中心 來源:中國儲能網 發布時間:2019-07-01 瀏覽:
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中國儲能網訊:6月19—20日,由中國化學與物理電源行業協會儲能應用分會聯合江蘇省電機工程學會、全國微電網與分布式電源并網標準化技術委員會、中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司等單位聯合召開的“第三屆全國電網側暨用戶側儲能技術應用高層研討會”在蘇州市太湖假日酒店舉行。來自電網公司、設計院、系統集成商、電池生產企業、投融資機構等單位的280余位嘉賓出席了本次研討會。

會議期間,南方電網綜合能源有限公司新能源事業部總經理助理鄭海興分享了主題報告《退役動力電池在用戶側儲能領域梯次利用的技術與經濟分析》,以下是演講全文:

鄭海興:大家好我是鄭海興,我今天給大家匯報的是《退役動力電池在用戶側儲能領域梯次利用的技術與經濟分析》。

簡單介紹一下我們公司,我們是南方電網的二級子公司,我們公司主要做風光儲綜合能源利用還有節能,還有一些互聯網+的一些業務。這是我們公司關于儲能主要的投資方向,一個是用戶側的,這是我們核心的方向。第二個是電源側的調峰調頻輔助服務,第三個是我們現在在初步示范的退役電池示范利用。

這是我們公司目前主要的儲能的盈利模式,一個是峰谷逃離,這個是核心的盈利模式,第二個是需量電費管理,第三個是動態增容,有些地方沒有儲能的條件只能動態增容。第四個是需求側響應,我們在佛山、蘇州還有連云港也有做一些需求的相應。

第一個是峰谷套利,根據峰谷價差來牟利,一般是通過峰值電價打折的模式或者比例分享的模式來獲取利潤。

第二個,需量電費管理,主要是減免他的需量電費,削去尖峰負荷,這樣的項目比較少,這樣的項目都是萬中求一。

第三個動態增容。另外一個情況可能就是和電網的調峰相關,因為在局部的臺區它已經沒有條件進行線路的擴容,沒有辦法只能上儲能來調峰,這是一個沒有辦法的辦法。

第四個,需求側響應,電網公司通過調度用戶側的一些可控負荷實現,我們認為儲能也是一種可控負荷。

目前我們用戶側的基本的牟利方式或者盈利模式,第一個就是租金的模式,第二個就是比例分享,也是EMC模式,第三個就是電價折扣的模式,峰谷價差,在峰值來做一個折扣。

目前我們遇到的困難相信廣大投資者都有遇到,第一個就是儲能的收益率偏低。

第二個用戶分享少,大部分的用戶認為對他們的吸引力太少。

第三個我們遇到的大部分的工業用戶,他們本身場地是相對比較少的,儲能占地面積還是比較大的,他們的工業工地還是比較金貴的。

第四個就是安全風險,出一個安全風險基本上就停了,或者一個公司如果出一個安全風險,基本上我這個公司的儲能就不用做了,安全對用戶側儲能的影響是十分大的。

梯次電池從我們國家力推電動汽車來看,到2020年我們大概有12到17萬噸的退役電池,這些電池怎么辦?要拆解回收原料還是二次利用?我們也做了一些嘗試,鐵塔公司也在做嘗試,我們是在做用戶側的嘗試。

退役電池有以下幾個技術難點,第一個,如何回收利用?要分選、拆解還是直接用它的模塊化?

第二,運維難度比較大,畢竟它用了五六年了,處于生命周期后半段,運維難度大。故障率相對偏高,有些時候電池來源還很分散,可能不一定來自于一家汽車公司的退役電池。

第三,因為能量密度相對新電池還偏低,占地面積相對會更大。

這是梯次電池目前回收的技術路線,有直接系統再集成的,有直接拆解的,有直接把原料回收的,處于不同的階段利用方式也不一樣。我們是整包在模組進行利用。

這是我們在不同的階段利用的一些優缺點的分析,如果整包利用對退役電池的指標要求高,我們認為可能2017、2018年之后的退役電池規模用沒問題,之前的動力電池相對質量會偏差一點。

第二就是拆解,拆解之后這個過程要花費很大的人力物力,有的時候會得不償失。

我拆解成電芯之后工作量會更大,而且拆解過程可能也有一些安全隱患,拆的時候萬一燃燒爆炸了,也很難說。優點是整包利用,拆解成本很低,梯次利用成本也很低,直接和我的系統進行集成,這樣我的系統集成成本會很低。

我要拆解成模組去利用,這個過程也有一些風險,而且梯次利用率不一定高,有些模組的匹配性不一定很好,而且我靈活配比這種也很難去做到,可能篩選這個過程要有很大的成本,基于這些分析我們自己還是希望在整包這個階段直接可以用。

然后我們采用了一個技術路線,是和分布式的組串式變流器集成,每個回路有一個控制的DC/DC,每個回路做一個控制,每一個逆變器、PCS大概控制30千瓦時到60千瓦時,每個回路大概12千瓦。我這個DC/DC的電壓一定要足夠寬泛,因為我組成的串聯的數電壓不一定有很大,主要是為了配比這個模組,所以它有很大的一個寬泛的直流電壓。

第二我要做到對每一簇進行管理,完美解決梯次電池不一致的現狀。

第三是梯次電池一定要可持續化的利用。

這是目前我們自己做的項目,一個電池簇,一個PCS模塊進行對比,這樣我可以控制每個電池簇,讓它能夠完美的匹配每個模組的電芯。

我們這個項目利用在一個國家的重點科技攻關項目,南網申請的項目,我們這是它的一個子課題。這個項目在深圳,項目既有三元電池也有磷酸鐵鋰,有2.15兆瓦、7.2兆瓦時,我用的是比較大量的一些組串式小機并聯組成拓撲,避免每個模組的不一致性,讓它有比較完美的輸出,比較完美的控制。

逆變器是36千瓦,國內的逆變器廠家,目前我們已經在做試驗調試相對比較成功,性能運行的比較好。

這是系統的拓撲圖,一個逆變器控制三個簇,一簇大概是46.8千瓦時,這是我們對退役電池的經濟性比較,和新電池比較,因為退役電池中間肯定要換,要么去重新替換,可能有時候是完全替換,我們預算大概要換兩次,它的剩余的循環壽命大概2000到3000次,我們計算了一下,大概是7%的收益,但是應該性比全新的目前還是稍差,因為它的后期運維還有性能的不確定性很難去判斷,但是全新電池基本上可以讓電池廠家進行保證。我們認為退役電池還有很長的路需要走,目前來看退役電池的量還不是很大,退役的規模、回收這個通路還沒有打通。

總而言之我們認為退役電池的前景還是比較好的,因為后期2020年12到17萬噸,隨著電動汽車的普及,這個量會越來越多,這個回收的通路和通道會打通,到時候成本會大量的降低,這時候推廣的意義是巨大的。

我的匯報就完畢了,謝謝。

(本文根據演講錄音整理,未經演講人本人審核)

關鍵字:動力電池 用戶側儲能

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