《上海科技报》退役电池变身“储能电站”

截至2019年6月,我国新能源汽车保有量达344万辆。每一辆新能源汽车都配置有动力电池,从电网充满电后,它们能给汽车行驶提供清洁的电能。然而动力电池在反复充放电过程中容量会不断衰减,当可用容量衰减到80%左右时,动力电池就要从新能源汽车上退役。2018年被行业认为是动力电池退役潮元年,未来几年,退役电池的数量还会不断增加。这些退役的电池只是不适合在新能源汽车上使用,并没有完全失效,难道它们的宿命只能等待被拆解回收么?上海电力大学环境与化学工程学院的电池储能技术团队廖强强教授为这些退役的新能源汽车电池找到了一个“发挥余热”的好方法,那就是将它们做成储能电站,晚上储存价格便宜的谷电,白天高峰时给企业供电,帮助企业减少用电成本。上海电力大学和奇瑞集团联合研发出退役电池梯次利用技术,成功破解了不同电池品牌、不同老化程度、不同结构退役动力蓄电池兼容利用等技术瓶颈。该项目将在即将开幕的中国工业博览会的高校展区中展出。

缘起于堆满仓库令人头疼的退役电池

我们是在调研的过程中与奇瑞结缘的。”廖强强告诉记者,“奇瑞旗下专门成立了一家再生资源公司,退役电池回收回来,堆满了仓库,想把它们利用起来,却遇到了一些瓶颈。”经过深入的交流与探讨,双方签署了合作协议,制定了合作内容、实施方案和预期目标。

奇瑞仓库里的退役电池各式各样,不同品牌、不同规格、不同时期,这比同一样式的退役电池处理起来要复杂得多。对于性能参差不齐的退役电池,如何低成本、高效地检测出电池之间的一致性,是退役电池重组再利用的前提,也是退役电池低成本梯次利用的现实问题。可用容量的测试不仅耗能,而且费时,直接测试这个指标来进行退役电池的分选在经济上是不合算的。但是怎么才能实现突破呢?廖强强带领团队成员开始了艰难的攻关。

功夫不负有心人,各种难题终于被攻克,总标称容量为219度电的动力蓄电池梯次利用异构兼容储能电站研制成功,涵盖了磷酸铁锂、三元锂电、铅酸电池的不同成组方式的5种电池。团队打造的储能电站采用了退役电池快速检测、异构兼容控制器、桥接管理器等自主研发的核心技术,实现了5种结构各异的电池兼容利用。电站还通过了国家继电器检测中心开普实验室的性能检测,实现了园区削峰填谷的储能应用。该项目于2019年3月12日通过由中国高科技产业化研究会组织的项目评估,以中国工程院院士顾国彪为组长的评价委员会认定该项目总体技术水平达到“国际先进水平”。

节能环保应用前景非常广泛

目前,团队已经在退役电池快速分选、异构兼容、通信兼容等方面申请或授权11项发明专利,拥有软件著作权2项,并已经专利转让2项,在梯次利用一体化解决方案方面拥有一批自主研发的核心技术。

廖强强介绍,退役电池虽然储能能力下降到原来的70%到80%,但是还是非常不错的储能资源,只是要控制好充放电条件,如较小的充放电倍率、较浅的充放电深度、适宜的环境温度等,再使用5年是可以预期的。因此,大量的新能源汽车退役电池可以变废为宝,物尽其用,在被拆解回收前继续发挥储电作用。因为用的是退役电池做储能电站,其储能成本比新电池有大幅的下降。

而采用退役电池储能电站进行削峰填谷对于工商业企业来说也是非常划算的。廖强强给记者算了一笔帐,一般工商业企业在夏季高峰时段的用电价格是每度电1.022元,平时时段是每度电0.634元,而晚上的谷电每度电只有0.220元。通过储能电池削峰填谷,每度电有0.8元的价差,这是通过能量套利来获得储能收益的。另外,企业为了确保所有用电设备可以全满开启,还要向供电部门购买用电需量(功率额度),按42元/(kW月)支付容量电费。有了储能电站后,企业就可以减少向供电部门购买的用电需量,节约一部分容量电费,这也是储能电站的另一个节流功能。

廖强强告诉记者,通过动力蓄电池梯次利用异构兼容储能电站的应用与推广,既可降低电力储能成本,还将提高资源循环利用水平,做到物尽其用。据预测,2025年将有93GWh的动力电池退役,回收利用市场规模将达到379亿元。因此,该项目在家庭储能系统、小型商业储能系统、备用电源、通讯电源、微网储能等领域具有广阔的推广应用前景。(记者 吴苡婷)