退役动力电池应用潜力分析

刘若桐 李建林 吕 喆 马速良

退役动力电池应用潜力分析

刘若桐1李建林1吕 喆2马速良1

（1. 储能技术工程研究中心（北方工业大学），北京 100144；2. 北京海博思创科技股份有限公司，北京 100080）

在国家政策的引导和推动下，我国新能源汽车产业发展迅猛，退役动力电池的处理和应用提上日程。动力电池梯次利用不仅可以缓解大量动力电池退役所带来的电池回收压力和环境污染问题，还可以实现电池价值和资源的最大化利用，同时有效降低电动汽车整车成本和电力系统储能工程造价。本文首先总结了国内电动汽车市场环境及退役动力电池梯次应用成功案例，然后对退役动力电池的经济成本和不同应用场景进行阐述，分析退役动力电池的应用潜力和发展前景，最后评估其梯次储能利用的优势和应用经济性。研究表明，随着退役动力电池数量的爆发式增长，退役电池在电网储能、通信基站等场景中的应用具有巨大的潜力，可以实现优化资源配置、确保供电可靠、稳定电力系统、提高电网安全性的目的，且相较于直接资源回收，将退役电池梯次利用的经济成本优势更加显著。最后对退役动力电池梯次储能应用进程进行总结和展望，为退役电池产业化回收利用的发展提供参考。

退役动力电池；储能；应用场景；经济成本

0 引言

近年来，得益于动力电池相关政策和补贴的落实，我国电动汽车开始大规模推广应用。电动汽车作为清洁能源汽车，促进了节能减排和污染防治的有效推进，对于缓解我国能源紧缺和环境污染问题、促进交通能源电力化战略转型、推进生态文明建设具有十分重要的意义。作为新能源汽车的动力来源，动力电池在使用5～8年后其容量会出现严重衰退，这一变化导致其不再适用于汽车，需要进行退役处理。随着电动汽车数量的剧增，动力电池的退役量随之增加，如何有效合理地利用退役电池成为人们关注的热点。退役动力电池的梯次利用是将动力电池性能尽可能最大化发掘和应用的有效途径，能够减少对电池价值、能源资源的浪费和可能造成的污染，应用于不同场景可使得电池应用效益最大化，同时降低生产利用成本，促进上游电池生产制造与下游电池销售、回收利用产业的发展，有助于循环经济的推进，符合我国经济社会可持续发展需求，具有很高的发展潜力和应用前景。目前，国内外陆续开展了退役动力电池梯次利用的相关研究和应用。

针对退役动力电池梯次利用在储能方面的应用，本文从退役动力电池储能应用的应用性和经济性两方面进行阐述，并根据分析进行总结和展望。

1 退役动力电池现状概述

2012年以来，我国新能源汽车市场规模日渐庞大，退役电池数量逐年增加，具体如图1所示。中国汽车技术研究中心在考虑汽车报废年限、动力电池寿命等因素的前提下经综合研究得出，预计2020年我国累计动力电池退役量超过20万t，市场规模达到175亿元，其中梯级利用市场规模约105亿元，再生利用70亿元；到2025年，报废量超35万t，市场规模达到379亿元，其中梯级利用的市场规模约282亿元，再生利用约97亿元；到2030年，市场规模将超过千亿元[1]。可见，退役动力电池回收利用市场将迎来爆发式增长。

面对数量巨大的电池，国家发改委、工信部等部门陆续发布了关于退役动力电池回收利用的指导性政策。其中，《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策》指明动力汽车退役电池的回收处理应先进行梯级利用、后进行资源再生，以促进资源利用率的提高[2]。《报废机动车回收管理办法实施细则》进一步规范动力电池的回收利用，要求企业对报废新能源汽车的废旧动力蓄电池或其他类型储能装置进行回收利用，加强全过程安全管理[3]。《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》指明新能源汽车动力电池利用体系应遵循高效循环的原则以实现能源可持续发展战略，同时落实新能源汽车生产制造责任延伸制度，建设车用动力电池溯源管理平台，保障电池的全生命周期可追溯，提高动力电池生产制造的安全性[3-4]。国家标准委也发布了多项涉及汽车动力电池的国家标准，主要有《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》《车用动力电池回收利用拆解规范》《废蓄电池回收管理规范》《汽车动力蓄电池编码规则》《废电池处理中废液的处理处置方法》《锂离子电池材料废弃物回收利用的处理办法》《车用动力电池回收利用余能检测》等，对电动汽车动力电池的规格尺寸、设计生产、编码规则、回收主体等做出具体规定，为退役电池的梯次利用及再生利用提供明确的标准依据，有助于解决动力电池不一性造成的难以匹配应用场景的难题[5]，保证动力电池全生命周期的可追溯性，提高废旧动力电池回收利用中的安全性和科学性[6]。这些政策和标准的颁布为现有退役动力电池的回收利用做出了明确规范，为其未来健康快速的发展指明了方向。

图1 我国动力电池需求量和退役量

为了适应动力电池退役浪潮和响应国家政策号召，许多企业将目光聚焦在退役电池的回收利用领域。目前，全国已有17个省市被列为动力电池回收试点地区，开展针对退役动力电池回收利用的典型示范项目，应用案例主要集中在电网储能、通信基站、低速电动车及家庭照明等其他小型储能领域[5]，电池类型以磷酸铁锂电池为主，这些试点工程取得了显著成果，表明了退役电池回收利用的可行性和巨大潜力，动力电池回收产业成为行业新焦点。

2 退役动力电池的应用分析

动力电池作为电动汽车的能量来源，是新能源电动汽车的核心零部件之一。然而动力电池使用寿命有限，当电动汽车的动力电池容量衰减到不足额定容量的80%时，就无法满足电动汽车的使用要求，这些动力电池面临报废回收，但仍具有较大的残余容量，若直接用于资源回收将造成对电池价值和资源的极大浪费，还会污染环境。所以可以将这部分退役电池经充放电循环进行余能检测，根据残余容量选择合适的应用场景。其中，经余能检测后容量较高的退役电池可用于电池更换和储能应用，容量较低的电池可用于照明、不间断电源（uninterruptible power supply, UPS）备用电池、移动充电桩、低速电动车、家庭储能电源、基站电源风光路灯储能等较为温和的低倍率放电应用场景[6]。理论上，梯次利用储能电池均可应用于上述场景中。国内退役动力电池梯次利用总体还处于实验探究阶段[7]，未来将会迎来工业化的大规模生产和商业化的高收益突破。表1为近年来我国退役动力电池梯次利用的一些成功案例，可见退役动力电池梯次利用场景广泛，在电网储能、通信基站、削峰填谷和削弱弃光率等方面意义重大，可以实现优化资源配置、解决用电矛盾、确保供电可靠、稳定电力系统、提高电网安全性的目的[8-9]。

退役动力电池梯次应用于储能系统，能够较强地适应环境，建设周期短，可分散进行小型配置。考虑到退役动力电池的类型尺寸、性能优劣、残余容量、安全性等因素的不同，在储能电站的建设和应用中，梯次储能电站应该与常规储能电站有所区别。储能系统根据储能设备安装地点和发挥作用的不同，可分为发电侧、供电侧和用电侧储能装置，对于提高电能质量、提高电网稳定性和可用性、促进资产更高利用及促进能源的可再生发展有重要意义，能够在不同应用场景中满足供用电需求[10]，如图2所示。

表1 我国退役动力电池梯次利用的成功案例

图2 退役动力电池梯次利用于储能系统中的各类应用场景

发电侧的梯次储能系统位于电源侧，可应用于集中式可再生能源并网和火电、储能联合参与辅助服务市场调频等应用场景。集中式可再生能源并网扩大了可再生能源装机规模[11]，促进了可再生能源利用水平的提高，加大力度推进可再生能源消纳，促进可再生能源持续高质量发展；采用火电+储能联合参与辅助服务市场调频是采用储能系统和火电机组联合运行构成新的电力调频电源[12]，可以有效解决我国传统火电机组频率调节缓慢、调节误差较大、存在折返延迟、系统能量有限、电网调频困难的难题[13]，保持发电机组平稳运行，提高火电机组运行效率和电网调频性能，增加机组运行的稳定性和安全性，减少动态运行中对机组的磨损，降低更换设备的可能和检修运维的成本，减少或延缓发电侧对新建发电机组的需求[13-14]，具有较好的经济性，有助于相关电力企业实现可持续健康发展。

供电侧梯次储能系统位于电网侧，可应用于有偿调峰、独立调频及其他方面，如黑起动、调压等。有偿调峰是发电部门相应改变发电机的出力适应用电负荷的变化，维持了有功功率平衡，保持系统频率稳定；独立调频是根据系统频率的变化增减发电机的发电出力，保持系统频率在较小的范围内波动，具有完成调频、系统间联络线交换功率控制和经济调度等综合功能。

用电侧梯次储能系统位于用户侧，可应用于削峰填谷、需量调节、改善电能质量和用作供电系统备用电源等场景[15]。削峰填谷是将高峰负荷的用户需求转移到低谷负荷时段，使电网需要的发电设备调峰容量小，提高发电设备的利用率和电网的安全性及经济效益。需量调节控制负荷的需要，使得最大需要功率不超过合同用电功率，调整合同用电功率，提高负荷率，正确地使用负荷设备，定量地掌握负荷设备的种类、容量及运行情况，如连续运行、间歇运行、暂时停机或关机等[16]。用户侧储能装置可以改善电能质量，保证用电设备正常工作和电力系统安全稳定，还可以作为供电系统备用容量，在设备检修、事故、调频等情况下仍能保证内电力市场需求。

退役动力电池的储能系统梯次利用理论上均可应用于上述场景中，但考虑到各类型电池荷电容量、放电稳定、一致性、循环寿命、使用周期等因素影响，各应用场景中不同类型电池的选择视电池性能而定。磷酸铁锂电池能量密度大，热稳定性强，价格便宜，具有较好的安全性，用作梯次储能电池时充放电倍率大、循环寿命长[17]，磷酸铁锂新电池、磷酸铁锂梯次电池可作为发电侧集中式可再生能源并网，实现可再生能源移峰和稳定输出，促进可再生能源发展，还可实现供电侧的根据负荷变动进行电能的实时调度、电网调峰、调频、缓解输电系统阻塞和输配电系统扩容等，提高电网稳定性，以及用电侧的削峰填谷、根据控制负荷需要进行需量调节、改善电能质量及作为供电系统备用容量，保证系统安全稳定运行，在作为通信基站备用电源、峰谷套利、平抑可再生能源出力波动、缓解电网扩建等梯次储能系统场景适用性强[18]；三元锂电池含有镍、钴、锰/铝三种元素，比能量、比功率更大，在大倍率充电和耐低温性能等方面优势更大[17]，三元锂电池、三元锂梯次电池在各主要梯次储能应用场景中的适用性均不高[19]；钛酸锂新电池、钛酸锂梯次电池更适用于调频、黑起动等场景[17]；铅酸电池技术成熟，具有优越的低温工作特性和大电流放电特性，抗振动和抗冲击性能好、成本较低[17]，用作梯次储能电池时充放电倍率低，具有较好的可靠性和安全性。但在储能电站应用场景下，铅酸电池因服役年限短，更换电池的运维工作量和成本较大[19]，所以铅酸电池、铅酸梯次电池不适用于发电侧火电+储能联合调频和供电侧储能基站等对于退役动力电池各项性能指标要求较为严苛的应用场景，多应用于用电侧削峰填谷，节约电能资源，平滑用户负荷，同时获取峰谷差价收益，降低储能应用成本[20]。

退役动力电池的广泛应用和回收处理具有深远的社会效益和环境效益。发展电动汽车减少了对化石能源等不可再生能源的损耗和汽车尾气的排放，大大改善了居民绿色出行和消费观念。退役动力电池含石墨、碳材、铜箔等原材料、大量重金属和有机物、电解质及其转化物产生的有毒气体，如未妥善处置和进行价值最大化利用，将严重威胁公共环境和人类健康，造成难以逆转的环境污染和有价金属资源的巨大浪费，给社会生态环境造成巨大的压力[21]。推进动力汽车退役电池的回收利用，是我国保护环境和社会安全的重要举措，可以有效缓解我国与日俱增的能源压力和环境污染问题，有利于推动资源再生循环利用进程，促进我国经济社会的健康持续发展，对于加快绿色发展、建设生态文明和美丽中国、建设资源节约型、环境友好型社会具有重要意义。退役动力电池的市场化和商业化发展，形成了其特有的新型商业模式，可以提高退役电池梯次利用的积极性和创新性，实现汽车企业、电池生产厂商、用户、电网的多方共赢，有效促进电池和设备控制等第三产业的发展，优化发输供配用电工程，减少电网建设对于土地、原材料等资源的利用和消耗，缓解弃风、水、光、限电等问题，提高发电利用率，对于扩大居民就业面和配套产业链的形成构建有着重大意义。所以做好动力电池回收及梯次利用工作，也是一项重大的生态建设任务和社会建设任务。

3 退役动力电池经济性分析

退役动力电池回收处理的途径主要是梯次利用和资源再生利用。车载动力电池容量低于额定容量80%的退役电池将不再适合用于电动汽车，这部分可以通过梯次利用实现能源的二次利用；电池容量低于额定容量25%左右的电池基本不具备商业用途，这部分残余容量较低的退役电池可以通过直接回收利用将其拆解实现资源和能源的二次整合[22]。

对退役动力电池进行梯次利用可以变废为宝，使退役电池作为电能的载体在其他应用领域充分发挥剩余价值，使电池价值利用最大化，还可以减少直接进行资源回收的退役电池数量，减少拆解电池过程中电池内部有害物质对环境的污染，降低动力汽车电池成本，提高市场竞争力，促进新能源汽车市场蓬勃发展[5]。

3.1 退役动力电池梯次利用成本分析

电池的梯次利用是将容量较低的电池重新改造以再次应用于储能领域的技术，即通过破碎、拆解、冶炼等改造手段实现对目标电池的再次利用[1]。动力电池的梯次利用一般分为拆解、余能检测、筛选和重组四个环节[5, 18]。

经济高效的退役动力电池梯次利用工艺流程是实现退役电池回收利用标准化、规范化量产的基 础[22]。若要实现退役动力电池大规模应用于工业生产和日常生活，回收拆解的工艺流程和保证其一致性和安全性的状态评估过程必不可少，所以从其经济性分析回收工艺的成本，包含工艺流程成本和状态评估成本。

退役动力电池梯次利用的工艺流程成本主要包含收集、储运、分类、拆解、重组成本，状态评估成本主要有余能检测成本、状态测试、状态诊断和状态评价成本。

1）收集、储运和分类成本

面对来自全国各地、数量巨大的退役电池，集中处理加工能有效降低成本、提高效率。整车企业、电池企业和行业联盟可以通过汽车4S店、汽车售后服务网点、汽车修理店、电池原材料企业、第三方回收企业等对拆卸下来的退役电池进行统一收集、运输，并集中储存在后续的回收加工点[23]。这个过程产生了从不同渠道收取退役电池时所支付的收集成本，交通运输、装载、贮藏的储运成本。不同公司、不同车型的退役电池型号、批次、电池模组规格、电池厂产能等均存在差异，分类是对已收集到的退役电池根据电池类型和状态进行大致的划分，有利于量产且高效，同时对退役电池进行初步分拣，将部分出现鼓包或其他故障损坏的退役电池作报废处理，并将其转送到可进行电池资源再生利用的企业，提高动力电池生产效率[5, 24]。

2）余能检测成本

对已收集的退役动力电池进行余能检测，经充放电循环测试，得到电池残余容量，为接下来的拆解、筛选和重组过程选择其梯次利用应用场景。将电池容量较高的归入梯次利用一类，用于电池更换和储能应用；将电池容量较低的归入梯次利用二类，用于移动充电桩、低功率电动车、自动导引车辆（automatic guided vehicle, AGV）电源、家庭储能电源、照明、UPS备用电池、基站电源风光路灯储能等较为温和的低倍率放电应用场景[25]，具体如图3所示。

图3 退役动力电池余能检测后适用的应用场景

3）状态测试、诊断和评价成本

拆解后的动力电池在重新分选成组之前需对其健康状态进行评估，该环节至关重要。对动力电池的使用寿命和安全性等进行测试评价，可以避免退役电池不能充分发挥其剩余价值就直接进行资源回收造成的资源浪费和有可能导致的安全事故。电池梯次利用将退役的动力电池进行回收、拆解、分型号分批次的归总，依据相关的标准对退役电池的安全性、使用寿命等指标进行测试评价，并根据测试结果出具电池评价报告以决定电池是进行梯次利用还是进行资源再生处理[7, 26]。若退役电池具有完整的运行过程数据，属于白箱电池，可提高电池性能状态评估工作的准确度和精确度，提升电池梯次利用时的经济性；若退役电池没有完整的运行过程数据，属于黑箱电池，需要根据电池出厂时的相关数据，测试动力电池退役时的各项参数，这个过程中测试时间增加，测试成本提高，同时电池性能不一还使得电池梯次储能利用的安全性有待估量[2]。电池经状态检测评估后，对资源回收的电池进行拆解和冶炼，对梯次利用的电池进一步评估，根据电池健康状态评估结果决定适用的梯次应用场景[7, 25]。

4）拆解、筛选和重组成本

拆解过程是先对电池彻底放电，再进行拆解，分离出正极、负极、电解液和隔膜等电池原有的各组成部分，再对电极材料进行碱浸出、酸浸出，然后进行除杂和萃取，实现有价金属的富集。筛选和重组成本依据状态诊断和评估结果，对符合各场景要求的退役电池各组成部分进行一致性分选和重 组[6, 27]。重组是根据具体使用情况和使用寿命等将拆解出来的电池各组成部分重新结合组成新的电池投入使用。

3.2 退役动力电池资源再生成本分析

资源再生利用是对报废的退役动力电池进行破碎、拆解和冶炼的过程，实现镍、钴、锰、锂、石墨、碳材、铜箔等资源的回收利用[28]。退役动力电池资源再生利用中的工艺成本主要包含收集、储运、分类、拆解、重组、电池再回收成本、运行保障和环境维护成本。

收集、储运、分类、拆解、重组与梯次利用的成本分析相同。电池再回收成本是指对动力电池中有用的材料进行提取和回收[29]。动力电池中的镍、钴、锰、锂等元素和石墨、碳棒、铜箔都可以回收利用，如果不经再回收处理，这些金属和部分无机、有机化合物将对大气、水、土壤等造成严重的污染，具有极大的危害性[21]。电池再回收过程将电池中可以再生利用的材料进行提取和收集，投入其他工业生产中，实现对资源的二次利用，降低部分电池生产制造成本，这一流程产生了再回收成本。

退役电池资源再生回收利用的整个工艺流程中会产生运行保障和环境维护成本[30]。运行维护是保障设备仪器和工作环境正常稳定运作的根本，其中产生的电力费用、设备仪器的运行维护费用、故障检修费用、人工检修费用等均纳入运行保障成本。退役动力电池制作原材料中包含的重金属元素、有机物、电解质及其转化物产生的有毒气体等的处理要经过严格的检测，否则这些有害物质进入环境后，会严重污染环境[7, 21]。所以工业废料在最后排放前，检测排放物中的重金属元素及其他有害物质的含量和浓度是工业生产中不可缺失的一环。

随着动力电池技术的不断发展成熟和国家政策、补贴的落实，动力电池的价格成本大幅降低。以电池巨头宁德时代公布的数据为例，2015年国内新能源汽车的电池成本在2 400元/(kW·h)左右，2017年降到了1 800元/(kW·h)左右，2018年进一步下降至1 100元/(kW·h)上下[31]。作为新能源汽车的动力源，动力电池成本是新能源汽车成本的重要构成部分，占整车成本的40%左右，如此大的占比严重制约了新能源汽车的价格标准[32]。所以动力电池成本的降低可以降低汽车整车成本，使其具有更强的市场竞争力，对于新能源汽车的应用和推广大有益处。图4为近些年全球动力电池需求量、退役量和价格趋势，反映了随着电动汽车市场规模逐步扩大，全球动力电池需求量和退役量呈指数型逐年增加，退役量的产生与增长时间落后于需求量，但二者在数量上的总体趋势相同，说明未来全球动力电池需求量和退役量巨大，具有广阔的市场环境；而动力电池的价格随着电池制造、应用和回收利用工艺的成熟和成本的降低而逐年降低，表明动力电池具有更好的经济性。

图4 全球动力电池需求量、退役量和价格趋势

退役动力电池的回收利用成本作为动力电池成本中重要的一部分，决定了新能源汽车价格的未来走向，以及其经济潜力和市场应用前景[32]。降低电池回收利用成本是动力电池能够再次应用所需要解决的重要问题。由于当前动力电池的成本在整车成本中的占比较大，购车客户对于电池价格的变化更加敏感。可以通过缩减回收电池成本，使新能源汽车在价格方面更有可能与传统燃油车竞争[33]。因此降低动力电池回收利用成本的需求非常迫切。

对比退役动力电池梯次利用和资源回收两种处理途径，梯次利用是动力电池能够发挥最大性能的有效途径，在不同的应用场景下能够实现电池价值最大化，甚至还可以创造一定经济收益[34]。退役电池应用于电网储能，在传统发电领域中火电+储能联合参与辅助服务市场调频可以实现辅助动态运行和延缓或减少新建机组的作用，在可再生能源领域中可以实现削峰填谷、跟踪计划出力，在辅助服务领域中可以起到电网调频、调峰及作为供电系统备用容量的作用，在分布式能源与微网领域中对实现分时电价管理、需量调节、容量费用管理、提高电能质量和供电可靠性意义重大[35]，可减少电能生产连续性和用电需求间断性之间的不平衡，保障电网安全稳定运行，其中还可以通过不同时段的电价差、调整用电计划等方法在充分利用电能的同时获得经济收益。退役电池应用于城市家庭生活，如城市移动充电桩、低速电动车、家庭储能领域、照明路灯等，可以提高基础设施利用率，用作充电设备为电动车供电获取额外电费收益，用作低速车可以作为交通工具服务城市、减少交通成本等[36]。这些梯次利用场景为更好地实现和挖掘动力电池价值、赚取额外的经济收益提供了可能，也是降低电池回收利用成本的有效途径[21]。将动力电池直接进行资源回收处理不仅是对电池价值的极大浪费，容易产生更多的污染，而且整个回收处理过程成本高，经济效益低。经比较分析，将退役动力电池进行梯次利用较直接资源回收具有更好的经济效益。

针对退役电池资源回收成本的相关问题，可以依据收集储运、状态测试、材料采购、人员配置、设备运维、电力费用、环保处理、其他成本等电池回收处理的成本金额数据占比，分析研究其构成和占比并寻求降低成本的方法，图5为退役动力电池资源回收成本估计扇形图。

图5 退役动力电池资源回收成本估计扇形图

由图5可以观察到，退役动力电池成本主要集中在收集、置购和储运，人员管理、状态评估、原材料采购等方面次之。所以，可以通过对上游原材料的整合、技术进步替代传统原材料减少原材料购置成本、规模化生产降低人员管理、设备运维成 本[37]，企业还可以通过在各地建立电池工厂减少收集和储运成本等途径降低成本，这样既可以更好地与下游客户绑定，又可以降低收集和储运成本。

3.3 退役动力电池资源利用效益分析

近年来，我国车用动力电池在材料性能、充放电倍率、放电深度、能量密度、残余容量、循环寿命、工艺制造、可靠性和安全性等方面不断提高，退役电池在各应用场景中的利用效益也有巨大突破。2015年发布的《财政部、科技部、工业和信息化部、发展改革委关于2016—2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》，对质量质保方面明确要求，新能源汽车生产企业应对消费者提供动力电池等储能装置、驱动电机、电机控制器质量保证，其中乘用车生产企业应提供不低于8年或12万km的质保期限[38]。对18650型磷酸铁锂动力电池在室温下进行充放电测试，当动力电池的可用容量降低至不再适用于电动汽车标准时，循环寿命为1 200次[39]。根据我国对车用动力电池行驶距离在8年或12万km内电池容量仍可满足汽车需求，即容量衰减不超过额定容量20%的要求，以新能源汽车平均行驶300km为动力电池单次充电可连续行驶的里程为基准来计算，新能源汽车行驶8年或12万km的循环寿命为270～400次，退役时动力电池的剩余循环寿命远远超过国家对于新能源汽车动力电池循环寿命的要求，这说明退役动力电池梯次利用具备较高的利用效益。

4 结论

随着国家政策的推动和引导，我国新能源汽车产业快速发展，动力电池报废规模也逐渐扩大，将其进行梯次利用可有效合理地解决大规模退役电池的去处。动力电池退役后仍可在电网储能、通信基站、低速电动车等工况较好、电池性能要求较低的应用场景中发挥余热。退役电池根据其特性可以用于电源、电网、用户等发输供配用的电网储能场景，以实现集中式可再生能源并网、调峰调频辅助服务、减少弃风弃光、减小阻塞和延缓电网扩容等功能，或者用于照明、家用应急备用电源等家庭储能场景及城市移动充电桩、低速电动车等城市交通场景，为电力系统提供巨大的储能潜力，促进梯次储能技术的应用推广，同时变废为宝，继续发挥退役电池剩余价值。退役电池的成本随着制造、回收利用工艺的成熟和市场规模的扩大而降低，相较于退役动力电池直接用于资源回收，梯次利用可以更好地发掘和利用电池自身价值和资源，且在各梯次应用场景中都具有良好的应用经济性，相关技术和算法也日趋完善，所以退役动力电池的应用具有很大的潜力和发展前景。

目前我国电动汽车梯次储能利用的发展受到工业流程、逆向物流、成本较高等多方因素的制约，但发展空间很大。相关主管部门应在重视动力电池研发投入的基础上，在产业发展规划和标准制定、与可再生能源发电的衔接、基础设施、商业运营模式和市场培育等环节上加大扶持力度。同时，还应注重对退役电池各方面因素的考量，做到精确度、测试效率和成本、安全性兼顾，促使退役动力电池的回收利用真正实现产业化。

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Application potential analysis of decommissioned power batteries

LIU Ruotong1LI Jianlin1LÜ Zhe2MA Suliang1

(1. Energy Storage Technology Engineering Research Center, North China University of Technology, Beijing 100144; 2. Beijing Hyperstrong Co., Ltd, Beijing 100080)

Under the guidance and promotion of national policies, China’s new energy vehicle industry has developed rapidly, and the treatment and application of retired power batteries have been put on the agenda. The echelon utilization of power batteries can not only alleviate the battery recovery pressure and environmental pollution problems caused by the decommissioning of a large number of power batteries, but also can be applied in various energy storage scenarios to maximize the utilization of battery value and resources, and effectively reduce the cost of electric vehicle and the cost of power system energy storage projects. Referring to related experimental research, this paper looks at the electric car market environment and retired power battery pilot application. Through analyzing different application scenarios and economic cost of the retired power batteries, the potential and development prospects of retired power batteries is illustrated and its advantage and application economy is showed. Studies have shown that as the number of retired power battery explodes, retired battery applied to grid energy storage, communication base stations is with huge potential, which can realize the optimization of resources allocation, ensure the power supply reliability and stability of power system and improve the grid security. Compared with direct recycling, the economic cost advantage of echelon utilization of retired batteries is more significant. At last, the application process of ladder energy storage is summarized and prospected, which provides ideas for the expansion of industrial scale of decommissioned battery recycling.

decommissioned power battery; energy storage; application scenarios; economic cost

北京市自然科学基金项目（21JC0026）

北京高等学校高水平人才交叉培养“实培计划”（21XN217）

2021-01-28

2021-02-10

刘若桐（1999—），女，本科，主要研究方向为退役动力电池梯次利用技术。