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1、动力锂电池梯次利用研究探索动力锂电池梯次利用研究探索 高鹏然高鹏然博士博士 Nicholasvision- 雄韬电源研究院雄韬电源研究院 一、研究背景 二、研究内容与结果 三、特色与创新 四、雄韬电源简介 目录 2 研究背景 3 ?“如果说2014年是新能源汽车元年，那么2015年可 以称为爆发年。”业内人士表示。 ?新能源汽车发展带动了动力电池产业的发展。 ?2015年动力电池装车量超过200亿瓦时，预计2016 年会增加到大概500亿瓦时。 ?2015年电池产业投资大概是1千亿元，在建、核建 的产能1800亿瓦时。 国家对新能源汽 车的政策鼓励与 财政支持力度之 大前所未有！ 新能源汽车发
2、展现状新能源汽车发展现状 研究背景 4 图1 我国历年新能源汽车销量（万辆，左轴） 及增长率（%，右轴） 图2 我国历年动力电池出货量（GWh） 图1 我国历年新能源汽车销量（万辆，左轴） 及增长率（%，右轴） 图2 我国历年动力电池出货量（GWh） ? 这么多电池，五六年之后就进入大规模淘汰期，届时回收将成为一大难题。 ? 电池属于严重污染类废旧物品，对环境来说存在一定的威胁。 ? 2015年，锂电池报废量累计约2万4万吨 ? 2020年，动力电池累计报废量将达到12万-17万吨 0.62 1.28 1.76 7.47 33.1 106.50% 37.50% 324.40% 343.10%
3、0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 0 5 10 15 20 25 30 35 20112012201320142015 中国历年新能源汽车销量（左轴，万辆）及 增长率（右轴，%） 销量/万辆增长率/% 0.35 0.66 0.79 3.7 16.9 88.60% 19.70% 368.30% 356.70% 0.00% 50.00% 100.00% 150.00% 200.00% 250.00% 300.00% 350.00% 400.00% 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20112012201320142015 中国历年动力电池出货量（左轴，GWh）及增
4、长 率（右轴，%） 动力电池出货量增长率 资料来源：中汽协 资料来源：高工锂电 新能源汽车及动力电池发展现状新能源汽车及动力电池发展现状 研究背景 5 政策发布时间发布部门政策主要内容政策发布时间发布部门政策主要内容 电动汽车动力蓄电池 回收利用技术政策(2015 版) 2016 国家发改委和工 信部 要求企业合理开展电动汽车动力蓄电 池的回收利用工作，建立上下游联动 的动力蓄电池回收利用体系；建立动 力电池编码制度，建立可追溯体系 新能源汽车废旧动力蓄 电池综合利用行业规范 公告管理暂行办法 2016工信部行业规范管理 新能源汽车废旧动力蓄 电池综合利用行业规范 条件 2016工信部 对废旧
5、动力电池综合利用企业选址、 能耗管控等方面提出了规范性要求 废电池污染防治技术 政策(征求意见稿） 2016环保部、发改委 废弃物的污染及防治、电池的回收与 利用 节能与新能源汽车产 业发展规划 （20112020） 2012国务院相关部门 明确要求，制定动力电池回收利用管 理办法、动力电池梯级利用和回收管 理体系 政策的要求与驱动政策的要求与驱动 研究背景 6 国家应用领域案例描述参与主体性质 日本 国家应用领域案例描述参与主体性质 日本 家庭和商 业储能 日产汽车和住友集团合资成立了4R Energy公司，从事电动汽车废弃电池的再利用，在日本和美 国销售或租赁的日产Leaf汽车的二手电池用
6、于住宅和商用的储能设备 4R Energy公司 商业 运作 日本日本/美 国 美 国 商业储能 Nissan与Eaton合作开发梯次利用技术。双方合作后将使用Nissan LEAF的梯次电池、Eaton的UPS 技术和光伏，构建一个独立的储能和控制系统，使得用户可以管理能源供给，构建离网或并网 系统。Nissan LEAF电动汽车搭载30kWh锂离子电池。 Nissan与Eaton 美国美国移动电源 美国创业公司FreeWire推出了一款电动汽车充电宝产品，充电对象是所有的电动汽车，这款产 品名为Mobi Charger，装有滚轮方便移动，主要面向写字楼等工作区域。 Free Wire公司 美
7、国美国/日 本 日 本 家庭储能美国EnerDel公司和日本伊藤忠商事在部分新建公寓中推广梯次利用电池。 美国EnerDel公司，日 本伊藤忠商事 中国中国商业储能 100KWh梯次利用电池储能系统的工程示范，历时2年，由中国电科院、国网北京市电力公司与 北京交通大学共同完成，于2014年6月19日通过验收。 中国电科院、国网北京 市电力公司与北京交通 大学 示范 工程 德国德国电网储能 动力电池梯次利用：利用MINI E的8套退役电池参与BMW技术办公室的光储项目，项目规模 240kWh，是目前世界最大的梯次利用项目之一。该储能系统由瓦滕福公司负责运行和维护，目 前已经投入使用。 博世集团
8、BMW 瓦腾福公司 德国德国光储微网 奥迪正在搭建一个平台，整合大众集团所有的梯次电池用于户用储能和可再生能源调节，将梯 次电池用于快速充电站，使其功率可以达到250kW；在Ingolstadt总部建设了20kW光伏+4组梯次 电池的光储式微网系统。 Auto 中国中国 低速电动 车/电网储 能 利用退役的动力电池，在电动场地车、电动叉车和电力变电站直流系统上进行改装示范，经实 测回收电池性能上相比传统铅酸电池有一定优势，且经济性较好。 国网北京市电力公司、 北京工业大学和北京普 莱德新能源电池科技有 限公司 中国中国电网储能 河南省于2014年8月建成退役动力电池储能示范工程，该工程位于郑州
9、市尖山真型输电线路试验 基地，是国内首个真正意义上的基于退役动力电池的混合微电网系统。 国网河南电力公司、南 瑞集团等 中国中国电网储能 北京海博思创科技有限公司与北京电力公司合作于2012 年完成 360 kWh废旧电池梯次利用于储 能系统项目，此项目为国内首创综合利用北京奥运会退役电动汽车锂电池于智能电网储能系统， 为进一步大规模利用废旧电动汽车动力电池奠定了良好的技术与实践基础。 北京海博思创科技有限 公司与北京电力公司 全球示范工程及项目全球示范工程及项目 研究背景 7 1、李克强总理：加快实现动力电池革命性突破，建立合理投资回报机制，鼓励社会资本进入充电 设施建设运营、整车租赁、电池
10、回收利用等服务领域。 2、科技部部长万钢：动力电池尤其是锂离子动力电池，回收之后不一定马上进行报废处理， 可以进行梯级利用。 3、熊孟清：废弃物回收利用专家。无论从资源环境保护角度衡量，还是从新能源汽车行 业发展角度衡量，汽车动力电池的回收利用都是必须和重要的。 4、贾新光：中国汽车流通协会常务理事。动力电池的回收利用体系要加强对退役电池的质 量、性能鉴别、分级等测试评价技术和标准方面的研究，要制定相关标准，推动梯次利用。 5、欧阳明高：中国电动汽车百人会执行副理事长。动力电池必须进行梯次利用，而且要回收再利 用。” 高层声音高层声音 研究背景 8 据CNESA项目库不完全统计，到2015年底
11、，中国电化学储能项目装机106MW，占全球电 化学储能项目装机总容量的12%。近五年，中国电化学储能市场的增速明显高于全球市 场，年复合增长率(2010-2015年)为110%，是全球的6倍。其中锂离子电池储能技术占 主要地位。 图3：中国电化学储能项目累计 装机规模（2000-2015） 图4：中国储能技术与应用 1 储能市场1 储能市场 2.6 38.5 41 58.2 93.7 105.5 10% 138% 6.50% 41.90% 61% 12.60% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 140% 160% 0 20 40 60 80 100 120 200020
12、1020112012201320142015 中国电化学储能项目累计装机规模(MW) 装机规模MW增长率% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 中国储能技术与应用 锂离子电池铅酸电池液流电池超级电容 资料来源：CNESA 潜在市场潜在市场 研究背景 9 2 电动自行车2 电动自行车 目前为止，中国电动自行车的市场保有量已经超过2亿。当前市场，90%的车型采用铅 酸电池，约有10%的车型采用锂电池。以2014年的数据为基数，假如有10%的电动自行 车采用梯次利用的动力电池组，以每辆车配1kWh的电池组计算，那么年总需求可以达 到290万kWh(2.9GWh)，与2014年我
13、国电动汽车动力电池总量3.7GWh相去不远，相关梯 次利用的市场规模可达数十亿元。 10 35 60 80 130 250 800 1000 0.5% 1.5% 2.7% 3.6% 5.0% 8.0% 26.0% 30.0% 0.0% 5.0% 10.0% 15.0% 20.0% 25.0% 30.0% 35.0% 0 200 400 600 800 1000 1200 2010201120122013201420152016E2017E 锂电自行车市场增长情况 市场量增长率 单 位 ： 万 辆 6937.7 8570.6 10046.4 11442.7 12872.2 14478.3 163
14、53.7 18472.4 30.82% 23.54% 17.22% 13.90% 12.49% 12.48% 12.95% 12.96% 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0 4000 8000 12000 16000 20000 20082009201020112012201320142015 电动自行车市场保有量 电动自行车规模/万辆增长率/% 单 位 ： 万 辆 图5：中国电动自行车市场保有量图6：中国锂电自行车市场规模 潜在市场潜在市场 研究背景 10 微型电动车与电动汽车具有相似的车身构造和技术特征，因此在产业链的大多数 环节都是可以共用的。微型电动
15、车价格较低，与广大基层民众收入水平、消费升 级趋势、全国道路基础设施完善相契合，因此微型电动车在我国三四线城市及农 村地区大受欢迎。 2016年，新的纯电动及插电式混合动力乘用车的国家补贴标准如下： 3 低速电动车市场3 低速电动车市场 采用梯次利用的动力电池，成本不到新锂电池系统的一半，而续航里程，放电功 率等都可以满足双100公里的要求，甚至可以达到150公里续航里程的要求。在保 持低价的基础上(扣除补贴后，价格低于5万)，产品性能得到较大提升(达到纯电 动乘用车标准)，产品的竞争优势明显(性价比高)。 潜在市场潜在市场 研究背景 11 ?新锂电池成本会高达20003000元/kWh，投资
16、回报率偏低，制约储能产品大规模应用； ?梯次利用电池，其规模化成本远低于新电池， 100美元/kWh（Free Wire），日产leaf的 退役动力电池做移动充电车； ?Tesla在美国发布Powerwall和Powerpack，有深刻的理由相信，未来Tesla也会将Model S 等电动车的退役动力电池，应用于家庭储能和商业储能； ?规模化时梯次利用储能产品的利润和经济价值，才会实现最大化。 梯次利用电池优势梯次利用电池优势 还是 成本！ 成本！成本！ 研究背景 12 商业模式商业模式 平衡三方利益 政府出台政 策规范整车 厂、电池厂、 个人用户等 平衡各方利 益 初步建立规 范的回收体 系 电池租赁模式 配合新能源 汽车的快速 发展 推进动力电 池生产标准 化、系列化、 模块化和通 用化 卖电模式 家庭储能 大型商业储 能 推进动力电 池生产标准 化、系列化、 模块化和通 用化 换电模式 低速电动车 微型电动车 推进动力电 池生产标准 化、系列化、 模块化和通 用化 更多。 创新。 一、研究背景 二、研究内
