5月19日至21日，“第八屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)”在深圳隆重召開(kāi)， 來(lái)自中國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、加拿大、西班牙、日本、韓國(guó)、澳大利亞等國(guó)和地區(qū)1500余位政府機(jī)構(gòu)、科研院所、行業(yè)組織、電力公司、新能源項(xiàng)目單位、系統(tǒng)集成商等代表出席本次大會(huì)。

華北電力大學(xué)教授鄭重在儲(chǔ)能電池專(zhuān)場(chǎng)，發(fā)表了題為"退役動(dòng)力電池的梯次儲(chǔ)能利用"的精彩演講。

演講內(nèi)容如下：

鄭重：

大家好!我的演講分為四方面：一是關(guān)于電動(dòng)汽車(chē)及電池儲(chǔ)能的關(guān)系;二是梯次利用中主要問(wèn)題;三是電池分選與檢測(cè);四是熱插拔式電池儲(chǔ)能方式。

前面有專(zhuān)家介紹了很多電動(dòng)汽車(chē)和電池儲(chǔ)能，現(xiàn)在由于電動(dòng)汽車(chē)的推廣，導(dǎo)致大量動(dòng)力電池會(huì)被逐步淘汰。如果直接進(jìn)行材料的回收，有很大的容量會(huì)被浪費(fèi)掉。我們想能否在中間插入一點(diǎn)，正常情況下是動(dòng)力電池制造、電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用和材料回收。我們中間可以加入梯次利用的環(huán)節(jié)，我們的材料依然可以回收，對(duì)回收的成本不產(chǎn)生任何影響。我們有三元電池和鐵鋰電池，不同的廠家和不同的應(yīng)用行業(yè)，關(guān)于電池，很多數(shù)據(jù)和看法不太一致。現(xiàn)在整個(gè)行業(yè)的分散性比較大，如果是三元材料，本身的材料回收價(jià)格比較高，循環(huán)壽命相對(duì)短，我們直接用費(fèi)了再回收。鐵鋰本身回收的價(jià)值不像三元那么大，大家更傾向于做梯次利用。

關(guān)于儲(chǔ)能技術(shù)的介紹，包括儲(chǔ)能技術(shù)、不同的電池技術(shù)、性能利用領(lǐng)域等。電力系統(tǒng)的典型應(yīng)用，一是削峰填谷;二是提高新能源發(fā)電，形成可靠性保障，保證調(diào)峰、調(diào)頻、斜坡處理等。

這是美國(guó)DOE統(tǒng)計(jì)的儲(chǔ)能應(yīng)用情況，這是特斯拉統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。在儲(chǔ)能系統(tǒng)里，最大的是儲(chǔ)能這一塊。從2013年開(kāi)始的新應(yīng)用里，大概一半是電池，其他的非輪的比例占比比較少。

電力儲(chǔ)能應(yīng)用方向，我們解決風(fēng)電、發(fā)電、頻繁輸出的問(wèn)題。特斯拉Powerwall解決供電問(wèn)題，不同的峰谷電差的值比較大，所以居民直接用家用儲(chǔ)能系統(tǒng)。

這是我們收集全世界不同的儲(chǔ)能應(yīng)用，這是ABB做成的飛輪儲(chǔ)能。這是Xcel在科羅拉多供電局，機(jī)場(chǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng);這是54kW的系統(tǒng);這是英國(guó)GE做的儲(chǔ)能系統(tǒng);這是康涅狄格做的系統(tǒng)。他們的儲(chǔ)能和風(fēng)電結(jié)合，這是San Diego2017年3月份做的30MW、120MWh的系統(tǒng)，很快被特斯拉超越了。這是ABB做的第一套鋰電池儲(chǔ)能裝置，目標(biāo)是2025年實(shí)現(xiàn)零碳排放，他們把電網(wǎng)的構(gòu)架支撐起來(lái)。這也是ABB的，它提供轉(zhuǎn)動(dòng)慣性。這用的是鈉硫電池，南加州的。

去年年底，特斯拉跟澳洲打賭100天能建成一個(gè)電站，確實(shí)100天建成了。簽約時(shí)電站已經(jīng)建成一半了，當(dāng)月Loy Yang電廠兩次跳閘，特斯拉儲(chǔ)能系統(tǒng)分別在4秒和0.14秒內(nèi)響應(yīng)。

我們跟很多電池廠商打交道，他們的儲(chǔ)能電池大部分銷(xiāo)往美國(guó)、澳洲等國(guó)家。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)盈利模式不清晰，新電池成本大概是0.6元/度次，梯次電池的成本的計(jì)算方式，當(dāng)梯次電池不值錢(qián)時(shí)成本為0，人家直接給你。現(xiàn)在大家開(kāi)始做梯次，梯次的成本從0到新電池成本來(lái)回流動(dòng)，取決于需求關(guān)系。雙向換流器件大概是0.2元，成本不太高，軟件成本分?jǐn)偙容^低，所以沒(méi)有考慮它。現(xiàn)在大概是0.8元/度次。考慮損耗，通過(guò)DC/DC、DCS等五個(gè)環(huán)節(jié)出去，考慮高頻變壓器，一進(jìn)一出過(guò)兩次高頻變壓器。你還有DOD，取小一點(diǎn)對(duì)充放電的次數(shù)會(huì)更多，不一定是虧本生意，對(duì)資金回收更慢，充放電的量少，要考慮資金成本、場(chǎng)地成本、運(yùn)維費(fèi)用等，加起來(lái)肯定超過(guò)1元。國(guó)內(nèi)新的項(xiàng)目是示范項(xiàng)目，給大家看看技術(shù)上可以儲(chǔ)備，成本不好計(jì)算。北京是全國(guó)所有城市里峰谷價(jià)差最大的，將近1元。國(guó)內(nèi)能明確算帳的只有峰谷價(jià)差，其余的是擴(kuò)容、增容、熱備用、旋轉(zhuǎn)備用、供電可靠性提高、斜坡處理等，這在國(guó)外是算錢(qián)的，但國(guó)內(nèi)沒(méi)有公認(rèn)的價(jià)格，你可以說(shuō)很高，他可以說(shuō)很低，沒(méi)有可行的操作模式，目前國(guó)內(nèi)新電池不太掙錢(qián)，儲(chǔ)能電池現(xiàn)在想掙錢(qián)一樣很難。

技術(shù)發(fā)展方向，這是美國(guó)忽悠曲線，所有新技術(shù)開(kāi)始有很長(zhǎng)的撫育期，突然有一天上來(lái)了，這是忽悠的尖峰，很快泡沫破裂。梯次利用的占比太小，人家沒(méi)有畫(huà)出來(lái)。根據(jù)國(guó)內(nèi)所有的政策和企業(yè)，基本往峰頂沖刺。這對(duì)我們搞研究來(lái)說(shuō)并不是好事，在技術(shù)還沒(méi)成熟的時(shí)候推向市場(chǎng)會(huì)出很多問(wèn)題。

2017-2018年出臺(tái)了相關(guān)政策和規(guī)定，什么東西都怕過(guò)熱，一旦政府插入，政府出補(bǔ)貼，這個(gè)行業(yè)立刻就會(huì)變亂。

儲(chǔ)能利用有很多，可以用在低速電動(dòng)車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)工程車(chē)、UPS陣列、電動(dòng)工具、電動(dòng)玩具。電池退役后，最大的問(wèn)題并不是電池本身的問(wèn)題，容量在于不一致性上。這意味著我不可能大規(guī)模使用，如果我有小規(guī)模使用的場(chǎng)所，利用退役的電池是非常好的方向。現(xiàn)在汽車(chē)的發(fā)展使電池價(jià)格下降，梯次電池?cái)?shù)量增大，梯次利用成為可能。模式在進(jìn)一步的摸索中。

梯次利用，這是電池儲(chǔ)能的標(biāo)準(zhǔn)，也有比亞迪的應(yīng)用方式。右上角是電池的主要結(jié)構(gòu)，電池本身電壓太低，大部分應(yīng)用要靠并聯(lián)、串聯(lián)使用，一旦電池開(kāi)始衰減，不一致性明顯增強(qiáng)。不一致性帶電池使用環(huán)境里會(huì)逐步惡化，這是我們面臨的主要問(wèn)題。溫度不一樣，電池容量隨著時(shí)間下降，下降的方式和速度完全不一樣。電池內(nèi)阻變化方式不一樣，正負(fù)極容量、下降循環(huán)方式也不太一樣。這是木板效應(yīng)，所有的電池串并聯(lián)在一起，由于內(nèi)阻不一樣，導(dǎo)致分流、分壓、進(jìn)出電量不一樣，對(duì)于某一個(gè)電池已經(jīng)做到極限，另一個(gè)電池并沒(méi)有達(dá)到滿負(fù)荷狀態(tài)。

這是我們做的研究，我們用6塊電池研究不同的方式，比如三串兩并、六串等，在不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的情況下，內(nèi)阻、電壓等不一致，對(duì)電壓、電流、容量的輸出，對(duì)不一致性的惡化有指標(biāo)的衡量。我們考慮了不同的分辨倍率下，1C、0.5C等，我們可以溫度低到10度，高到40度。考慮所有放電倍率的影響，所有電池拿過(guò)來(lái)不一致性比較強(qiáng)，根據(jù)類(lèi)組、容量挑選。我們把所有的方法做了基于K-mean聚類(lèi)，可以重新分選和存儲(chǔ)的方法。退役電池主要問(wèn)題是不一致性太大，不一致性導(dǎo)致我們不能直接串并聯(lián)，下面著重介紹分選檢測(cè)的內(nèi)容。

電池分選有國(guó)標(biāo)，國(guó)標(biāo)非常復(fù)雜，要做充放電循環(huán)，過(guò)程中要靜置一段時(shí)間，一個(gè)電池做下來(lái)將近30小時(shí)，每個(gè)電池對(duì)應(yīng)一套檢測(cè)設(shè)備，哪怕檢測(cè)設(shè)備是多通道的。現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)理論上成立，實(shí)際上可操作性非常差，我們考慮其他方法，不同的SOH下電池的OCV曲線，我們想跟車(chē)廠合作做不同的充放電曲線，我知道這個(gè)電池一輩子所有的充放電數(shù)據(jù)，根據(jù)這個(gè)可以推出電池SOC、容量、SOH、循環(huán)壽命等，根據(jù)所有的表現(xiàn)推斷數(shù)據(jù)可靠性會(huì)更高。

我們可以根據(jù)阻抗特性，我們用得更多的是阻抗譜，它本身有歐姆電阻和極放電阻，在不同的SOC、不同溫度、不同充放電狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的虛線也不一樣。我們希望在比較短的時(shí)間里測(cè)量電池阻抗譜，一一對(duì)應(yīng)下來(lái)。阻抗譜有兩種方式，慢的大概在兩三個(gè)小時(shí)測(cè)量好特性，快的大概半個(gè)小時(shí)內(nèi)把事情做完。通過(guò)提供新的思路，快速判斷電池的特性，進(jìn)行相應(yīng)的挑選、重組等。我們可以利用空間電荷分布的方法，不同的電池對(duì)應(yīng)鋰離子空間解析的電荷分布不一樣，我們通過(guò)測(cè)量整個(gè)空間的鋰離子的空間分布狀況，反映出狀態(tài)和對(duì)應(yīng)的壽命，這個(gè)方法的速度會(huì)更快。這是我們推出的快速檢測(cè)和存儲(chǔ)的方法。

現(xiàn)在電池串并聯(lián)體系依賴(lài)于電池的一致性，我們退役電池這一塊比較差。現(xiàn)有的國(guó)標(biāo)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)耗時(shí)太長(zhǎng)，可操作性太差。

介紹新電池儲(chǔ)能方式，常規(guī)儲(chǔ)能方式是把儲(chǔ)能化作為儲(chǔ)能電池組，整個(gè)串并聯(lián)在一起進(jìn)行儲(chǔ)能單元控制，好處是控制起來(lái)比較簡(jiǎn)單，一個(gè)電池組出來(lái)就可以了。新電池的一致性非常好，衰減步履一致。對(duì)于梯次利用的電池，我的電池來(lái)自于不同的廠家、不同的品牌、不同的車(chē)輛，基本無(wú)法堆起來(lái)。我們可以考慮用分散的方式，我的電池組通過(guò)DC/DC接入到母線上，通過(guò)DCAC解到AC的母線上。通過(guò)DC/DC和DCAC做了隔離，電池之間的不一致性被消除。

另一個(gè)方式是把NAC，好處是去掉高頻變壓器，用直連的方式把電壓推起來(lái)。用于梯次儲(chǔ)能利用最大的好處是不需要測(cè)量電池不一致性，做到熱插拔。優(yōu)點(diǎn)是對(duì)電池做到物盡其用，缺點(diǎn)是控制非常復(fù)雜，PCS變流器環(huán)節(jié)比集中試變流器成本較高。這是我們的參考文獻(xiàn)。

這是總結(jié)，謝謝大家!

(本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)錄音整理，未經(jīng)本人審核)