上海煦達新能源科技有限公司營銷副總張哺
4月17日,由
電池聯(lián)盟、中國電子節(jié)能技術協(xié)會
電池專業(yè)委員會、中國高科技產(chǎn)業(yè)化研究會、清華大學、北京理工大學主辦的“第七屆汽車動力蓄電池回收再生暨二次電池回收與再生技術研討會”在北京隆重召開,上海煦達新能源科技有限公司營銷副總張哺在會上做了題為《退役動力電池梯次利用儲能系統(tǒng)的實際運行分析》的演講。以下為演講全文。
(以下內(nèi)容根據(jù)現(xiàn)場文字實錄,未經(jīng)發(fā)言人本人審閱,僅供參考)
大家下午好,我是來自上海煦達新能源的張哺。我們從2016年開始著重于在國內(nèi)探索梯次儲能的業(yè)務,到現(xiàn)在我們做的研究情況,還有商業(yè)化運營的實際情況,和大家做個匯報。
上海煦達新能源是2011年成立,成立之初是做光伏系統(tǒng),原來是聚焦于海外市場,是做中小功率設備和電子設備器件的。原來海外市場主要是做光儲系統(tǒng),因為海外市場和國內(nèi)市場的電價結(jié)構(gòu)完全不一樣,海外是居民電價是最貴的,其次才是工商業(yè)的,國內(nèi)是反過來的,國內(nèi)是工商業(yè)電價貴,其次是居民的,所以在海外,包括新能源,包括儲能這塊業(yè)務,包括德國、澳大利亞、英國這些市場都是互用小系統(tǒng)發(fā)展比較快,國內(nèi)這塊一般是工商業(yè)這層。我們還有一個關聯(lián)公司是中恒云能源,它是做能源互聯(lián)網(wǎng)平臺,主要是光伏和新能源的業(yè)務。
結(jié)合我們的背景,之前從事的是中小功率系統(tǒng)的,為什么轉(zhuǎn)到國內(nèi)做梯次儲能這塊,也是2016年我們評估了一下目前新能源汽車發(fā)展態(tài)勢,將來在國內(nèi)儲能市場有所發(fā)展的話,借鑒國外的經(jīng)驗,只不過是把國外戶用市場判斷放在國內(nèi)的工商業(yè)判斷,國內(nèi)工商業(yè)層目前電價結(jié)構(gòu)不足以支撐鋰電池包括鉛酸電池的大規(guī)模推廣,什么時候才是機會呢?我們判斷是新能源動力電池梯次利用。新能源汽車裝車的時候有國家的補貼,退役階段是這樣的邏輯,退役電池并不是故障電池,只是在
電動車上,在2015年是質(zhì)保3年,3年只能完成幾百次充放,正常情況下還有很長的循環(huán)壽命,這樣下來以后還有更多的發(fā)揮價值的空間。
另外,這幾年隨著電池技術進步,循環(huán)壽命越來越長,因為現(xiàn)在我們跟幾家整車廠做電池包設計的時候,不管三元電池還是磷酸鐵鋰,目前都聚焦于磷酸鐵鋰,但是現(xiàn)在有很多廠家三元電池包可以做到將近10到12年的整體壽命,BMS也不壞,到梯次利用的時候,BMS可以做一些小的接口,原裝BMS不用動,可以作為梯次利用。所以我們覺得梯次利用在國內(nèi),在工商業(yè)場合,用于補貼過的,發(fā)揮過價值的電池,市場價格應該比較低一點,但是目前這個價格還沒有低到我們想象的程度,因為之前的退役電池沒有按照目前的規(guī)劃,它裝車的時候沒有考慮梯次利用的設計,所以現(xiàn)在要重新利用起來,包括上海電氣的同事講的,現(xiàn)在整個檢測、分容、重新配置,替換一些東西,這個成本還是剛性的,而且很難降�?赡芷甙四甑膲勖冢迥昊乇�,這個還是挺勉強的,目前來說。我們也是從電力電池功率轉(zhuǎn)換器件到小微型EMS裝置到遠程的檢測平臺都有業(yè)務,微網(wǎng)級的EMS系統(tǒng)。
我著重介紹一下國內(nèi)推的梯次利用項目的設計的思路,還有我們的想法。這是很過報告和研究機構(gòu)發(fā)布的,國內(nèi)電動汽車的產(chǎn)量,這幾年哪怕退補,這也是上升態(tài)勢,這個產(chǎn)業(yè)已經(jīng)到了這個規(guī)模,另外一些城市還有污染的地方,對路權(quán)的限制,尤其是物流車,比如深圳,深圳去年物流車銷量很火爆,為什么,傳統(tǒng)的柴油車燃油車不讓你上了,物流企業(yè)必須要做周轉(zhuǎn),這個是剛性,這是不計成本肯定要上的。還有一些城市的限排,這些都是導致新能源汽車,哪怕價格現(xiàn)在短期內(nèi)不可能降的太快,但是它還會有爆發(fā)的底層邏輯在這里。這是乘用車、商用車大概的發(fā)展態(tài)勢的預測。右邊這個是2016年和上海發(fā)改委報了一個課題,梯次利用這方面研究的探索,那時候也是做了一系列的工作,拿到各種各樣的梯次利用,鉛酸的,磷酸鐵鋰,做了各種各樣的測試,最終聚焦下來,2016年拿到的電池是2012年或者2011年投放的電池,那時候只有磷酸鐵鋰可用,如果錳酸鋰做了幾十次循環(huán)以后,曲線縮短的很厲害。因為電池最有用的那塊就是平臺期,平臺期縮短,突然掉下來,容量可利用空間就會很低,而且電壓也不穩(wěn)。當時評估下來,這個比較理想,基本上80%是可用的,但是當時評估的時候,是電池里面都是正常退役的,不包含被撞過,包括意外損傷的。電池經(jīng)過五年或者三五年循環(huán)以后,容量衰減到80%,輸出還是正常,只不過輸出特性不滿足電動車電機功率的要求,正常退下來的,但是這個不可控的,優(yōu)秀整車廠是非故障因素退下來的,當時估計80%是可用,這樣的話市場空間還是挺大的。
項目方案,我們當時評估了很多電池廠,主機廠的,那時候的主流大家都在談,2016年主要說電池再利用就是拆到電芯再打包,我們判斷,拆包的成本就快趕上電芯的成本,再打包呢,下面電池比新電池還要貴,2016年一些大機構(gòu)要做大項目的時候,他們投下去的梯次利用,他們的電池就是比新電池還要貴。那時候我們聚焦一個方案,就是堅決不能拆包,因為電池包里的模組都是并或串起來的結(jié)構(gòu),我們梯次利用一般常規(guī)的系統(tǒng),就是四五百安時的電池模組,我們用的時候,基本上把電流降在四五十安,不超過六十安培,是原來額定的十分之一。換句話說,其實這個電池在我們手里用的時候就是給它做養(yǎng)老和維護,不是使用的工況。那時候還是要開箱以后,把BMS采樣,所有BMS重新配置一遍,這就額外增加了成本。那時候評估下來電池成本,就是檢測下來的整包成本,加上重新配置BMS的成本。從去年這塊的成本大概在7毛多,能達到可用的,作為儲能用的電池系統(tǒng)。
組串分布式系統(tǒng)架構(gòu)邏輯就是這樣,我們根據(jù)電池容量配置,因為從不同來源下來的電池,有些是大巴車的,物流車的,還有乘用車的,不同的車上下來的電池特性不一樣,包括電壓等級,安時數(shù)都不一樣,我們是根據(jù)這種情況選配不同功率等級的PCS,為什么切到這塊,因為這不是集中式PCS,這塊是我們業(yè)務的自然延伸。比如說大巴車的,大概150度電或者120度電左右,大概配20千瓦PCS,物流車大概90千瓦,EV單輛車十幾度,幾輛車連起來配的。在交流側(cè),把這個做并聯(lián),配置起來,從小的組串方式并成大的兆瓦級的,或者是集裝箱式的儲能系統(tǒng)。系統(tǒng)特點,一個是組串分布式,以20KW做的多,更好的實現(xiàn)靈活配置和高效管控。還有是汽車級的儲能電池模組,高可用,高安全性。還有模塊化設計,各支路獨立運行,集中控制提高系統(tǒng)不停機維護性,故障影響低。還有就是動力電池梯次利用提高儲能系統(tǒng)整體經(jīng)濟性,最大化鋰電池循環(huán)壽命。目前它有幾種價值體現(xiàn)的方式,一個是削峰填谷的方式,這是整個市場倒數(shù)第二差的方式,這不是很高價值的利用場景。配套用戶側(cè)還有蓄量管理,這主要是給電網(wǎng)作貢獻了。還有動力電池成套設備會降低,實際上從我們現(xiàn)在了解下來,就算梯次利用時,那時候是整包的,現(xiàn)在有些動力電池整包拆成模組,實際上不同的梯次利用電池模組里還可以分等級,好的等級可以拿來拼,那個能量密度比新的儲能電池甚至還要高。就是說,它的性能參差不齊,但是有些性能選出來可以做一些高價值,甚至總調(diào)頻級的電源也是可以的。
我們的運行策略,一個是降低倍率,再就是平臺期的兩端做進一步的降額。目前從用戶側(cè)我們還沒有太激進,梯次利用沒敢用到配網(wǎng)側(cè),如果拿到更精確的數(shù)據(jù),在梯次里再做一個分級,好一點做稍微大倍率的工作,做一些準電源級的,0.3C做削峰填谷,再降一點的就做一些每天一充一放的,再低一點的,能量密度更低了,就放在基站里,不考慮地域空間要素就做備電,每年放幾十次的循環(huán),定期做維護就行了。如果電池質(zhì)量可靠的話,電池廠只要說我能把電池質(zhì)量做得可靠,你不用擔心后面的業(yè)務怎么延展,自動會做價值流的分配,從高端應用,再到電池車,再到微網(wǎng)配電,還有削峰填谷,再到基站備電,每一段都是它的一次銷售。如果把電池設計結(jié)構(gòu)更優(yōu)化,更好,降低經(jīng)濟學的交易費用,每次的操作費用,每段的附加值是相當高的。
大家對梯次利用的時機表現(xiàn)怎么樣,還是心存疑慮,大家做電池好解釋一點,但是對用戶來說還是難以轉(zhuǎn)換這個思維。以我們最早投入的項目來看,這是一個兆瓦級的項目,從去年9月份到現(xiàn)在,已經(jīng)有七八個月的運營數(shù)據(jù),我們篩選出來它初裝時和運營中段的數(shù)據(jù),我們拿出來這個數(shù)據(jù)做一個比較,看看梯次利用儲能性能表現(xiàn)到底怎么樣。這個項目是9月份投入,正式投入是9月份,7月份就開始調(diào)試了,我們選了10月份一天,12月份一天,3月份一天,看整套系統(tǒng)的變化,通過這段時間的衰減情況,差異的情況,都做一個歸結(jié)。這是投在江蘇的項目,那邊的電價結(jié)構(gòu)就是8小時的峰,8小時平,8小時谷,峰是分成兩段,江蘇這邊一般都是一充兩放,中間平的時候放電就行了。我們篩下來,一個是充電數(shù)據(jù),一個是放電數(shù)據(jù),10月份、12月份和3月份,因為12月份天氣冷,包括集裝箱空調(diào)不太那么給力,會對充放電指標有影響,充也沒有平時充的多,放也放不了太多。9月份,10月份看不出任何的衰減。梯次的電池只要被分容裝上來以后,比新電池衰減率低,畢竟在車上跑了幾年,就是它已經(jīng)比較瓷實了,沒有虛浮的空間了。將近一年的數(shù)據(jù)來說,原來預測是3%到5%的衰減率,現(xiàn)在我們看不出來這個變化,就是衰減很不明顯,后面的表現(xiàn)我也不敢下判斷。系統(tǒng)效率,因為過了一冬天,空調(diào)加熱會高一點,效率在85、86波動,也不會到87,這有一個原因,我們是降額使用,功率配件低一點,兩次功率轉(zhuǎn)換效率相對會低一點,所以效率會在85左右。
這是運行時我們檢測單體電芯的數(shù)據(jù),一套里總共是1125千瓦時,都是3.25伏小電池,平時正常充放時候電壓差在30毫伏左右,最高70毫伏就是在冬天,2月20幾號出現(xiàn)的,超過40毫伏的時候都不多,一致性還是可以的。當然這有個前提,因為我們拿過很多廠家的電池,現(xiàn)在還不敢說放心到任意電池給我們都敢做,具體我不點名了,篩選電池是首當其沖很關鍵的一步。就是電池出身就是好的,電芯就是一線品牌,它的質(zhì)量要高一點。系統(tǒng)月效率和月使用率有關系,這個大概也是在84—85左右,如果有一天不工作,它還會自放電。系統(tǒng)收益高于預期收益,比容量衰減的設計好一些。系統(tǒng)延伸半年以后,效率也沒有衰減,容量衰減暫時這個數(shù)據(jù)還看不出來有明顯的衰減。
這里有幾個問題和大家總結(jié),退役電池一致性問題,我們原則是把一輛車上一套電池做一個單元來用,因為原來這輛車的電池就是作為一個小組工作的,這樣更可控一些。舉個例子,同樣是比亞迪的K9大巴,在哈爾濱和廣州用,電池同一批出去的,但是使用環(huán)境不一樣,現(xiàn)在包括廠家也給不出你判斷,這兩套電池能不能一起使用,但是我們不主張這樣用。相當于同一套系統(tǒng)在不同環(huán)境使用以后,再混裝起來再用,我們也不建議,另外我們的方式是只串不并,它是多并再串的,哪怕里面有單個電芯已經(jīng)出問題了,甚至斷路就可以,其他三個只要是正常的,足以承擔目前的使用工況,這樣就降低了故障率,這個在充放電策略里包括平臺期,包括兩端的拐點期都會有更精細管控。目前設計這個系統(tǒng),設計壽命是10年,保障壽命是8年左右,收益指標差不多在江蘇在5年出頭,上海不到5年,就是只算削峰填谷,如果有社會力量加進來,會優(yōu)化社會指標,大概就是這樣的情況。
后面是我們代表案例,這是用戶室內(nèi)機柜式的,把兩套大巴車的電池作為一個倍點系統(tǒng)儲能。這是一組微網(wǎng)系統(tǒng),這是光儲充的,這也可以作為微網(wǎng)充
謝謝。
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