電動汽車退役動力電池在微電網(wǎng)儲能的梯次應用探討

張紅旭　婁世菊 　張繼陽

摘 要：本文主要從電池的特點性能出發(fā)，對退役動力電池在微電網(wǎng)儲能的梯次應用進行了分析，最后通過案例計算，展示退役動力電池在微電網(wǎng)儲能應用中的配置前景，并對動力電池儲能的經(jīng)濟性做了總結(jié)，以期為相關學者的研究提供參考。

關鍵詞：微電網(wǎng)；儲能；退役動力電池；梯次應用；技術經(jīng)濟

中圖分類號：U469.72；TM912 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）04-0142-02

Discussion on the Application of Retirement Power Battery of EV

in Energy Storage of Microgrid

ZHANG Hongxu1 LOU Shiju2 ZHANG Jiyang3

（1.Henan Electric Power Survey and Design Institute，Zhengzhou Henan 450000；2. Zhengzhou Nissan Automobile Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450000；3. Henan Xintaihang Power Co.， Ltd.，Xinxiang Henan 453000）

Abstract： In this paper， the echelon application of the decomposing power battery in microgrid energy storage was analyzed based on the characteristic and performance of the battery. Finally， case disposition was used to show the disposition prospect of retired motive battery in the application of microgrid energy storage. The economics of battery energy storage were summarized.The author hopes that this paper can provide reference for the research of relevant scholars

Keywords： microgrid；energy storage；retired power battery；echelon application；technology economy

1 研究背景

近年來，新能源汽車快速進入人們的視線中，綠色出行成為人們的首選，電動汽車行業(yè)迅速膨脹。預計到2020年，新能源汽車將成為社會群體出行的主要交通工具。假設一臺電動車配20kW·h電，那么使用的電量將會超過1億kW·h，這將是一個龐大的能源系統(tǒng)。電池性能的好壞也直接影響車輛的安全運行。當電池包的容量不能再滿足車輛的行駛要求時，就需要將電池去掉，換上新的電池包以供車輛繼續(xù)運行。換下來的電池具有一定的壽命，如果通過一定的技術使廢舊電池在微電網(wǎng)中發(fā)揮作用，一方面打開了微電網(wǎng)的儲能市場，另一方面緩解了電池回收的壓力[1]。

基于這種情況，微電網(wǎng)技術應運而生，為新能源提供了有效的使用途徑。在一些發(fā)達國家，多種電力系統(tǒng)問題依靠微電網(wǎng)技術得以解決。微電網(wǎng)是在局部配電網(wǎng)的基礎上建設的，依靠多重能源形式相互促進，如風能、天然氣、水能等。通過其高效的能源儲備和對能源配置的能力來實現(xiàn)當?shù)厮匈Y源的平衡。微電網(wǎng)也可以和公共電網(wǎng)依據(jù)用戶的需求相互協(xié)調(diào)運行，一方面可以獨立運行，另一方面可以互通配合運行，實現(xiàn)供配電網(wǎng)的智能化運行。在此情況下，電能儲存是新能源微電網(wǎng)健康有效發(fā)展的一個關鍵因素。本文主要針對退役電池儲能系統(tǒng)在電網(wǎng)中梯次利用的可行性進行研究。

2 電池儲能技術

電能儲存有多種形式，機械裝置通過一定的動作儲存電能?；瘜W儲能是通過多種物質(zhì)反應，將化學能轉(zhuǎn)化為電能。電磁儲能是通過貴重的超導介質(zhì)儲存能量。相比較以上幾種儲能方式，化學儲能由于運行方式簡單、成本低、轉(zhuǎn)化效率高，是發(fā)展最快的，且化學儲能不會對環(huán)境造成破壞，使用起來較為方便，在各種地域上都可以使用。目前，以鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池為主導的電化學儲能技術在安全性、能量轉(zhuǎn)換效率和經(jīng)濟性等方面均取得了重大突破，極具產(chǎn)業(yè)化應用前景[2]。表1列舉了不同種類電池的儲能性能。

隨著新能源汽車的發(fā)展，動力電池的構成主要是鋰離子電池，電池在汽車中的用量是比較大的。國內(nèi)外對電池的研究也在不斷地更新，對退役電池的使用途徑和方法也在不斷地探索中。目前，對退役電池的應用主要有以下幾個方面[3]。

①增強分布式電源的可調(diào)度性。儲能系統(tǒng)具有高效的功率輸出能力，可以實現(xiàn)雙向傳輸，其與具有不確定性的能源相互配合可以抑制分布式電源在傳輸過程中功率的不穩(wěn)定性，從而增加對分布式電源的控制能力。

②提高微電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。微電網(wǎng)在運行過程中，由于會有多種能源加入，其運行會出現(xiàn)不同程度的波動。而電池儲能的引入大大減輕了這一缺點。通過電池儲能的功率可調(diào)節(jié)性，可以對微電網(wǎng)中功率的傳輸起到瞬間平衡作用，進一步提升微電網(wǎng)的平穩(wěn)性。

③輔助實現(xiàn)用戶側(cè)需求響應。用戶側(cè)對電能的需求很高，如果將儲能系統(tǒng)引入使用的這一側(cè)，通過對電量的使用情況進行調(diào)整，給出合理的供用電需求。

3 電動汽車退役動力電池

目前，新能源行業(yè)正在迅速發(fā)展，每年的電動汽車增長比例都在進一步擴大，隨之而來的就是動力電池的使用量增大，為了節(jié)省能源，淘汰下來的電池也要被充分利用。電池行業(yè)的相關統(tǒng)計表明，預計到2020年，退役下來的電池將達到25萬t。這些電池可以用到微電網(wǎng)中進行儲能，或者用到對電性能要求不高的電能設備中。按照不同的需求和不同的用電設備，將退役電池分為不同的種類，然后進行合理利用。目前，國內(nèi)外對動力電池的梯次利用項目與示范項目有很多，主要項目見表2。

4 電能儲能市場及案例分析

電能儲能市場作為一個新興發(fā)展方向，對整個儲能市場的合理運行起到巨大的推動作用。在不久的將來，能源市場的發(fā)展會依靠電能儲能的這個支柱迅速發(fā)展。在國家的大力號召下，各地政府都在制定電能儲能發(fā)展政策，為整個儲能市場的發(fā)展奠定了基礎，為儲能市場指明了發(fā)展方向。

以某品牌電動汽車為例，每輛新車動力電池采用磷酸鐵鋰電池，含100模組，電壓320V，電量50kW·h 。退役時動力電池電壓320V，電量約40kW·h 。將6輛車的退役電池箱拆解，篩選出容量偏差5%的電池，放電至半電狀態(tài)，再次篩選壓差在5mV以內(nèi)的500模組，重新配組整合入一個模塊化裝置，總電量約200kW·h，一般可支持10個普通家庭日電力供應。依次類推，根據(jù)微電網(wǎng)需要來組合模塊容量和數(shù)量。微電網(wǎng)的大力推行，也將會服務于小型的企業(yè)用電和一些家庭利用。

目前，電動退役動力電池的梯次利用成本費，主要在拆解篩選以及重新組合上，總費用約280元。

5 結(jié)語

由于退役動力電池的一致性與新電池相比差距較大，對大規(guī)模成組使用造成了很大障礙，即退役動力電池梯次應用不適合大型儲能，但在微型電網(wǎng)或家庭式儲能中有很大的應用前景。當然，電池的容量、電壓等在梯次應用時，可能會在很少循環(huán)次數(shù)下形成斷崖式下跌，對后期使用維護造成一些困難。如何優(yōu)化篩選和合理組件電動車退役電池，以降低梯次利用成本是以后的研究重點。

參考文獻：

[1]魯宗相，王彩霞，閔勇，等.微電網(wǎng)研究綜述[J].電力系統(tǒng)自動化，2007（19）：100-107.

[2]賈蕗路，劉平，張文華.電化學儲能技術的研究進展[J].電源技術，2014（10）：1972-1974.

[3]廉嘉麗，王大磊，顏杰，等.電力儲能領域鉛炭電池儲能技術進展[J].電力需求側(cè)管理，2017（3）：21-25.