供需視角下中國動力電池梯次利用現(xiàn)狀及展望

李 珊

（北京市電子科技情報研究所，北京 100009）

近年來，中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，前期裝載的動力電池已基本走完階段性生命周期，動力電池大規(guī)模退役時代已經(jīng)來臨。中國電動汽車百人會報告預(yù)測，2020—2022年，國內(nèi)動力電池累計(jì)退役量將達(dá)到90.5 GW·h[1]。廢舊動力電池含有大量重金屬，如果僅采用填埋、焚燒等普通垃圾處理方式，將對生態(tài)環(huán)境造成極大危害；而采取梯次利用或拆解再生利用等回收方式，則能夠延長動力電池壽命，降低動力電池成本，為社會創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)價值。因此，如何安全高效地實(shí)現(xiàn)動力電池大規(guī)?；厥绽檬钱?dāng)前需要解決的重要問題。廣泛用于新能源汽車的磷酸鐵鋰電池由于金屬含量小，通過報廢拆解獲得的經(jīng)濟(jì)收益難以覆蓋其回收成本，不適宜直接拆解回收，因后期循環(huán)壽命長，安全性能高，其在梯次利用領(lǐng)域具有巨大的市場潛力。

1 梯次利用市場供需現(xiàn)狀分析

1.1 市場需求現(xiàn)狀分析

退役動力電池梯次利用的領(lǐng)域廣泛，其可作為通信基站備用電源，可作為儲能材料進(jìn)行谷電峰用，還能用于低速電動車等場景。通信基站備電是最適合應(yīng)用退役動力電池的領(lǐng)域。與廣泛使用的鉛酸電池相比，梯次利用電池在能量密度、循環(huán)壽命、高溫性能等方面都具備明顯優(yōu)勢。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部統(tǒng)計(jì)，2020年中國基站備用電池需求量為14.4 GW·h，2021年達(dá)到21.2 GW·h。

電力系統(tǒng)儲能為梯次利用提供大規(guī)模應(yīng)用空間，目前已有不少成功案例。根據(jù)中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟（CNESA）全球儲能項(xiàng)目庫的統(tǒng)計(jì)，截至2020年底，中國已投運(yùn)各類電化學(xué)儲能電站中，鋰離子電池的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模最大，占電化學(xué)儲能裝機(jī)規(guī)模的88.8%，達(dá)到2.91 GW·h[2]。根據(jù)CNESA、前瞻產(chǎn)業(yè)研究院聯(lián)合發(fā)布的《儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2021》，中國電化學(xué)儲能電站累計(jì)裝機(jī)規(guī)模如圖1 所示。

圖1 中國電化學(xué)儲能電站累計(jì)裝機(jī)規(guī)模

低速電動車涵蓋電動自行車、電動摩托車、四輪低速電動車等多種場景，中國在這一領(lǐng)域具有龐大的市場規(guī)模。就電動自行車而言，2020年中國兩輪電動車銷量達(dá)4 760 萬輛，市場規(guī)模達(dá)1 046 億元，且隨著新國標(biāo)過渡期限的臨近和共享電動自行車團(tuán)體運(yùn)營政策的發(fā)布，市場上低端品牌逐漸被淘汰，單價較高的品牌投放量會大幅增加，2022年市場規(guī)?？蛇_(dá)1 443 億元[3]。據(jù)估計(jì)，2021年兩輪電動車對鋰電池的需求達(dá)到25.5 GW·h[4]。

綜上，多應(yīng)用場景下，中國對梯次電池的市場需求不容小覷，巨大市場所撬動的產(chǎn)業(yè)規(guī)模使梯次利用產(chǎn)業(yè)未來前景可期。

1.2 市場供給現(xiàn)狀分析

梯次利用電池供給量可以分為可供給空間和實(shí)際供給量。目前，中國退役動力電池梯次利用可供給空間龐大，研究報告顯示，按照當(dāng)前發(fā)展水平，預(yù)計(jì)2025年來自中國電動汽車的梯次利用電池電量將超過32 GW·h，可以滿足全國5G 通信基站的備用電源需求[5]。即便如此，與龐大的市場需求相比，梯次利用電池的可供給空間目前仍有較大差距。根據(jù)招商證券股份有限公司發(fā)布的《鋰動力電池回收及梯次利用深度報告》，中國動力電池可梯次利用量預(yù)測結(jié)果如圖2 所示。

圖2 中國動力電池可梯次利用量預(yù)測（單位：GW·h）

當(dāng)前，梯次利用電池實(shí)際供給情況不容樂觀。2014年，中國新能源汽車開始進(jìn)入快速增長期，第一批規(guī)?；囉脛恿﹄姵匾猿杀据^低且適合梯次利用的磷酸鐵鋰電池為主。2019年，全國回收廢舊鋰電池共12.9 萬t，其中用于再生利用的電池占全年回收總電池量的96.7%，而用于梯次利用的電池僅為3.3%[6]，不足萬噸。

由此可見，中國退役動力電池梯次利用率偏低，梯次利用電池實(shí)際供給過少，與市場需求相去甚遠(yuǎn)，存在供需嚴(yán)重不匹配的情況。

2 梯次利用政策供給分析

為提早布局應(yīng)對新能源汽車動力電池退役潮，提高退役動力電池梯次利用管理水平，保證梯次利用產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)梯次利用產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展，近年來，國家相關(guān)部門出臺多項(xiàng)措施支持退役動力電池梯次利用體系發(fā)展，如表1 所示。

表1 動力電池梯次利用相關(guān)政策

自2014年新能源汽車在國內(nèi)規(guī)模化推廣應(yīng)用開始，國家相繼出臺政策對動力電池回收源端進(jìn)行責(zé)任劃定，一方面明確汽車生產(chǎn)企業(yè)和電池生產(chǎn)企業(yè)為動力電池回收利用責(zé)任主體，要求電池生產(chǎn)企業(yè)按照國家統(tǒng)一編碼標(biāo)準(zhǔn)要求對所生產(chǎn)動力電池產(chǎn)品進(jìn)行編碼，汽車生產(chǎn)企業(yè)建立溯源管理及動態(tài)監(jiān)控體系，將報廢的動力電池移交至綜合利用企業(yè)；另一方面鼓勵汽車生產(chǎn)企業(yè)、電池生產(chǎn)企業(yè)與綜合利用企業(yè)多方協(xié)作，共建回收利用網(wǎng)絡(luò)。

2018年以來，隨著第一批大規(guī)模車用動力電池退役期來臨，梯次利用迫在眉睫，為著力解決當(dāng)前行業(yè)痛點(diǎn)問題，政策不斷細(xì)化并密集出臺。在回收階段，進(jìn)一步明確梯次利用電池回收服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)、作業(yè)以及安全環(huán)保要求，拓寬回收渠道，降低回收成本；在梯次利用階段，對梯次利用企業(yè)的廠區(qū)條件、技術(shù)設(shè)備、溯源能力等方面提出要求，提高行業(yè)進(jìn)入門檻，保證產(chǎn)品質(zhì)量。2021年出臺的《新能源汽車動力蓄電池梯次利用管理辦法》是針對梯次利用領(lǐng)域的首部專項(xiàng)文件，對梯次利用企業(yè)要求、梯次產(chǎn)品質(zhì)量以及回收利用規(guī)范做出了明確規(guī)定。

票據(jù)價格指數(shù)指對票據(jù)利率進(jìn)行采樣并計(jì)算出來的用于衡量票據(jù)市場價格波動的指數(shù)。[7]以票據(jù)價格指數(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行衍生品交易的方式開展風(fēng)險對沖，或者開展做空交易，為持有大量票據(jù)的票據(jù)市場參與者提供了對抗利率風(fēng)險的選擇。目前市場上已經(jīng)存在的票據(jù)價格指數(shù)由于區(qū)域的集中性和數(shù)據(jù)提供的單一性，暫無法作為全國性票據(jù)價格指數(shù)衍生品的依據(jù)。依據(jù)票交所數(shù)據(jù)所編制的票據(jù)價格指數(shù)可以涵蓋全國范圍，具有權(quán)威性，在交易方式上可以類比股票指數(shù)期貨。票據(jù)市場參與者可利用票據(jù)價格指數(shù)衍生品進(jìn)行套期保值，規(guī)避利率風(fēng)險。

整體來看，國家層面對退役動力電池梯次利用的重視度不斷提高，相關(guān)專項(xiàng)規(guī)定也在逐步完善，這對于行業(yè)未來規(guī)?；沙掷m(xù)發(fā)展具有重要作用。但不可否認(rèn)的是，梯次利用行業(yè)是新興產(chǎn)業(yè)，相關(guān)制度的建立仍在起步階段，政策供給方面仍欠缺細(xì)則制定，比如，產(chǎn)線流程及產(chǎn)品規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)等還需要進(jìn)一步明確；另外，前期政策出臺到落實(shí)仍需要一定時間，目前已經(jīng)或即將退役的動力電池尚難以適用，對其進(jìn)行梯次利用仍具備較大難度。

3 梯次利用供需不平衡的原因

梯次利用產(chǎn)業(yè)作為新能源汽車飛速發(fā)展背景下的新興衍生產(chǎn)業(yè)，無論是技術(shù)手段、產(chǎn)業(yè)生態(tài)還是配套政策，都不夠成熟，造成市場培育階段難以避免的供需失衡狀態(tài)[7-8]。下面從微觀、中觀和宏觀等角度分析具體原因。

3.1 關(guān)鍵技術(shù)與工藝水平不足

目前，中國在退役動力電池的一致性評估、剩余壽命預(yù)測、電池拆解和電芯分選重組等關(guān)鍵技術(shù)上發(fā)展仍不成熟。同時，整車企業(yè)所采用的電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)各不相同，無法采用同一套拆解流水線，自動化程度低，導(dǎo)致成本居高不下。關(guān)鍵技術(shù)與工藝水平有限成為制約中國動力電池梯次利用產(chǎn)業(yè)高效發(fā)展的重要原因。

3.2 缺乏創(chuàng)新有效的商業(yè)模式

新能源汽車企業(yè)、動力電池企業(yè)、梯次利用企業(yè)、再生回收企業(yè)等作為梯次利用參與主體，由于所處產(chǎn)業(yè)鏈位置和動力電池資產(chǎn)所有權(quán)形式的差異，其在開展梯次利用業(yè)務(wù)時面臨的問題和所需承擔(dān)的回收責(zé)任有所不同，適宜采用的商業(yè)模式并不一致。多數(shù)企業(yè)缺乏創(chuàng)新有效的商業(yè)模式，可持續(xù)的回收利用難以為繼，可觀的收益率難以實(shí)現(xiàn)，無利可圖導(dǎo)致很多退役電池未能進(jìn)入梯次利用市場。

3.3 上下游協(xié)同性差

從退役動力電池回收利用的角度來看，整個產(chǎn)業(yè)鏈分為生產(chǎn)環(huán)節(jié)、梯次利用環(huán)節(jié)和再生環(huán)節(jié)[9-10]。目前，三個環(huán)節(jié)相對孤立，未能產(chǎn)生良好的協(xié)同效應(yīng)。生產(chǎn)環(huán)節(jié)缺乏便于回收利用的標(biāo)準(zhǔn)化電池設(shè)計(jì)，梯次利用環(huán)節(jié)忽視梯次利用后電池的有序回收，給再生環(huán)節(jié)帶來不便。各環(huán)節(jié)信息數(shù)據(jù)共享不暢也給梯次利用增加了更多難度。

3.4 制度法規(guī)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不健全

一方面，長期以來，梯次利用企業(yè)準(zhǔn)入條件不明確、激勵制度與監(jiān)管執(zhí)法力度不足導(dǎo)致大量廢舊電池流入非正規(guī)回收渠道，梯次利用電池不規(guī)范拆解使用等問題難以規(guī)避，檸檬市場（次品市場）形成使得優(yōu)質(zhì)梯次產(chǎn)品不易獲利。另一方面，動力電池模組標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，生產(chǎn)者責(zé)任制度和動力電池溯源制度尚未完善并徹底落實(shí)，動力電池全生命周期管理缺失加劇了市場亂象，也增加了梯次利用的難度與成本。

4 梯次利用成功案例分析

上文從產(chǎn)業(yè)和政策角度分析了中國動力電池梯次利用現(xiàn)狀及供需失衡原因，雖然市場培育并非一蹴而就，但梯次利用產(chǎn)業(yè)前景明朗，目前已經(jīng)有一批優(yōu)秀企業(yè)結(jié)合自身實(shí)際，創(chuàng)新技術(shù)手段與商業(yè)模式，以卓有成效的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為行業(yè)發(fā)展樹立標(biāo)桿。

4.1 格林美——統(tǒng)籌供給與需求，兼具技術(shù)與模式創(chuàng)新的第三方梯次利用巨頭

格林美股份有限公司（簡稱格林美）目前已建成廢舊電池與動力電池大循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈，是世界領(lǐng)先的廢舊電池循環(huán)利用基地。格林美旗下有三家全資子公司入選《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件（2019年本）》的再生利用、梯次利用企業(yè)名單，共可實(shí)現(xiàn)年拆解產(chǎn)能20 萬t、梯次利用產(chǎn)能1.5 GW·h。2020年，格林美動力電池回收量占中國市場報廢量的比重達(dá)30%，梯次利用電池在國內(nèi)市場的占比也達(dá)到30%。格林美在退役動力電池回收利用領(lǐng)域的龍頭地位得益于對市場供給和需求的統(tǒng)籌兼顧，不斷精研自身技術(shù)，探索創(chuàng)新商業(yè)模式。

在技術(shù)研發(fā)方面，格林美重視梯次利用關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，通過自主研發(fā)廢舊動力電池智能化拆解、無損快速檢測與分級應(yīng)用、異構(gòu)重組技術(shù)裝備，實(shí)現(xiàn)自動化上料、拆解與分揀，實(shí)現(xiàn)梯次利用的安全與均衡控制。目前，格林美主導(dǎo)、參與標(biāo)準(zhǔn)研究近30 項(xiàng)，申請相關(guān)專利320余項(xiàng)，其中20余項(xiàng)核心專利已在歐洲、美國、日本、韓國等地區(qū)獲得授權(quán)。

在產(chǎn)品市場方面，格林美建成荊門、武漢、無錫、天津、寧波、深汕（特別合作區(qū)）等六大動力電池綜合利用中心，目前已成功開發(fā)出多類別整包級動力電池梯次產(chǎn)品，其可廣泛應(yīng)用于市政路燈、工程機(jī)械、低速車、高空車、駐車空調(diào)等梯次利用場景二級市場。

在商業(yè)模式方面，格林美作為第三方梯次利用企業(yè)，在依托自身多年積累的動力電池材料再制造領(lǐng)先優(yōu)勢的同時，探索新型商業(yè)模式，積極參與國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作，與全球280 余家汽車廠和電池廠簽署協(xié)議，建立廢舊電池全球回收利用網(wǎng)絡(luò)體系，打通上下游合作關(guān)系，成功打造“廢舊電池回收—原料再造—材料再造—電池包再造—再使用—梯級利用”的全生命周期循環(huán)價值鏈。

4.2 中國鐵塔——從需求端切入，牽頭實(shí)現(xiàn)梯次利用商業(yè)化突破的領(lǐng)軍者

作為基站用儲能電池消費(fèi)大戶，中國鐵塔股份有限公司（簡稱中國鐵塔）對梯次利用電池有著大宗穩(wěn)定的需求。尤其對于高密度設(shè)置的5G 基站來說，在儲能電池參與削峰填谷的情況下，充放電次數(shù)大幅增加，磷酸鐵鋰電池的低全周期成本將得以發(fā)揮。隨著5G 基站建設(shè)進(jìn)程加快，梯次利用電池需求空間將進(jìn)一步釋放。經(jīng)過兩年多試點(diǎn)的跟蹤測試，中國鐵塔充分驗(yàn)證了梯次利用安全性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性可行，并于2018年正式對外公布，原則上不再采購鉛酸電池，逐步通過梯次利用電池替代。2017—2020年中國鐵塔基站站址數(shù)如圖3 所示。

圖3 2017—2020年中國鐵塔基站站址數(shù)（單位：個）

中國鐵塔每年需要電池約25 GW·h，面對巨大的需求缺口，為更好更快實(shí)現(xiàn)梯次利用電池在基站中適配，近年來，中國鐵塔一方面積極與汽車生產(chǎn)企業(yè)、動力電池企業(yè)、梯次利用企業(yè)、再生企業(yè)以及研究機(jī)構(gòu)開展合作，在梯次產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用等環(huán)節(jié)建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，提高產(chǎn)業(yè)效率；另一方面通過與產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)共建共享回收網(wǎng)絡(luò)，控制梯次利用電池購置成本。中國鐵塔在梯次利用電池監(jiān)控管理、物流體系及維護(hù)保障等方面具有天然優(yōu)勢。尤其是電池監(jiān)控方面，中國鐵塔已啟動建設(shè)梯次利用電池全生命周期管理平臺，依托其全國最大的“無線互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)”體系，實(shí)現(xiàn)對梯次利用電池的溯源、監(jiān)控和回收交易管理，保障梯次利用電池的運(yùn)行安全性。

截至2020年3月，中國鐵塔累計(jì)使用的梯次利用備用電源規(guī)模達(dá)5.5 GW·h。自2015年開始探索動力電池回收及循環(huán)利用以來，中國鐵塔已成為帶頭實(shí)現(xiàn)中國退役動力電池梯次利用商業(yè)化突破的領(lǐng)軍企業(yè)。根據(jù)規(guī)劃，中國鐵塔將在儲能應(yīng)用、移動發(fā)電等領(lǐng)域創(chuàng)新商業(yè)模式，不斷拓展，持續(xù)提升價值創(chuàng)造能力。

5 結(jié)論

針對動力電池梯次利用產(chǎn)業(yè)的供需不平衡現(xiàn)狀，國家正在不斷完善政策供給，一方面加大重視度，將退役動力電池回收利用作為重點(diǎn)任務(wù)進(jìn)行部署，另一方面通過健全相關(guān)制度和配套措施來支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展。借政策東風(fēng)，國內(nèi)涌現(xiàn)出一批梯次利用明星企業(yè)，在技術(shù)研發(fā)、商業(yè)模式、產(chǎn)業(yè)協(xié)作等方面為行業(yè)做出重要示范。但仍需注意的是，對于尚處于起步階段的梯次利用產(chǎn)業(yè)來說，道阻且長，未來可持續(xù)發(fā)展需要多方協(xié)作，多措并舉。

一是制度為先。一方面，加快健全生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度，完善動力電池全生命周期溯源管理體系，出臺市場準(zhǔn)入規(guī)定、產(chǎn)線流程要求及產(chǎn)品規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，為行業(yè)健康規(guī)范發(fā)展提供制度保障；另一方面，地方層面應(yīng)因地制宜細(xì)化政策，加大對技術(shù)研發(fā)的資金支持力度，落實(shí)回收利用環(huán)節(jié)的獎懲措施，維護(hù)梯次利用市場秩序，擴(kuò)大梯次利用市場規(guī)模。

二是生態(tài)為重。通過建立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等手段，將行業(yè)內(nèi)多種資源有效整合，打通動力電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)、梯次利用環(huán)節(jié)和再生環(huán)節(jié)的循環(huán)渠道，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)信息數(shù)據(jù)共享，打造具有整體性、競合性、開放性與豐富性的梯次利用產(chǎn)業(yè)生態(tài)，以良好的產(chǎn)業(yè)協(xié)同來實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

三是企業(yè)為本。對于梯次利用企業(yè)來說，應(yīng)著重提升自身核心競爭力，在關(guān)鍵技術(shù)方面加大自主創(chuàng)新與研發(fā)力度，努力在動力電池安全性評估、剩余壽命預(yù)測以及拆解重組等技術(shù)難題上做出成果；對于上下游企業(yè)來說，應(yīng)積極承擔(dān)應(yīng)盡責(zé)任，準(zhǔn)確把握自身需求，探索和創(chuàng)新商業(yè)模式，建立行業(yè)間的良性合作關(guān)系，實(shí)現(xiàn)多贏。