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报废动力电池给光伏电站提供储能服务 “真的可行”?

作者:中国储能网新闻中心 来源:DeepTech深科技 发布时间:2020-06-23 浏览:
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玩具车里的电池 “没电” 了之后放到电视遥控器里还能再用很长一段时间,那么电动汽车里的动力电池是否也能够在其他要求相对低一点的场景中继续 “发挥余热” 呢?

这便是引申出了动力电池 “梯次利用” 的概念。那么,如果将已经退役的电动汽车动力电池应用于太阳能光伏电站提供储能服务,将会既解决报废动力电池的去处问题,又解决了光伏电站配备储能的经济性问题,这样一举两得的好办法,操作上可行吗?

麻省理工大学的一个研究团队近期发布的一篇论文,分析了退役动力电池继续提供储能服务的可行性,他们的结论是,未尝不可。论文的第一作者、麻省理工大学博士后 Ian Mathews 认为,动力电池梯次利用为光伏电站提供储能这件事,“真的可行”。

如果二手电池的价格可以低于新电池的 60%,再辅以适当的运行控制策略,报废动力电池用作新能源储能也可以是划算的。

我们知道,随着电动汽车的电池充放电循环次数的增加,电池的容量就会逐步下降,而当动力电池的容量下降到原始容量的 80% 以下时,就将无法满足续航里程的要求,必须更换新的电池。换下来的报废电池,其命运往往就是回收站了。

但现实生活中,如果80%容量的电池直接报废,实在未免有点太可惜了,因此动力电池梯次利用的概念便走进了人们的视野。为光伏、风电等不稳定的新能源提供平衡发电输出的储能电站,理论上都可以是报废动力电池的理想去处。

理论上,依然拥有 80% 容量的锂电池,还可以安全地继续使用到容量衰减到 60% 甚至更低的程度。

但这只是理论上。实际上还有 80% 电量的电池,想要利用起来却不是那么容易。

原因在于汽车上的动力电池是由一节一节的单体电池(电芯)组成的,容量下降到原始容量的 80%,并不等于所有的电池都下降到了 80%。

一定数量的电芯经过串联、并联组成电池模块,一定数量的电池模块再加上管理系统、冷却系统、控制系统,才能最终组成了装在汽车上的电池包。尽管是相同的组装方式,但每一个电芯的性能是略有差异的。具体到每一个电芯上,整体电池模块容量下降到80%,但电芯上剩余的电量却有高有低。

单个电芯如果容量非常低,就会形成短板效应,存在电池膨胀、起火等风险,最终危及整个电池以及整个系统的安全。因此,要想对动力电池进行有效的梯次利用,就必须把每一个电芯都从严密包裹着的电池包、电池模块里拆出来,对其容量、电阻等性能进行充分测量,根据这些参数分析出每一个电芯的实际性能,再将性能相近的电池重新组成新的电池模块。这几乎相当于把电池模块重新设计和生产了一次,是一个很难实现规模化的过程。

且不说不同批次、不同厂商的电池规格、材料不尽相同,这些电芯甚至连形状都有可能不一样——圆柱的、方的、扁的…… 先对电池包进行彻底拆解,再对每个电芯进行检测,再分类、筛选,组装成新的电池模块,这样一来,利用成本不亚于购买新电池。

此外,动力电池和储能电池的设计要求也不一样。动力电池要求更高的能量密度,但储能电池更多的是要求更长的寿命。太阳能光伏电池的寿命动辄二三十年,与之配套的储能电池如果频繁更换,会严重增加储能电站的成本。

对替换下来的二手电池,用在储能电站上的寿命的担忧,一直是一个悬而未决的问题。

储能技术被认为是能源转型的瓶颈、应对气候变化的关键,大多数储能专家认为,目前的动力电池并不适用于储能电站,需要研发出专用的储能电池来让储能电站拥有更低的成本和更高的寿命。

说了这么多,重点来了,麻省理工大学的这篇论文,针对上述问题给出了自己的解读。

关键字:储能电池 储能电站

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