張紅旭　婁世菊 　張繼陽(yáng)

摘 要：本文主要從電池的特點(diǎn)性能出發(fā)，對(duì)退役動(dòng)力電池在微電網(wǎng)儲(chǔ)能的梯次應(yīng)用進(jìn)行了分析，最后通過案例計(jì)算，展示退役動(dòng)力電池在微電網(wǎng)儲(chǔ)能應(yīng)用中的配置前景，并對(duì)動(dòng)力電池儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性做了總結(jié)，以期為相關(guān)學(xué)者的研究提供參考。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)；儲(chǔ)能；退役動(dòng)力電池；梯次應(yīng)用；技術(shù)經(jīng)濟(jì)

中圖分類號(hào)：U469.72；TM912 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(jìn)入人們的視線中，綠色出行成為人們的首選，電動(dòng)汽車行業(yè)迅速膨脹。預(yù)計(jì)到2020年，新能源汽車將成為社會(huì)群體出行的主要交通工具。假設(shè)一臺(tái)電動(dòng)車配20kW·h電，那么使用的電量將會(huì)超過1億kW·h，這將是一個(gè)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(yùn)行。當(dāng)電池包的容量不能再滿足車輛的行駛要求時(shí)，就需要將電池去掉，換上新的電池包以供車輛繼續(xù)運(yùn)行。換下來的電池具有一定的壽命，如果通過一定的技術(shù)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(chǔ)能市場(chǎng)，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(shù)應(yīng)運(yùn)而生，為新能源提供了有效的使用途徑。在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，多種電力系統(tǒng)問題依靠微電網(wǎng)技術(shù)得以解決。微電網(wǎng)是在局部配電網(wǎng)的基礎(chǔ)上建設(shè)的，依靠多重能源形式相互促進(jìn)，如風(fēng)能、天然氣、水能等。通過其高效的能源儲(chǔ)備和對(duì)能源配置的能力來實(shí)現(xiàn)當(dāng)?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(yùn)行，一方面可以獨(dú)立運(yùn)行，另一方面可以互通配合運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)供配電網(wǎng)的智能化運(yùn)行。在此情況下，電能儲(chǔ)存是新能源微電網(wǎng)健康有效發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵因素。本文主要針對(duì)退役電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在電網(wǎng)中梯次利用的可行性進(jìn)行研究。

2 電池儲(chǔ)能技術(shù)

電能儲(chǔ)存有多種形式，機(jī)械裝置通過一定的動(dòng)作儲(chǔ)存電能?；瘜W(xué)儲(chǔ)能是通過多種物質(zhì)反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。電磁儲(chǔ)能是通過貴重的超導(dǎo)介質(zhì)儲(chǔ)存能量。相比較以上幾種儲(chǔ)能方式，化學(xué)儲(chǔ)能由于運(yùn)行方式簡(jiǎn)單、成本低、轉(zhuǎn)化效率高，是發(fā)展最快的，且化學(xué)儲(chǔ)能不會(huì)對(duì)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(dǎo)的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)在安全性、能量轉(zhuǎn)換效率和經(jīng)濟(jì)性等方面均取得了重大突破，極具產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景[2]。表1列舉了不同種類電池的儲(chǔ)能性能。

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

①增強(qiáng)分布式電源的可調(diào)度性。儲(chǔ)能系統(tǒng)具有高效的功率輸出能力，可以實(shí)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(duì)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(yùn)行過程中，由于會(huì)有多種能源加入，其運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)不同程度的波動(dòng)。而電池儲(chǔ)能的引入大大減輕了這一缺點(diǎn)。通過電池儲(chǔ)能的功率可調(diào)節(jié)性，可以對(duì)微電網(wǎng)中功率的傳輸起到瞬間平衡作用，進(jìn)一步提升微電網(wǎng)的平穩(wěn)性。

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

3 電動(dòng)汽車退役動(dòng)力電池

目前，新能源行業(yè)正在迅速發(fā)展，每年的電動(dòng)汽車增長(zhǎng)比例都在進(jìn)一步擴(kuò)大，隨之而來的就是動(dòng)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(guān)統(tǒng)計(jì)表明，預(yù)計(jì)到2020年，退役下來的電池將達(dá)到25萬t。這些電池可以用到微電網(wǎng)中進(jìn)行儲(chǔ)能，或者用到對(duì)電性能要求不高的電能設(shè)備中。按照不同的需求和不同的用電設(shè)備，將退役電池分為不同的種類，然后進(jìn)行合理利用。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)動(dòng)力電池的梯次利用項(xiàng)目與示范項(xiàng)目有很多，主要項(xiàng)目見表2。

4 電能儲(chǔ)能市場(chǎng)及案例分析

電能儲(chǔ)能市場(chǎng)作為一個(gè)新興發(fā)展方向，對(duì)整個(gè)儲(chǔ)能市場(chǎng)的合理運(yùn)行起到巨大的推動(dòng)作用。在不久的將來，能源市場(chǎng)的發(fā)展會(huì)依靠電能儲(chǔ)能的這個(gè)支柱迅速發(fā)展。在國(guó)家的大力號(hào)召下，各地政府都在制定電能儲(chǔ)能發(fā)展政策，為整個(gè)儲(chǔ)能市場(chǎng)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，為儲(chǔ)能市場(chǎng)指明了發(fā)展方向。

以某品牌電動(dòng)汽車為例，每輛新車動(dòng)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(shí)動(dòng)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(gè)模塊化裝置，總電量約200kW·h，一般可支持10個(gè)普通家庭日電力供應(yīng)。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(huì)服務(wù)于小型的企業(yè)用電和一些家庭利用。

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

5 結(jié)語

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

參考文獻(xiàn)：

[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(dòng)化，2007（19）：100-107.

[2]賈蕗路，劉平，張文華.電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的研究進(jìn)展[J].電源技術(shù)，2014（10）：1972-1974.

[3]廉嘉麗，王大磊，顏杰，等.電力儲(chǔ)能領(lǐng)域鉛炭電池儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)展[J].電力需求側(cè)管理，2017（3）：21-25.