电动汽车退役动力电池在微电网储能的梯次应用探讨

张红旭　娄世菊 　张继阳

摘 要：本文主要从电池的特点性能出发，对退役动力电池在微电网储能的梯次应用进行了分析，最后通过案例计算，展示退役动力电池在微电网储能应用中的配置前景，并对动力电池储能的经济性做了总结，以期为相关学者的研究提供参考。

关键词：微电网；储能；退役动力电池；梯次应用；技术经济

中图分类号：U469.72；TM912 文献标识码：A 文章编号：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，新能源汽车快速进入人们的视线中，绿色出行成为人们的首选，电动汽车行业迅速膨胀。预计到2020年，新能源汽车将成为社会群体出行的主要交通工具。假设一台电动车配20kW·h电，那么使用的电量将会超过1亿kW·h，这将是一个庞大的能源系统。电池性能的好坏也直接影响车辆的安全运行。当电池包的容量不能再满足车辆的行驶要求时，就需要将电池去掉，换上新的电池包以供车辆继续运行。换下来的电池具有一定的寿命，如果通过一定的技术使废旧电池在微电网中发挥作用，一方面打开了微电网的储能市场，另一方面缓解了电池回收的压力[1]。

基于这种情况，微电网技术应运而生，为新能源提供了有效的使用途径。在一些发达国家，多种电力系统问题依靠微电网技术得以解决。微电网是在局部配电网的基础上建设的，依靠多重能源形式相互促进，如风能、天然气、水能等。通过其高效的能源储备和对能源配置的能力来实现当地所有资源的平衡。微电网也可以和公共电网依据用户的需求相互协调运行，一方面可以独立运行，另一方面可以互通配合运行，实现供配电网的智能化运行。在此情况下，电能储存是新能源微电网健康有效发展的一个关键因素。本文主要针对退役电池储能系统在电网中梯次利用的可行性进行研究。

2 电池储能技术

电能储存有多种形式，机械装置通过一定的动作储存电能。化学储能是通过多种物质反应，将化学能转化为电能。电磁储能是通过贵重的超导介质储存能量。相比较以上几种储能方式，化学储能由于运行方式简单、成本低、转化效率高，是发展最快的，且化学储能不会对环境造成破坏，使用起来较为方便，在各种地域上都可以使用。目前，以锂离子电池、钠硫电池、液流电池为主导的电化学储能技术在安全性、能量转换效率和经济性等方面均取得了重大突破，极具产业化应用前景[2]。表1列举了不同种类电池的储能性能。

随着新能源汽车的发展，动力电池的构成主要是锂离子电池，电池在汽车中的用量是比较大的。国内外对电池的研究也在不断地更新，对退役电池的使用途径和方法也在不断地探索中。目前，对退役电池的应用主要有以下几个方面[3]。

①增强分布式电源的可调度性。储能系统具有高效的功率输出能力，可以实现双向传输，其与具有不确定性的能源相互配合可以抑制分布式电源在传输过程中功率的不稳定性，从而增加对分布式电源的控制能力。

②提高微电网系统稳定性。微电网在运行过程中，由于会有多种能源加入，其运行会出现不同程度的波动。而电池储能的引入大大减轻了这一缺点。通过电池储能的功率可调节性，可以对微电网中功率的传输起到瞬间平衡作用，进一步提升微电网的平稳性。

③辅助实现用户侧需求响应。用户侧对电能的需求很高，如果将储能系统引入使用的这一侧，通过对电量的使用情况进行调整，给出合理的供用电需求。

3 电动汽车退役动力电池

目前，新能源行业正在迅速发展，每年的电动汽车增长比例都在进一步扩大，随之而来的就是动力电池的使用量增大，为了节省能源，淘汰下来的电池也要被充分利用。电池行业的相关统计表明，预计到2020年，退役下来的电池将达到25万t。这些电池可以用到微电网中进行储能，或者用到对电性能要求不高的电能设备中。按照不同的需求和不同的用电设备，将退役电池分为不同的种类，然后进行合理利用。目前，国内外对动力电池的梯次利用项目与示范项目有很多，主要项目见表2。

4 电能储能市场及案例分析

电能储能市场作为一个新兴发展方向，对整个储能市场的合理运行起到巨大的推动作用。在不久的将来，能源市场的发展会依靠电能储能的这个支柱迅速发展。在国家的大力号召下，各地政府都在制定电能储能发展政策，为整个储能市场的发展奠定了基础，为储能市场指明了发展方向。

以某品牌电动汽车为例，每辆新车动力电池采用磷酸铁锂电池，含100模组，电压320V，电量50kW·h 。退役时动力电池电压320V，电量约40kW·h 。将6辆车的退役电池箱拆解，筛选出容量偏差5%的电池，放电至半电状态，再次筛选压差在5mV以内的500模组，重新配组整合入一个模块化装置，总电量约200kW·h，一般可支持10个普通家庭日电力供应。依次类推，根据微电网需要来组合模块容量和数量。微电网的大力推行，也将会服务于小型的企业用电和一些家庭利用。

目前，电动退役动力电池的梯次利用成本费，主要在拆解筛选以及重新组合上，总费用约280元。

5 结语

由于退役动力电池的一致性与新电池相比差距较大，对大规模成组使用造成了很大障碍，即退役动力电池梯次应用不适合大型储能，但在微型电网或家庭式储能中有很大的应用前景。当然，电池的容量、电压等在梯次应用时，可能会在很少循环次数下形成断崖式下跌，对后期使用维护造成一些困难。如何优化筛选和合理组件电动车退役电池，以降低梯次利用成本是以后的研究重点。

参考文献：

[1]鲁宗相，王彩霞，闵勇，等.微电网研究综述[J].电力系统自动化，2007（19）：100-107.

[2]贾蕗路，刘平，张文华.电化学储能技术的研究进展[J].电源技术，2014（10）：1972-1974.

[3]廉嘉丽，王大磊，颜杰，等.电力储能领域铅炭电池储能技术进展[J].电力需求侧管理，2017（3）：21-25.