7月23日，国家发改委网站发布消息，为实现碳达峰碳中和，努力构建清洁低碳、安全高效能源体系，国家发改委、国家能源局发布关于加快推动新型储能发展的指导意见。意见指出，到2025年，实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变，装机规模达3000万千瓦（30GW）以上；到2030年，实现新型储能全面市场化发展。

这其中的新型储能是指除抽水蓄能等传统储能技术外的新型储能技术，包括电化学储能、压缩空气、飞轮储能、热储能等。而根据CNESA全球储能项目数据库的不完全统计，截止到2020年底，中国已投运的电力储能项目累计装机容量达到33.4GW，其中抽水蓄能占比超过90%，而电化学储能的总装机容量尚未达到2GW。按照指导意见，5年内的新型储能装机将从3GW左右增加到30GW，平均每年需要新增装机容量60%左右，这将是非常惊人的增长量，也昭示出了一个巨大的新型储能市场。

指导意见要求坚持储能技术多元化，推动锂离子电池等相对成熟新型储能技术成本持续下降和商业化规模应用，实现压缩空气、液流电池等长时储能技术进入商业化发展初期，加快飞轮储能、钠离子电池等技术开展规模化试验示范，以需求为导向，探索开展储氢、储热及其他创新储能技术的研究和示范应用。从这段要求基本可以看出目前新型储能技术的市场成熟度：锂离子电池>压缩空气/液流电池>飞轮/钠离子>储氢/储热。锂离子电池在过去的十几年里经历了技术的突飞猛进和生产规模的急剧扩张，致使其电芯成本从几百美元迅速降低到$200/kWh以下，然而受限于原材料储量的影响，以及动力电池需求的急剧增长，锂离子电池成本的迅速降低将难以为继。根据理论预测，传统锂离子电池的装机成本基本上会在10年后达到其极限值$100/kWh左右。因此寻找具有更多降价潜力的新技术是当务之急。

与发展全新储能技术相比，利用退役的动力电池来组装成储能模块可能是技术风险最小、实现规模产业化最容易的路线。动力电池的退役标准是容量上限下降到80%左右便不再符合要求，这些退役电池如果直接对其进行回收或销毁的话，将是非常大的浪费。如果将其继续利用在其他场景，则能做到物尽其用，因此梯次利用便应运而生。根据统计，2020年中国动力电池退役量已达到20GWh，到2025年预计将超过90GWh。将90GWh与指导意见提出的2025年新型储能装机容量达到30GW相比较，理论上单靠梯次利用一己之力就能满足要求。当然，这是最理想的情况，事实上梯次利用的最大风险是安全性，这也是目前梯次利用产业链上最急需解决的问题。接下来，我们就梳理一下梯次利用产业链的基本流程。

首先是退役动力电池的回收。电动汽车制造商和动力电池生产商在这一点上有很大的天然优势，因为他们能通过以旧换新，或者销售新电池时签订的合约来激励消费者将退役的电池退回原厂。

电池回收来后，先进行快速的经验性检查，比如目测或者精确测量电池外形尺寸是否有较大形变，包装是否有破损等。然后对筛选出来的所有电池进行仪器测试，通过循环深度充放电几次来记录电池的运行情况，记录各种参数，并从中分析电池是否存在异常。这一步通常需要耗费大量的人力和时间，不过随着新电池的BMS电池管理系统越来越完善，很多回收回来的电池系统可能自带之前的运行记录和实时参数，这样就省去了大量的测量工作，这项功能对于现在的电池和汽车制造商完善产品来说是个很好的提示。最后还需要对电池的安全性进行抽查，按一定的比例抽选过关的电池进行挤压、过冲、针刺、温度循环等破坏性测试，以此来推算同批次电池的安全性。

当电池筛选结束后，后面的组装流程就跟新电池的组装工艺类似了。由于退役电池的安全性普遍低于新电池，因此可能在电池温度检测、隔热材料等方面需要提高安全标准，以此来确保电池包的安全性。而电池管理系统可能需要更加慎重地考虑安全冗余参数，相比于新电池包的系统来说要求会更高。

总的来说，退役电池梯次利用的成本主要产生在电池检测与重新组装这些环节。虽然其总成本相比于利用新电池会大幅降低，但由此付出的代价是安全性的相对降低。自从今年4月16日北京集美家居大红门梯次利用储能电站发生爆炸事故，导致两名消防人员牺牲后，国家能源局已暂时叫停大型梯次利用储能电站的新装机建设，并且要求在出台严格的安全标准以后才能重启建设。因此梯次利用只是解决了储能的成本问题，并未解决安全顾虑。而要彻底解决易燃易爆的安全隐患，则需选择完全不同的新型储能技术，比如液流电池或飞轮储能等。从另一个角度来说，这些不同的新型储能技术，都有自己特定的储能时长和应用场景，因此它们之间并不是直接的竞争关系，更多的是通过互补来满足更广泛的市场需求。

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参考文献：

1.    关于动力电池梯次利用的一些思考。储能科学与技术，2020，V9，P598。

2.    退役动力电池梯次利用关键技术及现状分析。电力系统自动化，2020，V44，P172。

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作者简介：

谢伟博士，清华大学材料学学士和硕士，美国德克萨斯大学（奥斯汀）化学工程博士。主要从事储能电池开发工作，先后在跨国企业及初创公司任要职，主持多项美国能源部资助研发项目，获得2013年全美年度100最佳研发技术大奖。在材料学及储能领域顶级期刊发表论文17篇，担任5家国际期刊审稿工作，拥有国际发明专利申请17项。

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