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溫馨提示: 本文所推薦的研究報(bào)告(節(jié)選內(nèi)容)來(lái)自于未來(lái)智庫(kù)平臺(tái)用戶分享。如需原文檔,可在PC端登陸未來(lái)智庫(kù)官網(wǎng)(www.vzkoo.com)搜索下載“動(dòng)力電池”。 1、 動(dòng)力電池裝機(jī)量快速增長(zhǎng),有效回收利用具有環(huán)保及經(jīng)濟(jì)價(jià)值1.1、 新能源車銷售快速增長(zhǎng),動(dòng)力電池裝機(jī)強(qiáng)勁 自 2014 年開(kāi)始有私人購(gòu)買(mǎi)起,我國(guó)的新能源汽車經(jīng)歷了快速發(fā)展,產(chǎn)銷量呈現(xiàn) 高速增長(zhǎng)趨勢(shì)。根據(jù)中汽協(xié)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2018 年全年新能源汽車銷售量達(dá)到 125.6 萬(wàn)輛,是 2014 年銷售量的16.8倍,2014-2018 年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到 102.5%。根據(jù)《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》,到 2020 年新能源汽車年產(chǎn)銷目標(biāo) 將達(dá)到 200萬(wàn)輛,而 2018 年銷量已經(jīng)完成目標(biāo)的 62.5%,超過(guò)規(guī)劃目標(biāo)預(yù)期, 我們認(rèn)為在政策鼓勵(lì)、滲透率不斷提升的利好背景下,新能源車有望繼續(xù)快速發(fā) 展,預(yù)計(jì)到 2020 年銷量有望超過(guò) 230 萬(wàn)輛。 新能源車產(chǎn)銷的快速增長(zhǎng)帶動(dòng)動(dòng)力電池裝機(jī)量表現(xiàn)強(qiáng)勁。高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII) 發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,2018 年全國(guó)新能源汽車動(dòng)力電池裝機(jī)總量約56.98GWh,同 比大幅增長(zhǎng) 56%。我們預(yù)計(jì),隨著新能源車產(chǎn)銷的快速增長(zhǎng),到2020年國(guó)內(nèi)新 能源汽車動(dòng)力電池裝機(jī)總量有望達(dá)到 123GWh。 磷酸鐵鋰及三元鋰電池是目前動(dòng)力電池中的主要類型,2018 年磷酸鐵鋰及三元 鋰電池出貨量分別為 21.57GWh 和 30.70GWh,份額占比分別達(dá)到38%和 54%, 同比增長(zhǎng)分別為20%和 92%。三元鋰電池因其能量密度優(yōu)勢(shì)大,受純電動(dòng)乘用 車增長(zhǎng)拉動(dòng),市場(chǎng)份額持續(xù)提升,大幅超越磷酸鐵鋰市場(chǎng)份額。 1.2、 廢舊動(dòng)力電池若未妥善處置將存在較大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn) 鋰離子動(dòng)力電池外層為塑料、鋁、鐵質(zhì)外殼包裹,內(nèi)層包括正極、負(fù)極活性物質(zhì)、 鋁或銅箔集流體、粘接劑和聚乙烯或聚丙烯多孔隔膜材料、電解液及其電解質(zhì)鹽 等多種物質(zhì)及化學(xué)材料。動(dòng)力電池主要材料中雖然不含汞、鎘、鉛等毒害性較大的重金屬元素,但在正極、電解液等多種材料中也含有鈷、鎳、銅、錳、有機(jī)碳 酸酯等具有一定毒害性的化學(xué)物質(zhì),部分難降解的有機(jī)溶劑及其分解和水解產(chǎn)物 會(huì)對(duì)大氣、水、土壤造成嚴(yán)重污染并對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生破壞;鈷、鎳、銅等重金屬 在環(huán)境中的富集效應(yīng)最終會(huì)對(duì)人類健康帶來(lái)?yè)p害。 1.3、 可回收的有價(jià)金屬具備資源價(jià)值 從鋰電池所含主要材料及化學(xué)物質(zhì)可以看出,動(dòng)力電池中含有大量可回收的高價(jià) 值金屬,如鋰、鈷、鎳等,回收后能夠產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益。與此同時(shí),回收的 金屬能夠在一定程度上增加部分材料在國(guó)內(nèi)的供給來(lái)源,具備經(jīng)濟(jì)性。 以鈷為例,鈷多伴生于銅鈷礦、鎳鈷礦、砷鈷礦和黃鐵礦礦床中,根據(jù)美國(guó)地質(zhì) 調(diào)查局的數(shù)據(jù),2017 年全球金屬鈷產(chǎn)量 11 萬(wàn)噸,而中國(guó)在2016年的數(shù)據(jù)僅 0.77 萬(wàn)噸。剛果是全球鈷資源的重要供給國(guó),但因罷工、環(huán)保、安全等因素影響,鈷 的供應(yīng)受制較多,同時(shí)電動(dòng)汽車快速擴(kuò)張帶來(lái)鈷需求上升,對(duì)鈷的供給存在一定 壓力。而鈷的回收因需求存在相對(duì)剛性具備經(jīng)濟(jì)價(jià)值,能夠在一定程度上解決鈷 的供需偏緊格局。 2、 政策密集發(fā)布,動(dòng)力電池回收逐步規(guī)范完善2.1、 國(guó)家級(jí)政策進(jìn)入加速期 2006年發(fā)改委等部位聯(lián)合印發(fā)《汽車產(chǎn)品回收利用技術(shù)政策》,成為推動(dòng)汽車產(chǎn) 品報(bào)廢回收制度的指導(dǎo)性文件,其中提出建立以汽車生產(chǎn)企業(yè)為主導(dǎo)的管理體系, 電動(dòng)汽車生產(chǎn)企業(yè)要負(fù)責(zé)回收、處理其銷售的電動(dòng)汽車蓄電池。2012 年 9 月, 國(guó)務(wù)院發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,提出要制定動(dòng)力電池回收利用 管理辦法,建立動(dòng)力電池梯次利用和回收管理體系,對(duì)動(dòng)力電池回收利用體系及 制度建設(shè)提出明確要求。之后,動(dòng)力電池回收政策集中于指導(dǎo)、標(biāo)準(zhǔn)制定階段。 進(jìn)入 2018 年,動(dòng)力電池回收政策出臺(tái)明顯加速。2 月,工信部牽頭 7 部委聯(lián)合 印發(fā)《新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》,確立生產(chǎn)者責(zé)任延伸制 度,建立動(dòng)力蓄電池溯源信息系統(tǒng),鼓勵(lì)先梯次利用后再生利用。7 月,工信部 發(fā)布《新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用溯源管理暫行規(guī)定》,提出將建立“新能 源汽車國(guó)家監(jiān)測(cè)與動(dòng)力蓄電池回收利用溯源綜合管理平臺(tái)”,對(duì)動(dòng)力蓄電池生產(chǎn)、 銷售、使用、報(bào)廢、回收、利用等全過(guò)程進(jìn)行信息采集,對(duì)各環(huán)節(jié)主體履行回收 利用責(zé)任情況實(shí)施監(jiān)測(cè)。 8 月 1 日起,上述兩政策正式實(shí)施,新獲得《道路機(jī)動(dòng)車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》 的新能源汽車產(chǎn)品和新取得強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證的進(jìn)口新能源汽車實(shí)施溯源管理,對(duì) 梯次利用電池產(chǎn)品實(shí)施溯源管理,動(dòng)力電池回收利用管理邁入落地實(shí)施階段。 2.2、 地方試點(diǎn)先行,方案細(xì)致具備可操作性 2018年 7 月,工信部等 7 部委聯(lián)合組織對(duì)新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用試點(diǎn) 實(shí)施方案進(jìn)行評(píng)議,確定京津冀地區(qū)、山西、上海、江蘇、浙江、安徽、江西、 河南、湖北、湖南、廣東、廣西、四川、甘肅、青海、寧波、廈門(mén)及中國(guó)鐵塔股 份有限公司為試點(diǎn)地區(qū)和企業(yè)。 2018 年 3 月,深圳市率先印發(fā)《深圳市開(kāi)展國(guó)家新能源汽車動(dòng)力電池監(jiān)管回收 利用體系建設(shè)試點(diǎn)工作方案(2018-2020 年)》,提出到 2020 年實(shí)現(xiàn)對(duì)納入國(guó)家 和地方購(gòu)置補(bǔ)貼范圍新能源汽車動(dòng)力電池的全生命周期監(jiān)管,建立起較為完備的 動(dòng)力電池監(jiān)管回收利用示范體系,形成在全國(guó)可復(fù)制、可推廣的動(dòng)力電池監(jiān)管回 收利用經(jīng)驗(yàn)。 在深圳的試點(diǎn)方案中,對(duì)責(zé)任主體、商業(yè)模式、回收監(jiān)管等方面進(jìn)行了較為細(xì)致 的規(guī)定。 一個(gè)平臺(tái):動(dòng)力電池信息管理平臺(tái) 責(zé)任主體:動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)、新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)、維保網(wǎng)點(diǎn)、報(bào)廢汽車回收 拆解企業(yè)、梯級(jí)利用企業(yè)和再生利用企業(yè)局均為動(dòng)力電池信息登記責(zé)任人。
商業(yè)模式:動(dòng)力電池回收押金機(jī)制。
回收監(jiān)管:分級(jí)管理,嚴(yán)格監(jiān)督安全與環(huán)保。
2018 年 12 月,《京津冀地區(qū)新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用試點(diǎn)實(shí)施方案》及 征集試點(diǎn)示范項(xiàng)目的通知印發(fā),提出新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)在動(dòng)力蓄電池回收利用 中具有主體責(zé)任,鼓勵(lì)其與動(dòng)力蓄電池生產(chǎn)企業(yè)、動(dòng)力蓄電池綜合利用企業(yè)成立 動(dòng)力蓄電池回收聯(lián)盟。在價(jià)格方面,京津冀地區(qū)將鼓勵(lì)聯(lián)盟聯(lián)合開(kāi)展廢舊動(dòng)力蓄 電池市場(chǎng)化定價(jià)機(jī)制的探索研究,構(gòu)建第三方價(jià)格指導(dǎo)與評(píng)估體系,探索線上線 下動(dòng)力蓄電池殘值交易等新型商業(yè)模式。 3、 回收技術(shù)成熟度提升,梯次+再生利用為兩大發(fā) 展方向磷酸鐵鋰及三元電池是目前電動(dòng)車主要使用的兩種電池類型,通常當(dāng)新能源汽車 動(dòng)力電池剩余容量降低至初始容量的 70-80%時(shí),即無(wú)法滿足車載使用要求?!缎?能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》中提出按照先梯次利用后再生利用 的原則,開(kāi)展動(dòng)力蓄電池的綜合利用,因此梯次利用及再生利用是當(dāng)前動(dòng)力電池 回收的兩大技術(shù)。 根據(jù)王永武等人的研究,磷酸鐵鋰電池容量衰減程度小于三元電池,三元電池循 環(huán)次數(shù)在 2500 次左右時(shí),電池容量衰減至 80%,之后其相對(duì)容量將隨著循環(huán)次 數(shù)增多呈現(xiàn)快速衰減趨勢(shì)。而磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命在 3500 次以上,部分可達(dá) 到 5000 次以上,同時(shí)容量則隨循環(huán)次數(shù)增多而呈現(xiàn)緩慢衰減趨勢(shì)。同時(shí),磷酸 鐵鋰電池材料成分不含貴重金屬,進(jìn)行資源化的價(jià)值較低,因此,磷酸鐵鋰電池 具備較高的梯次利用價(jià)值,而三元電池因其富含多種有價(jià)金屬,適宜進(jìn)行拆解回 收及再生利用。 3.1、 梯次利用:磷酸鐵鋰最優(yōu)選擇,應(yīng)用包括通信、 儲(chǔ)能及低速電動(dòng)車 3.1.1、 通信基站是動(dòng)力電池梯次利用最為適合的場(chǎng)景 通信基站是無(wú)線電臺(tái)站的一種形式,在有限的無(wú)線電覆蓋區(qū)域中,通過(guò)移動(dòng)通信 交換中心,與移動(dòng)電話終端之間進(jìn)行信息傳遞?;就ㄐ烹娫磳?duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的 可靠運(yùn)行至關(guān)重要。通信電源系統(tǒng)是為通信局(站)的各種通信設(shè)備及建筑負(fù)荷 等提供電源的設(shè)備和系統(tǒng)的總稱,由交流供電系統(tǒng)、直流供電系統(tǒng)和相應(yīng)的接地 系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等組成。 通信基站通常由電網(wǎng)系統(tǒng)供電,但是考慮到停電期間需要后備電池保證穩(wěn)定運(yùn)行, 通信基站通常采用鉛酸電池進(jìn)行儲(chǔ)能。鉛酸電池的電極主要由鉛及其氧化物構(gòu)成,電解液是硫酸溶液。鉛酸電池作為儲(chǔ)能蓄電池,具有成本低、維護(hù)方便的優(yōu)勢(shì), 但通常體積、重量較大,電池容量有限,循環(huán)使用壽命僅 500-900 次,同時(shí)生 產(chǎn)及回收過(guò)程中所用的電池主要材料鉛、硫酸等如處置不當(dāng)將嚴(yán)重影響環(huán)境。國(guó) 家政策對(duì)鉛酸蓄電池持嚴(yán)格管理的態(tài)度,出臺(tái)了包括對(duì)鉛酸蓄電池行業(yè)征收 4% 的消費(fèi)稅、低速電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)形式規(guī)定為鋰電池、電動(dòng)自行車新國(guó)標(biāo)對(duì)整車重量及 外觀進(jìn)行約束提高鉛酸電池使用門(mén)檻等多項(xiàng)措施。 對(duì)比之下,雖然梯次利用電池單價(jià)高于鉛酸電池,但考慮到循環(huán)壽命、電池容量 等因素,鉛酸電池與梯次利用電池性價(jià)比至少為 1:1.2,梯次利用電池使用壽命 內(nèi)每 KWh 攤銷費(fèi)用僅為鉛酸電池的 1/3 左右。加之國(guó)家政策支持、環(huán)??剂康?因素,在通信基站上以梯次利用動(dòng)力電池替代原有使用的鉛酸蓄電池成為新趨勢(shì)。
中國(guó)鐵塔股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“中國(guó)鐵塔”)是國(guó)內(nèi)主要從事通信鐵塔等基 站配套設(shè)施建設(shè)、維護(hù)和運(yùn)營(yíng)的公司,為中國(guó)移動(dòng)、聯(lián)通、電信三大運(yùn)營(yíng)商及其 他跨行業(yè)用戶提供租用基站服務(wù),站址資源在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)具備獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)勢(shì)。截 至 2018 年三季度,中國(guó)鐵塔共擁有基站數(shù) 191.7 萬(wàn)個(gè),按照單個(gè)基站電池容量 需求約 30KWh 計(jì)算,僅備電就需要電池 57.51GWh,加上削峰填谷站、新能源 站合計(jì)需要電池接近150GWh,梯次利用動(dòng)力電池需求量大。 4G 網(wǎng)絡(luò)基站密度提升及 5G 發(fā)展帶來(lái)基站需求的快速增長(zhǎng)。目前國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng) 商基本完成 4G 網(wǎng)絡(luò)在國(guó)內(nèi)的廣泛覆蓋,但在對(duì)通信服務(wù)有較高需求的地區(qū)及限 號(hào)較弱的盲點(diǎn)地區(qū)仍有優(yōu)化需求。沙利文預(yù)期到2022 年將進(jìn)一步增長(zhǎng)至約 452.9 萬(wàn)臺(tái),2017-2022 年年均復(fù)合增長(zhǎng)率為 6.7%。 2018 年 6 月,第一個(gè)完整版的全球 5G 標(biāo)準(zhǔn)正式出爐,意味著 5G 可以進(jìn)入商 用階段,移動(dòng)、聯(lián)通、電信已經(jīng)開(kāi)始試點(diǎn)建設(shè)與測(cè)試工作。相較于2G、3G、4G, 5G 使用的更高的頻段,意味著單個(gè)基站覆蓋的范圍將會(huì)縮小,相同面積下 5G 的基站數(shù)量將超過(guò) 4G。根據(jù)沙利文的報(bào)告,預(yù)計(jì)中國(guó)將在 5-10 年內(nèi)投入人民 幣 1.2 萬(wàn)億元用于 5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè),2017-2022 年中國(guó)通信鐵塔基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)規(guī)模 預(yù)計(jì)將由706 億元增長(zhǎng)至 1091 億元,年復(fù)合增長(zhǎng)率 9.1%。到 2022 年底國(guó)內(nèi) 5G 基站數(shù)量將達(dá)到約 243.2 萬(wàn)臺(tái)。 吳迪在《通信基站中梯次電池的應(yīng)用價(jià)值分析》一文中的研究顯示,現(xiàn)階段有兩 種梯次利用技術(shù)方案: 方案一:將退役動(dòng)力電池進(jìn)行集中拆解,電芯集中篩選,重新組裝成標(biāo)準(zhǔn)模塊; 方案二:在退役動(dòng)力電池基礎(chǔ)上直接進(jìn)行改造。 第一種方案需要先進(jìn)行拆解,拆解后制作成模塊,能夠優(yōu)化電芯選取、保證質(zhì)量, 電源模塊能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、實(shí)現(xiàn)兼容,但增加拆解環(huán)節(jié)可能會(huì)人工成本。第二種 方案較為簡(jiǎn)單易行、成本低廉,但受制于利用電池來(lái)源廠商不同,電池模塊標(biāo)準(zhǔn) 化與質(zhì)量不統(tǒng)一,安裝空間及結(jié)構(gòu)存在限制。
3.1.2、 電力系統(tǒng)儲(chǔ)能為梯次利用提供大規(guī)模應(yīng)用空間 在促進(jìn)清潔能源消納、增強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)峰能力、改善負(fù)荷特性的背景下,電力的發(fā)輸配用各環(huán)節(jié)均為儲(chǔ)能應(yīng)用的典型環(huán)節(jié)。 1、發(fā)電側(cè):新能源項(xiàng)目增加儲(chǔ)能平滑發(fā)電曲線、促進(jìn)消納。 我國(guó)能源資源與電力需求不相匹配,清潔能源發(fā)電存在不穩(wěn)定性。我國(guó)存在電力 資源與用電需求分布不相匹配的特征,經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)且用電負(fù)荷集中在東部地區(qū),煤 炭、風(fēng)力、光照等電力能源資源則多集中在西部欠發(fā)達(dá)地區(qū),總體呈現(xiàn)用能需求 與能源資源倒掛的格局,尤其是風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電,主要集中在西部地區(qū), 且風(fēng)、光資源具有不穩(wěn)定性,風(fēng)速及光照存在波動(dòng)性與間歇性,風(fēng)電及光伏成為 典型的隨機(jī)性電源,其輸出功率隨機(jī)將對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生一定影 響。 在新能源發(fā)電項(xiàng)目中配套儲(chǔ)能能夠提高新能源的可調(diào)度性,平抑風(fēng)電、光照資源 的不穩(wěn)定性,減少棄風(fēng)與棄光,同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)新能源輸出功率平滑,減少對(duì)電網(wǎng) 的沖擊,提高輸電線路利用率。 2011 年以來(lái),張家口國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程陸續(xù)投運(yùn),集風(fēng)電、光伏發(fā)電、儲(chǔ) 能及智能調(diào)度輸電于一體,規(guī)劃建設(shè)風(fēng)電 500MW、光伏 100MW 及相應(yīng)容量?jī)?chǔ) 能電站,其中儲(chǔ)能電站涵蓋 5 中類型的電化學(xué)儲(chǔ)能電池,包括磷酸鐵鋰、全釩液 流、鉛酸、鈦酸鋰電池及超級(jí)電容。通過(guò)風(fēng)、光、儲(chǔ)的 6 種組合發(fā)電方式與平滑 處理、跟蹤計(jì)劃、系統(tǒng)調(diào)頻、削峰填谷 4 中功能相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了新能源大規(guī)模平 穩(wěn)并網(wǎng)。 2、電網(wǎng)側(cè):削峰填谷,增強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力。 江蘇、廣東、山東等地城市負(fù)荷峰谷差逐漸增大,部分地區(qū)達(dá)到30%以上,大 城市甚至達(dá)到 40-50%,夏季空調(diào)制冷負(fù)荷已接近華中、川渝電力負(fù)荷的 1/3, 華東達(dá)到 28.7%、京津冀區(qū)域達(dá)到 28.9%。城市用電高峰已經(jīng)由原先的夏季一 個(gè)高峰向夏季和冬季兩個(gè)高峰發(fā)展,日用電負(fù)荷由原先的兩個(gè)“駝峰”狀態(tài)逐漸 向高峰負(fù)荷持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)、兩峰之間負(fù)荷趨向平坦的方向轉(zhuǎn)變。城市滿載壓力大、 線路負(fù)載分布不均、個(gè)別線路利用率低,引入儲(chǔ)能能夠緩解輸電線路布局與負(fù)荷 需求不斷增長(zhǎng)之間的矛盾,并延緩設(shè)備更新、提高設(shè)施使用率。 2018 年前三季度我國(guó)電網(wǎng)側(cè)已投運(yùn)電化學(xué)儲(chǔ)能電站裝機(jī)規(guī)模 150MW,其中新 增裝機(jī) 140MW,規(guī)劃及在建電網(wǎng)側(cè)電化學(xué)儲(chǔ)能電站 464MW,江蘇、河南、湖 南等電量大省的電網(wǎng)側(cè)大規(guī)模儲(chǔ)能電站項(xiàng)目較多,電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)基本成熟。
3、用電側(cè):峰谷價(jià)差驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能需求。 2018 年 7 月,國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于創(chuàng)新和完善促進(jìn)綠色發(fā)展價(jià)格機(jī)制的意見(jiàn)》, 提出加大峰谷電價(jià)實(shí)施力度,通過(guò)擴(kuò)大高峰、低谷電價(jià)價(jià)差和浮動(dòng)幅度,引導(dǎo)用 戶錯(cuò)峰用電,促進(jìn)儲(chǔ)能發(fā)展。 目前我國(guó)各省 35KV 以上工商業(yè)用電峰谷電價(jià)價(jià)差超過(guò) 0.4 元/千瓦時(shí),北京、 江蘇、廣東等地峰谷電價(jià)價(jià)差超過(guò) 0.8 元/千瓦時(shí),用戶側(cè)儲(chǔ)能具備經(jīng)濟(jì)性。
4、電力系統(tǒng)儲(chǔ)能典型應(yīng)用收益測(cè)算: 為簡(jiǎn)化分析與測(cè)算,一般將儲(chǔ)能系統(tǒng)總投資成本在壽命期內(nèi)進(jìn)行成本分?jǐn)?,與儲(chǔ) 能系統(tǒng)年維護(hù)成本疊加,計(jì)算得出費(fèi)用年值。儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要經(jīng)濟(jì)收益包括容量 收益、電價(jià)差收益、環(huán)境效益、延緩輸配電系統(tǒng)投資建設(shè)效益等,其中環(huán)境效益、 延緩輸配電系統(tǒng)投資建設(shè)效益屬于間接收益,在本次測(cè)算中暫不考慮。容量收益 適用于計(jì)算發(fā)電側(cè)系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻和備用等情景,電價(jià)差收益適用于計(jì)算分時(shí)電價(jià) 管理情景。具體測(cè)算方法如下:
梯次利用成本包括投資成本與年度運(yùn)營(yíng)成本,其中初始購(gòu)置電池與運(yùn)營(yíng)期間更換 電池成本即容量成本占比最大,直接經(jīng)濟(jì)效益來(lái)源于峰谷價(jià)差套利、降低棄風(fēng)棄 光收益等,我們?cè)趦?chǔ)能項(xiàng)目采用新電池與梯次利用電池兩種背景下,分別對(duì)峰谷 價(jià)差套利、以風(fēng)電為例的發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能兩種典型應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行收益測(cè)算與對(duì)比,結(jié) 論發(fā)現(xiàn),在較為理想的狀態(tài)下,與應(yīng)用新電池相比,應(yīng)用梯次利用電池能夠顯著 提升峰谷價(jià)差型儲(chǔ)能項(xiàng)目收益水平;在限電嚴(yán)重地區(qū)的風(fēng)電與光伏項(xiàng)目配套儲(chǔ)能 項(xiàng)目亦有利可圖。 考慮到能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的大方向,我們認(rèn)為風(fēng)電、光伏項(xiàng)目配套儲(chǔ)能設(shè)備將成為清 潔能源穩(wěn)定并網(wǎng)、提升可再生能源比例的關(guān)鍵路徑。根據(jù)國(guó)家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù), 截至 2018 年底,并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)容量 1.84 億千瓦時(shí),并網(wǎng)太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量 1.75 億千瓦時(shí),若按照 10%的比例配套儲(chǔ)能功率設(shè)備,按照前述邊際條件進(jìn)行 測(cè)算,僅存量項(xiàng)目全部配套儲(chǔ)能的理想狀態(tài)下,風(fēng)電、光伏預(yù)計(jì)需要梯次利用電 池容量分別為 10529 和 9979 萬(wàn)千瓦時(shí),測(cè)算帶動(dòng)梯次利用電池需求市場(chǎng)空間分 別達(dá)到 363 和 344 億元,合計(jì)超過(guò) 700 億元。 3.1.3、 梯級(jí)利用有望成為低速電動(dòng)車蓄電池替代的優(yōu)選 低速電動(dòng)車涵蓋電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)三輪車、低速電動(dòng)汽車等,高工 產(chǎn)研電動(dòng)車研究所的不完全統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,截至 2017 年底,全國(guó)低速電動(dòng)汽車 保有量超過(guò) 200 萬(wàn)輛,預(yù)計(jì)到“十三五”末期,全國(guó)低速電動(dòng)車整體年產(chǎn)銷量 將達(dá)到 300-500 萬(wàn)臺(tái)。我國(guó)是全球電動(dòng)自行車生產(chǎn)和銷售的大國(guó),目前社會(huì)保 有量約 2 億輛,年產(chǎn)量約 3000 多萬(wàn)輛。 2017 年 9 月,工信部出臺(tái)《四輪低速電動(dòng)車——技術(shù)條件(草案)》,提出整備 質(zhì)量不大于 750kg,電池整套系統(tǒng)質(zhì)量占比不能大于 30%,即要在 225kg 以內(nèi), 電池系統(tǒng)比能量應(yīng)不低于 70Wh/kg,意味著傳統(tǒng)鉛酸蓄電池有可能被淘汰,梯 級(jí)利用鋰電池有望成為低速電動(dòng)車電池升級(jí)替代的選擇之一。 2018 年 5 月,工信部發(fā)布《電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定裝配完 整含電池的電動(dòng)自行車整車質(zhì)量應(yīng)當(dāng)小于或等于 55kg,而鉛酸電池自身重量即 有 17kg 左右,整車質(zhì)量限制有望促進(jìn)電動(dòng)車生產(chǎn)企業(yè)采用質(zhì)量較輕的鋰離子電 池,梯級(jí)利用情況下鋰電池的其全生命周期成本亦低于鉛酸蓄電池,因此,梯級(jí) 利用有望成為新國(guó)標(biāo)下電動(dòng)自行車蓄電池的優(yōu)選。
目前梯級(jí)利用電池應(yīng)用于低速車領(lǐng)域主要是在快遞車上得到了較快發(fā)展,陶志軍 等在《中國(guó)動(dòng)力電池回收利用產(chǎn)業(yè)商業(yè)模式研究》中引用蘿卜科技統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示, 當(dāng)前將退役電池應(yīng)用于低速車每千瓦時(shí)成本約 650 元,按照年新增產(chǎn)量50%采用鋰電池替換鉛蓄電池的假設(shè),預(yù)計(jì)低速電動(dòng)車替代領(lǐng)域有望拉動(dòng)梯級(jí)利用鋰電池需求約 205 億元。 3.2、 再生利用:濕法回收具備優(yōu)勢(shì) 動(dòng)力電池的回收過(guò)程大致可分為“預(yù)處理-材料回收-篩選制備”三個(gè)步驟。預(yù)處 理階段主要對(duì)電池進(jìn)行放電、拆解、粉碎、分選等,分離出電池的金屬外殼、電 極材料;材料回收階段是動(dòng)力電池再生利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié),主要通過(guò)溶解、萃取、 沉淀、電解等多種方式以單質(zhì)、化合物或混合物的形式分類回收各種有價(jià)材料, 一般包括物理回收、化學(xué)回收和生物回收三大方法,其中化學(xué)回收主要以濕法回 收技術(shù)為主;回收有價(jià)材料后,需要通過(guò)添加化學(xué)物質(zhì)調(diào)整溶液中的材料比例, 制備出鋰離子電池正負(fù)極材料。
江洪等人對(duì)國(guó)際鋰離子電池回收技術(shù)路線及企業(yè)概況進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),從國(guó)外主要 鋰離子電池回收公司及其工藝看,濕法回收是目前使用最多的技術(shù)。 比利時(shí) Umicore 公司:獨(dú)立開(kāi)發(fā) ValEas 工藝,利用高溫冶金法處理鋰離子電池 并制備出氫氧化鈷/氯化鈷,回收得到的鈷化合物純度較高,能夠作為原材料直 接返回鋰電池的生產(chǎn)。 美國(guó) Toxco 公司:主要利用機(jī)械和濕法冶金工藝對(duì)電池中的銅、鋁、鐵、鈷等 金屬進(jìn)行回收,回收過(guò)程能在較低的溫度環(huán)境下進(jìn)行,氣體排放量小,能實(shí)現(xiàn) 60%的電池材料回收。 日本 OnTo 公司:獨(dú)家開(kāi)發(fā)Eco-Bat 工藝,利用液態(tài)二氧化碳溶解電池內(nèi)的電解 液并運(yùn)送到回收容器,之后通過(guò)改變溫度和壓力使二氧化碳?xì)饣?,領(lǐng)電解液析出。
三元電池中高價(jià)值金屬含量較高,采用濕法回收工藝對(duì)有價(jià)材料的回收效率較高, 收益明顯。根據(jù)陶志軍等人的測(cè)算,采用濕法回收工藝回收每噸三元電池的平均 收益超過(guò) 17000 元,而處理成本約 15000 元,因此濕法回收工藝回收每噸三元 電池可獲得收益約 3000 元。
4、 回收商業(yè)模式仍需不斷完善 4.1、 發(fā)達(dá)國(guó)家商業(yè)模式較為成熟 歐美發(fā)達(dá)國(guó)家較早開(kāi)始重視電池回收問(wèn)題,以德國(guó)、日本、美國(guó)為代表的國(guó)家回 收模式已較為成熟。
可以看出,國(guó)外動(dòng)力電池回收國(guó)家具備相對(duì)健全的法律法規(guī)保障,完整的廢舊電 池回收網(wǎng)絡(luò),電池生產(chǎn)企業(yè)在回收中承擔(dān)主要責(zé)任,押金制度、政府補(bǔ)貼、基金 會(huì)等成熟的付費(fèi)商業(yè)模式已經(jīng)得到多年的應(yīng)用。 4.2、 國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈整體回收體系正在構(gòu)建 4.2.1、 國(guó)內(nèi)回收體系目前仍存在不足 前文已提到,我國(guó)在動(dòng)力電池回收領(lǐng)域的政策正在加速推出、逐步完善,回收技 術(shù)亦已較為成熟,但在準(zhǔn)入、監(jiān)管、商業(yè)模式等回收體系建設(shè)與管理方面仍存在 不足,主要表現(xiàn)在: 1、回收網(wǎng)絡(luò)不完善。國(guó)內(nèi)電池回收主要由眾多中小回收公司組成,這些公司大 多缺乏資質(zhì),工藝設(shè)備落后、回收成本低廉,難以保證資源回收效率,在回收過(guò) 程中會(huì)產(chǎn)生大量廢液、廢渣等污染物,造成對(duì)環(huán)境的二次污染。專業(yè)回收公司技 術(shù)先進(jìn)、工藝規(guī)范,但在我國(guó)數(shù)量較少,產(chǎn)能恐無(wú)法滿足全部動(dòng)力電池回收的需要。工信部發(fā)布的第一批符合《新能源汽車廢舊動(dòng)力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件》企業(yè)名單僅有5家,顯示動(dòng)力電池回收行業(yè)仍需進(jìn)一步規(guī)范。
2、回收費(fèi)用承擔(dān)機(jī)制不清晰。動(dòng)力電池回收過(guò)程中的參與方包括電池生產(chǎn)商、 整車制造商、消費(fèi)者、梯級(jí)利用商、資源化回收商等多個(gè)利益主體,回收責(zé)任劃 分及回收費(fèi)用承擔(dān)主體還不甚清晰。 4.2.2、 回收主體多元,產(chǎn)業(yè)鏈上下游聯(lián)盟與合作將更加深入 目前動(dòng)力電池回收市場(chǎng)較為規(guī)范的參與者包括動(dòng)力電池(或材料)生產(chǎn)商、專業(yè)第三方回收企業(yè)、行業(yè)聯(lián)盟等。 以動(dòng)力電池(或材料)生產(chǎn)商為主體的回收模式可借助電動(dòng)汽車生產(chǎn)商銷售網(wǎng)絡(luò), 以“逆向物流”的方式,消費(fèi)者將報(bào)廢電池交回附近的電動(dòng)汽車銷售服務(wù)網(wǎng)點(diǎn), 電動(dòng)汽車生產(chǎn)商以協(xié)議價(jià)格轉(zhuǎn)運(yùn)給電池生產(chǎn)企業(yè),由其進(jìn)行專業(yè)化回收處理,電 池生產(chǎn)商繼續(xù)利用回收的金屬材料,降低電池生產(chǎn)成本,進(jìn)而電動(dòng)汽車生產(chǎn)商采 購(gòu)成本。此種模式要求電池(或材料)生產(chǎn)商與電動(dòng)汽車生產(chǎn)商簽訂較為明確的 合作協(xié)議,確定報(bào)廢電池銷售價(jià)格、回收金屬材料后再制造的電池銷售價(jià)格等。 在執(zhí)行過(guò)程中由于是單個(gè)廠商主導(dǎo),較適用于自產(chǎn)產(chǎn)品,容易出現(xiàn)回收渠道少、 規(guī)模小等問(wèn)題。 專業(yè)第三方回收企業(yè)需要自建回收網(wǎng)絡(luò)與相關(guān)物流體系,或委托回收渠道公司回 收廢舊動(dòng)力電池,在回收處理中心進(jìn)行專業(yè)化回收處理后,提取有價(jià)金屬材料, 再銷售給動(dòng)力電池生產(chǎn)商。此種模式要求自建回收網(wǎng)絡(luò)與物流,投入成本較高, 回收與處理的前、后端均直接面對(duì)市場(chǎng),經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)自負(fù)。 行業(yè)聯(lián)盟的模式由動(dòng)力電池生產(chǎn)商、電動(dòng)汽車生產(chǎn)商或電池租賃公司組成,共同 出資設(shè)立專門(mén)的回收組織,負(fù)責(zé)動(dòng)力電池回收,還可建立專業(yè)的電池回收處理中 心,或與第三方公司合作,負(fù)責(zé)廢舊動(dòng)力電池的回收再利用。此種模式覆蓋范圍 廣、回收網(wǎng)絡(luò)龐大,回收成本由聯(lián)盟企業(yè)共同承擔(dān),回收收益由聯(lián)盟企業(yè)共享, 利于調(diào)動(dòng)回收參與各方積極性,同時(shí)物流成本低、規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)明顯。
從國(guó)內(nèi)政策導(dǎo)向及發(fā)達(dá)國(guó)家回收模式看,生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度逐漸成為電池回收 的指導(dǎo)原則,新能源汽車整車生產(chǎn)商鏈接終端消費(fèi)者信息,是動(dòng)力電池回收重要 的責(zé)任主體。但該類廠商暫無(wú)足夠的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)能力,需要產(chǎn)業(yè)鏈上的第三方回收 企業(yè)、電池生產(chǎn)及材料企業(yè)等共同合作。目前國(guó)內(nèi)主要參與電池回收的正規(guī)廠商 多為第三方回收企業(yè),且同車企合作開(kāi)拓回收渠道,通過(guò)與汽車廠商合作,電池 能夠迅速返回回收工廠,我們預(yù)計(jì)未來(lái)產(chǎn)業(yè)鏈上下游戰(zhàn)略聯(lián)盟與合作將更加深入。
5、 空間測(cè)算:2019-2025 年有望超過(guò) 600 億元,復(fù)合增速 50%目前新能源汽車使用的動(dòng)力電池大致分為鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰電池三種類 型,而鎳氫電池僅在豐田公司的非插電混動(dòng)車中使用,鉛酸蓄電池主要應(yīng)用于低 速電動(dòng)車,因此我們僅對(duì)鋰電池的預(yù)計(jì)報(bào)廢量及市場(chǎng)空間進(jìn)行測(cè)算,并聚焦裝機(jī) 量排在前列的磷酸鐵鋰、三元鋰電池。 考慮到電池能量衰減至原值的 70-80%級(jí)即達(dá)到更換標(biāo)準(zhǔn),磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽 命可達(dá)到 2000 次左右,目前多用于商用車及客車,其日行駛里程通常較多,使 用壽命一般在5 年左右。三元鋰電池循環(huán)使用壽命約 1500 次左右,實(shí)際使用時(shí) 完全充放電循環(huán)在 800 次以上,按照 1 次完整循環(huán)可以行駛 180 公里計(jì)算,800 次循環(huán)能夠行駛 14.4 萬(wàn)公里,保守估計(jì)按照 8-10 萬(wàn)公里、我國(guó)私家車年平均行 駛里程約為 1.6 萬(wàn)公里計(jì)算,三元鋰電池組的使用壽命約在 6 年左右,而私人乘 用車平均報(bào)廢年限在 12-15 年,因此三元鋰電池在汽車使用壽命周期內(nèi)至少報(bào)廢 1 次。 我們對(duì)未來(lái)新能源車銷量及動(dòng)力電池裝機(jī)量、報(bào)廢量進(jìn)行測(cè)算,假設(shè)如下: 1、受新能源汽車補(bǔ)貼政策不確定性影響,預(yù)計(jì) 2019 年乘用車銷量年同比增速 35%,2020 年恢復(fù)至 50%,2021-2022 年逐年下降至 40%;客車銷量 2019 年 預(yù)計(jì)下滑 6%,后續(xù)保持 0 增長(zhǎng)。 2、磷酸鐵鋰電池裝機(jī)量占比逐年遞減,三元鋰電池裝機(jī)量占比逐年提升,至2022 年磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池裝機(jī)比例約為 10%:90%。 3、磷酸鐵鋰電池報(bào)廢期 5 年,三元鋰電池報(bào)廢期 6 年。磷酸鐵鋰電池殘值量 70%。 我們預(yù)計(jì) 2018 年將為動(dòng)力電池回收元年,2019 年開(kāi)始動(dòng)力電池將進(jìn)入規(guī)模性 報(bào)廢期,預(yù)計(jì)到 2020 年動(dòng)力電池報(bào)廢裝機(jī)量將達(dá)到 24.7GWh。至 2025 年,動(dòng) 力電池報(bào)廢量有望達(dá)到 126GWh,將是 2020 年報(bào)廢規(guī)模的超過(guò) 5 倍。 梯次利用未來(lái)將主要以基站通信與儲(chǔ)能應(yīng)用為主,從磷酸鐵鋰與三元電池的屬性 看,磷酸鐵鋰更適合梯次利用,我們假設(shè)梯次利用市場(chǎng)均使用磷酸鐵鋰報(bào)廢電池, 按照 70%的退役容量及 60%的梯次利用成組率,2018-2025 年預(yù)計(jì)合計(jì)可用磷 酸鐵鋰梯次電池容量58GWh。梯次利用電池回購(gòu)價(jià)格約為新電池的 30%,2018 年磷酸鐵鋰電池組價(jià)格在 1.1-1.2 元/Wh 左右,計(jì)算梯次利用電池回購(gòu)價(jià)格在 0.33-0.36 元/Wh 左右,考慮車企補(bǔ)貼退坡及電池行業(yè)產(chǎn)能釋放,動(dòng)力電池存在 降價(jià)趨勢(shì),梯次利用電池回購(gòu)價(jià)格亦有望相應(yīng)下降。假設(shè)回購(gòu)價(jià)格每年下降5%, 2018-2020 年梯次利用市場(chǎng)空間共計(jì) 47 億元,到 2025 年累計(jì)市場(chǎng)空間將達(dá)到 171 億元。 三元電池回收有價(jià)金屬主要是鎳、鈷、錳、鋰等,質(zhì)量占比分別為12%、5%、 7%和 1.2%。根據(jù)《新能源汽車廢舊動(dòng)力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件》,濕法 冶煉條件下,鎳、鈷、錳的綜合回收率應(yīng)不低于 98%;火法冶煉條件下,鎳、 稀土的綜合回收率應(yīng)不低于 97%。我們測(cè)算濕法回收下,假設(shè)金屬不變價(jià), 2019-2025 年鎳、鈷、錳、鋰等金屬回收市場(chǎng)空間約436 億元。
我們預(yù)計(jì)動(dòng)力電池回收市場(chǎng)空間自 2019 年起將有較為快速的增長(zhǎng),2019-2025 年動(dòng)力電池回收合計(jì)市場(chǎng)空間有望超過(guò) 600 億元, 2019-2025 年均復(fù)合增速有 望達(dá)到 50%。 |
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