国家发展和改革委员会能源研究所助理研究员刘坚博士作主题演讲

　　11月17日，“2017’第二届动力电池应用国际峰会暨第三届中国电池行业智能制造研讨会”继续在北京精彩召开。本届峰会由中国化学与物理电源行业协会和电池中国网共同主办，天津力神电池股份有限公司联合主办；中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会承办，无锡先导智能装备股份有限公司联合承办。参加此次峰会人数超600人。

　　在回收及后市场分论坛上，国家发展和改革委员会能源研究所助理研究员刘坚博士作主题演讲，主要讨论了国内动力电池储能市场潜力、经济性的情况，以及对电力系统应用价值的梳理、政策建议。

　　以下为刘坚演讲内容：

　　首先非常感谢来小康所长的介绍，邀请我参加这次会议。我来自国家发改委能源研究所，我们的研究领域包括像新能源、风电、太阳能、可再生能源，包括一些新兴的储能、电动汽车，新型的智能化用电技术。今天我给大家带来的题目就是电动汽车这个领域，跟咱们今天的主题相关，就是动力电池它使用之后潜在的利用价值，是否可以产生一些经济性，特别是在储能领域它的应用前景。

　　下面我给大家介绍四块，一个是国内电动汽车发展背景，核心讨论两点，一个是动力电池储能它的市场应用空间有多大，市场潜力的问题，第二个就是它的经济性的情况是怎么样的，最后还有一些电力系统应用价值的梳理，包括一些政策建议这方面的内容。

　　简单看一下电动汽车的整体的发展，国际能源署统计的一个结果，中国近几年的发展速度非常快，从15年开始它的新增市场占有率已经达到了全球最大的规模，现在也是全球最大的保有量市场。除了中国之外，像法国、德国、荷兰、挪威甚至印度这些国家都已经在大力推进电动汽车发展，而且提出了燃油车禁售的时间表。中国同样也是在今年9月份工信部发出了类似这样一个政策信号，长期来看，中国电动汽车的发展还是有很大的提升空间。

　　这张图就是一个中国国内的电动汽车，包括充电基础设施增速的情况，大致的一个梳理，大家都比较了解。今天我们说电动汽车参与电力系统储能的方式可以分为不同的种类，比如像最直接的一点，我们不加任何干预的让电动汽车并网，充电负荷和传统负荷之间没有太多协调，是一个随机充电的情况。包括第二种有序充电，是比较友好型的，充电的行为与电网负荷的峰谷有一定的协同。第三类就是退役动力电池可以间接的形成与电网协同的方式。最后一点，可能大家都知道电动汽车与电网的双向互动，我们主要看一下第三类它的情况。

　　国内外有很多应用的场景或者示范的项目，比如我列举了两个都是德国的，德国的一些车企和当地的电网公司还有原材料回收企业他们形成了一个产业链，探索一些新生的商业模式，来发掘电动汽车的退役动力电池它潜在的储能应用价值。在国内有些项目，我列举了一个案例，就是在宝马公司在上海有一个智能驾驶研究院，在这个研究院里面也是形成了一个微网的系统，里面放了三百多千瓦时的电池组，就是宝马的电动汽车退役的动力电池下来以后用作微网的储能。这个储能加进去以后，就产生了一系列的效益，最直接的一点，它本来这个项目想到用电池储能，最直接的一点，因为它的研究院里面有很多服务器，有很多的研发功能，所以它希望供电是一个相对可靠的，供电质量比较高的一个运行，所以它就放了电池。但是运行一段时间以后，发掘在上海它还是存在一个比较明显的工商业的峰谷电价差，晚上充电，白天给服务器供电，整个研究院用电的成本也会下降，起到了一个比较明显的经济性的效果。

　　回到我们今天的题目来讲，我们首先想知道未来在中国它的退役动力电池的市场规模到底有多大，最直接的影响因素还是电动汽车本身数量的变化。其实这几年来有很多不同的研究机构对中国的电动汽车市场有自己的判断预测，但是一直都在动态的更新。特别是今年一系列的政策，比如燃油汽车禁售的信息，还有双积分的政策出台以后，大家对未来电动汽车市场的增长会有更加乐观的一种预测。我们也对未来电动汽车的发展趋势有一些调整，比如上面这张图就是我们对电动汽车在新增市场中的占比预测，我们认为到2030年左右，它的市场份额大致达到60-70%的市场份额，占到新售市场的主体。

　　下面我们对所有电动汽车保有量的估计，到2030年左右，全国的电动汽车总的保有量就会接近一亿辆，是非常大的市场规模。由此带来很大的一个储能空间，推动电池储能空间。第二点就是一个比较重要的影响因素，电池技术本身的进步，同样有很多研究机构，国内外都有很多，对未来动力电池特别是锂电池的能量密度提升空间有一些判断，大致的结果也是比较相近的。从目前三元材料的锂电池逐渐转移到固态锂电池，提升电池的能量密度。美国能源部，包括国内汽车工程学会做了一些预测，到2030年电池能量密度可以达到500瓦时每公斤，差不多现在的三倍左右，基于现有的锂电池技术路线，能量密度提升空间还是比较大的。

　　另外决定退役电池规模的一点就是车辆本身退役的速度，这个我们有很多研究基础，之前更多的是传统燃油汽车的更替，动力电池的寿命折损，就看车辆使用的程度了。右边就是对电池老化速度的预测，采用的是三元材料的电池某种车型。结合这些因素，我们就可以对未来的电动汽车动力电池储能规模进行一个预测，我们预测到2030年一亿辆保有量的情况下，退役电池的总量达到270G瓦时这样的规模。

　　电量规模大家比较难判断，比如我们270G瓦时的电量如果以四小时来放电的话，大约可以支持七千多万到八千万千瓦的装机规模，哪怕我们仅考虑退役电池的储能容量，也是一个非常大的储能资源。当然它相对于车载电池来说，即使到2030年有大量的退役电池下来以后，相比于车载电池容量还是比较小的一部分，大约占到6%。

　　下面就是一个经济性的问题，可能大家对这块是比较关心的。我们也做了一些初步的研究，首先定义一下梯次利用的边界在哪里，上面这条线就代表传统的电池生产使用，最后淘汰，材料回收这样一个过程，这样一个流程。退役的动力电池储能就是在我们电池拆解这个环节里面新增了这样一个小的闭环，增加了电池的检测和重组，应用在储能场景里面。电池在储能的应用完之后，再进行回收和收集，再放回到电池工厂的拆解过程，多了三个环节，我们就把下面虚线这个框的部分定义为新增的部分。

　　我们用美国可再生能源实验室他们的一个模型来分析不同因素影响对电池梯次利用成本影响的大小。我们最后的结论主要是两点，影响电池梯次利用成本最关键的一点还是电池到底是拆解它的模组大小是多大，另一块因素，就是电池故障率，这两者之间是存在一些关联的，如果你的电池拆解模组越大，当然你的工艺流程上面的成本就会降的比较低一些，因为人工的成本会比较低。但是反过来，大的电池模组再做梯次利用的话，受故障率的影响就会比较大。一个比较小的电池单体的故障可能会导致一个比较大的退役电池整体的报废，这两者之间存在一个优化的点。我们在这个模型里面所得到的理想的情况，如果你的电池容量模组足够大，它的电池梯次利用的成本，当然还有你的故障率足够低，比如在这里面是万分之一的故障率，你的成本可以降到157块钱每千瓦时，一毛多每瓦时的梯次利用的成本，是一个非常理想的情况，这个前提是我们已经建立了非常完善的梯次利用的产业链。

　　另外一点，直接影响到梯次利用市场竞争力一个非常重要的因素就是新电池它的成本下降的速度。如果你去做梯次利用，如果新电池成本比你下降还要快的话，你的竞争力就越来越弱。锂电池的成本预测就更多了，我们列举了一些，包括像一些媒体，比如经济学人，还包括像国际能源署也做过预测，美国一些国家能源实验室也做过预测等等，基本上也是认为到30年大约有70%的成本都是可以降掉的，大约现在的三成成本。我们基于这一点，也做了一个锂电池与其他各类传统的储能技术之间的一个成本下降速度的预测，我们采用了一个经验区间的办法，并不是按照时间走的。如果你的产量足够大的话，你的规模效应会影响你成本下降的速度。我们这里面可以对比一下，粗的那个线是动力电池成本的下降，现在来讲动力电池成本已经慢慢与静态的固定的锂电池储能的成本差不太多了，未来由于电动汽车的产业规模影响，它的需求量远远大于静态的储能需求。你的成本下降速度可能更快，有可能电动汽车所带动的产业，将电力系统储能成本都会拉低。其中比较有意思的一点就是抽水蓄能，远远低于各类锂电池储能，但是现在有一个问题，中国的抽水蓄能资源是受到约束的。我们如果用了所有的资源，现在大概不到三千瓦的装机，抽水蓄能资源是1.5千瓦不到，它的成本以经验曲线的方式来预测的话，它的成本也会降，降不过电动汽车储能的成本下降速度的。但这个里面有一个问题，成本下降的极限取决于材料供应的成本，这方面的数据我们并不是太掌握。以美国原材料的收集来讲，图最右边那个点，锂电池成本下降的空间基本已经达到原材料的极限了。到后期成本下降的趋势和具体的量需要进一步来核实。

　　我们对比了新电池的经济性和老电池的经济性，梯次利用的经济性到底会怎么样，有一个假设，梯次利用的电池不可能像新电池有一样，有一个全生命周期的100%的电量吞吐，假如40%的剩余电量的吞吐，它的实际价值相当于新电池的40%。下面这条虚线就是退役电池它的市场价值对应的实际成本下降的速度，横的一条黑线代表梯次利用，刚才说一毛五每瓦时的成本，在这张图里面，大约到30年之前，你新买电池的成本可能已经低于你的退役电池了。

　　这张图是我们做的整体判断，在我们可再生能源占比比较高的情况下，电力系统的资源灵活的关系，包括电动汽车本身的充电时间的调节储能，包括像一些传统的需求响应资源，包括抽水蓄能，上面这张图，如果以现有不大规模发展新能源的话，我们并不需要额外的新建很多的灵活性的资源，包括储能，包括需求响应。基本上以现有的抽水蓄能稳步发展，就可以满足我们调节需求。下面是我们高比例的可再生能源发展的需求，在传统抽水蓄能基础上，我们需要增加像电动汽车的有序充电，增加其他需求响应的一些资源的发掘。

　　最后来看一下系统应用价值，跟储能的应用价值是类似的。包括发电侧、输配侧和用户侧，把实际的价值和用户能获得的收益能够嫁接起来。国内储能比较容易实现商业化的可能就是在这三种方式，特别是前两种，不细说了。

　　最后做一下总结，电动汽车产业高速发展对电池储能产业有很大的影响，新电池成本下降速度直接影响退役电池储能竞争力。对梯次利用来讲，拆解再回收，再检测，再重组这种方式来讲，它的成本可下降的空间是比较有限的，比较理想的方式可能要通过整体打包，我们不经过拆解，电池在生产之初就已经有比较完备的数据收集渠道。最后利用起来，回收的检测成本就会极大的降低。最后，我们认为非常重要的一点，一个产业链的形成需要商业模式的创新和体制机制的突破，要把电池、车辆、出行、能源环节各个环节打通，障碍是非常大的，不同的政府部门之间还是有一些协调的难度，操作起来还是有一定难度。最后是价格机制，像动态的实时电价是一个方面，还有一个就是放电价格是否能够放开，或者结合电力市场化改革的一些动向，可能会对电池梯次利用，特别储能利用里面会产生一个比较直接的影响。谢谢大家！

　　（根据发言整理，已经本人审阅）