作者：自然資源保護協(xié)會清潔電力項目主管周曉航、清潔電力項目副主任劉明明

動力電池是新能源汽車的核心部件，其技術創(chuàng)新和成本控制是我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關鍵。但目前動力電池面臨著同質(zhì)化競爭嚴重、成本居高不下、安全隱患亟需解決等問題。

NRDC的專家認為，為破解上述難題，動力電池行業(yè)應借力車網(wǎng)融合的政策利好進行多場景應用設計。其中，最有潛力的應用場景是實施車網(wǎng)互動（以下簡稱V2G）和動力電池的梯次利用。

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V2G的政策利好

在近兩年發(fā)布的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》、《電力需求側(cè)管理辦法（2023年版）》和《關于進一步加快電力現(xiàn)貨市場建設工作的通知》等文件中，電動汽車作為負荷側(cè)靈活性調(diào)節(jié)資源的重要性得到了前所未有的重視。電動汽車通過V2G與電網(wǎng)雙向充放電，用電低谷時段充電，用電高峰時段對電網(wǎng)反向放電，能夠起到削峰填谷的調(diào)峰作用。

今年8月，《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動方案(2024—2027年)》提出，具備條件的典型地區(qū)需求側(cè)響應能力應達到最大用電負荷的10%左右。V2G是提升響應能力的重要手段之一。今年9月，國家發(fā)改委等四部門發(fā)布《關于推動車網(wǎng)互動規(guī)模化應用試點工作的通知》，將在全國開展V2G規(guī)模化應用試點。V2G迎來重要發(fā)展機遇。

動力電池與V2G

作為電動汽車的核心部件，動力電池的技術發(fā)展趨勢和成本直接影響到新能源汽車的健康發(fā)展。國家發(fā)改委等部門于2023年年底發(fā)布《加強新能源汽車與電網(wǎng)融合的實施意見》（簡稱車網(wǎng)融合政策），第一個重點任務就提出了 “加大動力電池關鍵技術攻關，在不明顯增加成本基礎上將動力電池循環(huán)壽命提升至3000次及以上，攻克高頻度雙向充放電工況下的電池安全防控技術?！?為有效發(fā)揮新能源汽車可控負荷或移動儲能的靈活性調(diào)節(jié)能力，動力電池的技術發(fā)展和成本控制至關重要。

以往的動力電池技術發(fā)展政策性文件主要關注電池能量密度，制造企業(yè)的研發(fā)投入也側(cè)重于提升電池能量密度。而車網(wǎng)融合政策的出臺，為電網(wǎng)和新能源汽車的發(fā)展提出了新的解決方案，也為動力電池帶來了新的發(fā)展機遇。

動力電池的行業(yè)困境

動力電池行業(yè)目前面臨的問題包括同質(zhì)化競爭嚴重、成本居高，以及安全隱患亟需得到解決等。

為迎合終端用戶需求，電池設計聚焦緩解用戶的里程和充電焦慮。因此，動力電池企業(yè)技術研發(fā)主要集中在高能量密度（長續(xù)航）和超快充技術上，技術路線趨同于全固態(tài)半固態(tài)等高能量密度電池和大功率快充電池研發(fā)等。但由于固態(tài)電池對工藝技術的要求高，目前成本仍居高不下，全固態(tài)電池成本高達30-40元/Wh（電芯），而且固態(tài)電池使用的鋰金屬負極在提升續(xù)航能力的同時也增加了自燃的風險。對于快充電池來說，雖然因技術發(fā)展成本有所下降，但大功率的充放電增加了安全隱患。

除了上述動力電池發(fā)展本身的困境之外，單一的技術路線選擇還給行業(yè)生態(tài)帶來了更廣泛的負面影響。

首先，大功率充電威脅配網(wǎng)可靠性并影響車主體驗。大量電動汽車，尤其是大功率快充型電動汽車，如果同時在峰荷時段充電，會給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來挑戰(zhàn)，對充電場站的配電網(wǎng)提出了更高的安全等級要求和配網(wǎng)容量需求。這些都亟需電網(wǎng)增容改造，而配電網(wǎng)的發(fā)展需要時間和資金來有序建設?？焖俚匕l(fā)展大功率快充電池只會導致充電難，影響車主體驗。2024年夏季，成都用電負荷攀升，電力供應緊張，被迫關停部分電動汽車充電場站。這種切斷電動汽車充電負荷的做法，給電動汽車用戶的出行帶來了極大的不便。

其次，單一的技術路線推動資源向少數(shù)電池制造巨頭集中。為提升安全性，全固態(tài)電池需要更高級別的工藝設計和生產(chǎn)水平，快充電池也需要更安全的電池管理系統(tǒng)，這些都對電池企業(yè)的生產(chǎn)、技術和管理水平提出了非常高的要求。同時，由于目前技術選擇較為單一，且主流技術研發(fā)和生產(chǎn)投入大，需要企業(yè)具有雄厚的資金來支撐原材料供應和生產(chǎn)，小型創(chuàng)新企業(yè)很難進入動力電池行業(yè)，因此出現(xiàn)資源向少數(shù)電池制造巨頭集中的趨勢。從長期來看，不利于行業(yè)的健康發(fā)展。

此外，產(chǎn)業(yè)鏈向上布局增加企業(yè)的經(jīng)營風險。為穩(wěn)定原材料成本，動力電池企業(yè)紛紛向產(chǎn)業(yè)鏈上游布局，投資礦產(chǎn)資源產(chǎn)業(yè)。但此舉也增加了企業(yè)的重資產(chǎn)投入，企業(yè)經(jīng)營風險增加。在這種情況下，產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的韌性較低。如果企業(yè)在某一個環(huán)節(jié)上的資金或經(jīng)營出現(xiàn)問題，就很難維持正常生產(chǎn)。加之，由于企業(yè)布局產(chǎn)業(yè)鏈較長，投入研發(fā)的資金受限，降低了企業(yè)的創(chuàng)新能力，很難適應快速的市場變化。

動力電池的破局之路

上述問題不僅導致我國動力電池行業(yè)出現(xiàn)供給過剩、技術創(chuàng)新不足、產(chǎn)業(yè)鏈韌性低等現(xiàn)象，也讓動力電池企業(yè)陷入盈利空間不斷被壓縮的困境。破局的關鍵在于產(chǎn)品開發(fā)上的多場景應用設計：考慮電動汽車使用過程中的相關主體需求，如區(qū)分電網(wǎng)、用戶以及新能源發(fā)電企業(yè)等，設計更為細分的產(chǎn)品，滿足不同場景需求，提高產(chǎn)品競爭力。

具體而言，未來電動汽車可以分類為長續(xù)航型、快充型和V2G型，分別對應長途行駛、運營行駛（即出租車和公交等需要快速補能的場景）和通勤短途行駛等不同場景。在這三種場景中，通勤短途行駛的電動汽車具有規(guī)律性行駛時段，適合參與V2G，為電力系統(tǒng)提供調(diào)節(jié)能力。V2G電池在生產(chǎn)設計時，要考慮頻繁充放電的需求。而在另外兩種情景下，電動汽車參與V2G的可能性較小，電動汽車報廢以后，電池可能存在一定剩余充放電壽命。在生產(chǎn)和設計這種電池時，可以考慮梯次利用的需求。

V2G提高動力電池全生命周期價值

V2G能夠讓動力電池在電動汽車報廢前充分發(fā)揮它的價值，在電力需求低谷期充電，高峰期放電或成為備用電源，既解決了電網(wǎng)需求，又幫助用戶從中獲益，實現(xiàn)多贏。

從車主角度來看，目前電動汽車報廢后，二手車市場的回收價格較低。根據(jù)中國汽車流通協(xié)會的數(shù)據(jù)，目前二手電動汽車三年保值率低于50%，與二手燃油車相比差距較大。如果通過V2G在使用過程中就獲取經(jīng)濟回報，可以降低購車成本，增加車主購車的意愿。以目前V2G的補貼形式測算，年收益可達到4000元左右。

從電網(wǎng)角度來看，目前風光等新能源發(fā)電大規(guī)模的接入導致系統(tǒng)調(diào)節(jié)難度和成本都在攀升，而電動汽車作為最具成本效益的靈活調(diào)節(jié)資源，可以大幅降低電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型成本，為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行提供支持和保障。

然而，V2G要求電池能適應頻繁充放電，保障安全性，并確保用戶有一定收益。因此，需要設計低成本、高充放電壽命的動力電池，并配備實時監(jiān)測電池健康和電能量狀態(tài)的電池管理系統(tǒng)，確保電池時刻處于安全運行狀態(tài)。在電網(wǎng)發(fā)出需求時，這類動力電池可以在保障安全的前提下進行及時響應，并在考慮電池成本的前提下給用戶帶來收益。

梯次利用發(fā)揮廢舊動力電池的剩余價值

動力電池的回收包括再生利用和梯次利用。再生利用是將廢舊動力電池通過拆解、提煉金屬等方式進行資源化處理，回收有價值的再生資源。而梯次利用是將退役的動力電池進行篩選，選擇電池包或模組中性能較好的電池通過儲能或備用電源等方式進行再次使用。

如果直接再生利用，將只能回收材料級的價值（鎳、鈷、鋰、錳和一些金屬和碳材料），浪費了動力電池產(chǎn)品級的循環(huán)充放電壽命。實際上，電動汽車報廢后，動力電池不一定完全報廢，還存在剩余價值，也就是還有充放電使用壽命，通過梯次利用可以繼續(xù)“發(fā)光發(fā)熱”，在一定程度上緩解了動力電池原材料供應緊張的問題。不過，現(xiàn)階段退役的動力電池在性能和原始設計上考慮不足，導致梯次利用的經(jīng)濟性和安全性還有待提升。

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結(jié)束語

動力電池產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展依賴于產(chǎn)業(yè)鏈的可持續(xù)性，因此必須同時考慮效益最大化和資源的循環(huán)再利用。推廣多場景應用，實施V2G和動力電池的梯次利用，是實現(xiàn)這一目標的關鍵策略。在新型電力系統(tǒng)建設的大背景下，將電動汽車轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏ο到y(tǒng)中最具靈活性的電力調(diào)節(jié)資源，不僅可以破解動力電池的困境，也將為新型電力系統(tǒng)的建設提供強有力的支撐。

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