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图 | BMS的三种通信方式示意(资料来源:公开资料)
动力电池电芯与模组尺寸标准化方面,业内一直在进行尝试。报告认为此标准化经过了三个发展阶段,当前正处于第三阶段,电池标准化模组向大尺寸方向发展,我国动力电池企业在此基础上进一步进行了结构优化,如CTP电池和刀片电池等,进一步降低了电池制造成本。
图 | 动力电池模组发展趋势推演(资料来源:中银证券)
在车端使用阶段,报告主要讨论了全生命周期管理与换电模式、V2G模式之间的协同优势以及当前发展状态。报告认为,换电模式与V2G模式均能够充分发挥资源集中管理优势,前者可提高电池资产流动性和全生命周期管理可控性,后者则能够为用户和电网带来直接的经济收益。
目前,国家在政策方面对换电模式支持力度加大,鼓励各地开展应用示范。目前换电领域底盘换电和分箱换电两种技术同步发展,两种技术各有优劣,换电站已经建成超过500座。换电模式生态系统已经形成,车电分离的商业模式也在逐渐成型,如蔚来、北汽新能源、伯坦科技等都在进行探索。
而在V2G方面,地方政府和电力企业也在进行不同的尝试,新能源汽车充电技术设施被纳入“新基建”概念的背景下,V2G示范项目加快了步伐。2020年期间,京津冀等多地围绕V2G技术落地、经济性探索等开展示范。从实际典型案例来看,V2G模式已经初步显现用户经济性。在国网的一个案例中,电动汽车用户已经可以实现充电免费,放电收益在支付充电成本之外,还可支付日常行驶里程耗电量。V2G目前的技术研究则主要集中在电动汽车储能应用、可调度容量以及移动储能对配电网影响和协同控制研究等。
图 | 2020年我国部分地区V2G示范项目(不完全统计)
在回收利用方面,我国动力电池进入规模化退役阶段。根据测算,2020-2022年动力电池累计退役量将达到90.5GWh。其中,2020年左右报废动力电池以磷酸铁锂为主,到2022年三元与磷酸铁锂动力电池退役量几乎相同。报告预计2023-2025年三元动力电池报废量将继续增多,但伴随新能源汽车向市场化发展的趋势,低成本、新模组的磷酸铁锂电池将再次得到市场青睐。
图 | 2020-2022年我国动力电池退役规模预测(资料来源:中国电动汽车百人会测算)
图 | 2020-2022年我国磷酸铁锂和三元动力电池退役规模预测(资料来源:中国电动汽车百人会测算)
目前动力电池回收服务网点初现规模,截至2020年5月31日,共有备案动力电池服务网点7605个,其中汽车经销点和维修点合计占比约达到95%左右。电动汽车区域性的有效推广将拉动回收服务网点的建设,根据报告预测,当地区新能源汽车累计销量在10-30万辆规模时,电池回收网点将达到200-500个,超过30万时,回收服务网点拥有量将达到600-800个。
图 | 我国动力电池回收服务网点分类统计(资料来源:SK Innovation)
在梯次利用方面,报告指出,因梯次电池在循环寿命、能量密度方面相较于铅酸电池具有优势,因而其在低速电动车和厂区运输载具领域的应用将初现经济性。报告也对装载铅酸电池、新锂电池和梯次锂电池的电动二轮车3年使用成本测算,梯次磷酸铁锂和三元电池的使用成本均低于铅酸电池。
图 | 新铅酸电池与梯次磷酸铁锂电池主要性能参数对比(资料来源:东方证券)
动力电池全生命周期管理当前存在问题与发展建议
报告分析,在提升动力电池全生命周期运营管理效率的发展中,在政策法规、行业标准、关键技术与商业化应用方面仍存在一些阻碍因素。
政策法规方面,换电模式安全责任界定尚待明确,以进一步明晰资产运营的权责利界限;退役电池回收行业监管力度有待加强,亟需配套政策促进资产流转形成闭环;电池全生命周期信息监管类政策处于空白状态,缺乏对资产管理的有效信息支撑;电动汽车接入电网和峰谷电价激励机制缺失,资产运营效率提升策略失效。
行业标准方面,BMS部分测试标准有待更新完善,提升行业对电池状态评估及资产维护的整体水平;现行国家标准规定的动力电池尺寸种类过多,规模化资产管理挑战重重;换电标准缺失严重,资产广域流通渠道受阻;缺乏“车-桩-网”电流与信息交换相关标准,阻碍电动汽车与电网能量高效互动;电池全生命周期各环节数据标准尚未统一,数据资产整合效率低。
关键技术方面,BMS是电池资产维护管理的核心基础,其关键算法仍需优化;电池控制策略尚未考虑V2G场景,资产网侧应用价值有待进一步挖掘;电池回收行业共性技术待进一步突破,以提升资产剩余价值。
商业化应用方面,电池包标准化在乘用车领域较难形成行业共识,资产运营成本徒增;换电站建设运营成本高,存在一定的业务运营压力;电网智能化改造和电动汽车质保体系缺失,V2G模式提升资产价值效果锐减;电池回收利用行业整体成本仍较高,资产流动性减弱;动力电池数据产品商业化模式尚未形成,数据所有者驱动力不强。
基于此,报告从四个方面提出了发展建议,应通过政策、标准的不断完善来支持技术创新与商业化应用。尤其在政策方面,除了针对换电模式、回收利用等转向法规外,还应该研究制定动力电池全生命周期数据监管政策,并完善终端峰谷电价机制以及与电动汽车的并网监管;标准方面同样要重视全生命周期各环节数据标准,来奠定数据资产流转整合基础。
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