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退役动力电池筛选重组关键技术应用案例随着“30•60 碳达峰-碳中和”战略的提出，新能源逐步成为主力电源。储能技术作为平抑新能源波动、提升消纳能力的主要途径备受关注，但受经济性制约使其难以实现规模化推广。

一、背景

随着“30•60 碳达峰-碳中和”战略的提出，新能源逐步成为主力电源。储能技术作为平抑新能源波动、提升消纳能力的主要途径备受关注，但受经济性制约使其难以实现规模化推广。而退役动力电池梯次利用产业链逐步延伸，全寿命周期覆盖利用，有望成为破解这一困境的有效手段。随着第一代电动汽车接近报废年限，大量退役动力电池将开始进入市场。然而，退役动力电池尽管价格远低于新电池，但性能也大幅降低。因此梯次利用需要在低成本和性能衰减之间做出权衡。目前，梯次利用项目大多处于试点阶段，包括车企、公用事业公司、回收企业、储能系统集成商等产业链上的各个相关主体均在积极开展示范项目。

自 2008年起，国内外围绕电池性能评估、分选重组、电热安全管理开展了大量研究工作，并在退役电芯一致性评测、模块直接重组利用等方面取得突破，但仍面临容量衰退预测难、快速批量分选技术缺失和安全故障演变机理不清晰等问题。近年来，随着梯次利用示范规模逐渐增大及应用场景的多样化，上述问题叠加放大效应愈加突显，现有技术储备无法满足规模化工程应用的安全性和经济性要求。合理的筛选聚类是快速消纳大规模退役动力电池的有效手段，但电池种类不同、状态多样、工业化筛选方法缺失，不同应用场景下的筛选方法有待研究。

二、应用案例

1.项目概述

退役动力电池价值评估与梯次利用试点示范项目围绕电池系统全生命周期的价值利用，以电池为研究核心，开展相关产品的测试评价及验证，提升产品的利用价值，在电池测试评价体系建立、电池系统控制策略优化开发及HIL设计验证、电池梯次利用、大数据平台资源开发利用以及储能系统全生命周期研发测试平台等方面取得了一系列的成果，主要体现在： 1.梯次利用，针对退役电池，从失效点和安全等角度，开发了残值评估流程和方法，在短时间内对电池的残值进行评估，并进行了工程化应用；2.电池控制策略优化和HIL设计验证，在对电池热特性-膨胀-安全-寿命等多角度深入测评的基础上，挖掘电池特性，开发兼顾安全可靠、系统寿命延长和客户舒适感强的控制策略，并利用HIL测试验证平台进行策略的闭环验证；3.大数据平台资源利用开发，借助大数据平台，实现对产品在线实时监测和预警，在验证产品运行效果、发现产品设计缺陷的同时，提前预知问题、及时管控风险，实现对相关产品的远程监测、故障诊断、维护管理；4. 储能系统全生命周期研发测试平台，储能系统测试验证平台的搭建，为新研发产品的技术验证、售后相关问题的闭环验证以及梯次利用等方面的降本方案和可行性提供充分的技术支持。

2.主要效益

未来几年我国动力电池退役量将快速增加，2025年将超过90GWh。随着动力电池回收利用技术的推广应用，可直接降低电化学储能系统运行20%的度电成本，节省电动汽车的使用成本59%-79%，每年将创造约30亿元的直接经济效益和高达300亿元的间接经济效益。

三、技术要点

退役动力锂离子电池应用场景分类和重组一致性分选。首先，面向典型储能场景，在模型化的基础上估计电池的容量、功率状态，依据储能场景为电池各项技术指标分配权重，应用区间层次分析方法对退役电池的工况适用性进行计算，从而为电池推荐最佳的应用场景；针对梯次电池一致性随老化显著变差的特点，研究基于电池物性参数的电池全寿命一致性分选技术，包括分选所依据特征量的提取方法和基于分选特征的电池聚类/分类方法。

梯次电池储能系统电气拓扑研究。针对梯次电池不一致性研究电池均衡技术，针对梯次电池的高故障率研究电池故障重构技术，针对梯次电池多类型特点研究电池柔性功率分配技术，最终建立梯次电池储能系统异构兼容电气拓扑结构。

梯次电池储能系统电池管理系统优化。针对梯次电池模型参数随老化变化明显，严重影响状态估计精度的问题，在基于模型的电池状态估计框架下，研究全寿命高精度电池SOC、SOH估计方法。

梯次电池储能系统风冷热管理优化研究。研究风冷电池储能系统“电-热-流”多物理场耦合建模方法和电池热物性参数的有效提取方法，对梯次电池储能系统的电池排布、风冷热管理系统参数配置进行优化设计。

基于电滥用、热滥用机理建模的热失控风险多层级划分。研究电池内部诱发内短路的电化学机理建模技术和电池系统“电-热-流”多物理模型仿真的快速计算技术，对梯次电池由于电滥用和热滥用导致热失控的风险进行在线量化评估，从而形成多层级热失控安全告警机制。

梯次电池储能系统能量管理有效性和经济性工程验证。综合考虑梯次电池储能应用成本竞争力和运营周期内资金的时间价值，研究退役动力电池储能梯次利用的经济性评价方法。

四、应用前景

梯次电池若不能进行妥善的回收利用，将会在公共安全、环境污染、资源循环利用等方面产生严重问题，与国家大力发展电动汽车的初衷背道而驰。电动汽车要发展，就必须推动电池梯次利用技术的发展，建立健全废旧动力电池循环利用法律政策及技术标准体系。电动汽车淘汰下来的动力电池，其剩余的能量价值还可以被继续应用于其他领域，动力电池的梯次利用越来越被重视。

未来几年我国将在梯次利用动力电池的状态评估、分选重组、关键设备、示范运行等关键技术上实现重大突破，大幅提升我国在电动汽车、电池储能等多个领域的国际竞争力和话语权，有助于占领动力电池梯次利用的技术制高点，引导社会清洁可持续发展。同时，该技术在未来智能电网升级中具有广阔的市场应用前景，将为我国带来巨大的经济和社会效益。