近日，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所能源戰(zhàn)略與碳資產(chǎn)研究中心蔡國(guó)田研究員、陳磊副研究員團(tuán)隊(duì)在退役家用電動(dòng)汽車電池的全生命周期管理和政策優(yōu)化研究方面取得突破。

隨著我國(guó)家用電動(dòng)汽車的快速普及，大量動(dòng)力電池將在未來(lái)10-20年內(nèi)集中退役，這將給資源環(huán)境、能源體系和產(chǎn)業(yè)政策產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。針對(duì)目前電池退役過(guò)程中存在的區(qū)域發(fā)展差異明顯、電池梯次利用匹配不足等問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了“省域時(shí)空—梯次適配—退役演化”的綜合分析框架，為我國(guó)動(dòng)力電池循環(huán)經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展提供支撐。

圖1：中國(guó)家用新能源汽車動(dòng)力電池管理研究框架：基于情景的梯次利用、儲(chǔ)能潛力與退役回收優(yōu)化路徑評(píng)估

首先，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)全生命周期建模方法，系統(tǒng)分析了電動(dòng)汽車與電池退役生命周期的差異，分別研究了整車退役、電池提前更換和電池二次退役的情景，精確預(yù)測(cè)各省電池的退役時(shí)間節(jié)點(diǎn)和規(guī)模，為區(qū)域回收基地布局提供數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)，該研究還綜合考慮磷酸鐵鋰、高鎳三元、固態(tài)電池等不同類型電池的發(fā)展趨勢(shì)，分析了電動(dòng)化路徑不同情景下的電池退役節(jié)奏，明確了對(duì)回收體系的不同影響。

圖2：在不同區(qū)域擴(kuò)散情景下動(dòng)力電池儲(chǔ)能適配性的評(píng)估

其次，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了退役電池供應(yīng)與儲(chǔ)能需求的匹配模型，綜合評(píng)估了區(qū)域光伏裝機(jī)量、電網(wǎng)調(diào)峰需求以及儲(chǔ)能政策，提出了“電池適配度”指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，北京、廣東等地區(qū)存在退役電池資源過(guò)剩的風(fēng)險(xiǎn)，而西北等地區(qū)則面臨電池資源不足的問(wèn)題，建議推進(jìn)跨區(qū)域的梯次電池再分配機(jī)制。此外，通過(guò)模擬多種政策路徑和區(qū)域擴(kuò)散策略，驗(yàn)證了因地制宜的政策措施明顯優(yōu)于統(tǒng)一政策，并提出了區(qū)域性調(diào)控建議。

圖3：中國(guó)動(dòng)力電池梯次利用與回收情景分析

最后，研究構(gòu)建了綜合成本效益分析模型，考慮了電池的梯次利用壽命、殘余價(jià)值、回收材料價(jià)格和區(qū)域政策補(bǔ)貼，動(dòng)態(tài)分析了不同地區(qū)電池退役至回收過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效益變化。結(jié)果表明，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)前期回報(bào)較快但后期趨穩(wěn)，西部地區(qū)在后期具有較大的經(jīng)濟(jì)潛力。團(tuán)隊(duì)還分析了不同類型電池的經(jīng)濟(jì)表現(xiàn)，提出了分類激勵(lì)政策，建議政府根據(jù)電池類型和區(qū)域經(jīng)濟(jì)特征實(shí)施差異化的補(bǔ)貼與市場(chǎng)引導(dǎo)政策。

本研究不僅為我國(guó)建立退役動(dòng)力電池資源高效利用體系提供了科學(xué)依據(jù)，也為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)與構(gòu)建電池循環(huán)經(jīng)濟(jì)提供了政策參考。

該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金、教育部人文社科項(xiàng)目及廣州市基礎(chǔ)研究基金的資助。研究成果以From Wastes to Resources: The Future of Residential EV Batteries in China through Cascade Utilization,?Recycling,?and Energy Storage為題，發(fā)表于國(guó)際期刊Waste Management。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956053X25004192