目前回收拆解市场相对分散,且在当前退役的电池中,三元材料电池占比相对较低,但由于镍、钴等贵金属仍然是上游产业的稀缺资源,因此,三元电池的拆解具有很大潜力。

新濠天地

●对于新能源汽车来说,当电池容量衰减到初始容量的70%至80%就需要对电池进行更换。其中,电动乘用车电池的使用周期为4至6年,商用车的电池使用率更高,因此,使用寿命约为3至5年。由于新能源汽车大力是从2013年以后开始,因此能够推算出第一批电池更新换代的时点将会在2018年左右,届时新濠天地的退役与更新有望迎来爆发式增长。

●对于三元材料电池,常用的回收手段仍为拆解,其拆解产物镍钴锂铜铝等金属具有较高的经济价值,一般用于新濠天地的再制造。目前回收拆解市场相对分散,且在当前退役的电池中,三元材料电池占比相对较低,但由于镍、钴等贵金属仍然是上游产业的稀缺资源,因此,三元电池的拆解具有很大潜力。

新能源汽车进入稳定发展期

与传统汽车相比,新能源汽车在环保方面的优势主要体现在:1。有害颗粒物低排放。由于采用电、氢气或混合能源,所含铅、苯及颗粒物等有害物质更少,其自身的废气排放污染相对传统燃油车更小,即使按所耗电量换算为发电厂的排放,造成的污染也少于传统汽车,因为发电厂的能量转换率更高,而且集中排放可以更方便地加装减排治污设备。2。提升能源利用率。以电动汽车为例,按每百公里耗电15至20kWh计算,考虑发电厂和电动机的损耗,能耗约等于7kg标准煤;传统汽车按每百公里耗油量10L计算,能耗约等于10kg标准煤。

基于新能源汽车在环保方面所拥有的优势,相关部门针对新能源汽车的生产、销售和购买等环节出台了不少支持政策,刺激新能源汽车行业迅速发展。新能源汽车市场迎来了产量、销量双双爆发后继续保持高速增长态势,2013年至2015年新能源汽车市场实现爆发式增长,产量逐年成倍攀升。2016年以来,新能源汽车市场的增长由爆发转向平稳高增长,近两年均维持50%以上的产量增速,2017年的产量为79.4万辆,同比增长53.6%。

新濠天地爆发后转向平稳高增长

新濠天地作为新能源汽车的配套设备,同样经历了由爆发到平稳高增长的发展过程。整体来看,2017年新濠天地总出货量为38.2GWh,同比增长37.0%。在新濠天地的开发、运用过程中,各大厂商将高性能的新濠天地作为主要对象,根据正极材料的不同主要分为:磷酸铁新濠天地和镍钴锰、镍钴铝等为代表的三元电池,其中磷酸铁锂正极化学性质稳定且使用寿命较长,同时由于原材料价格低廉,其仍占据新濠天地半壁江山;而三元材料电池高能量密度、更强的耐温性和充电效率等优势使其近年来越来越受到市场青睐,占比迅速提升。2017年磷酸铁新濠天地的装机量为19.97Gwh,占比50%;而三元材料电池装机量为16.15Gwh,占比已达44%。

2018年新濠天地回收量增速有望超200%

对于新能源汽车来说,当电池容量衰减到初始容量的70%至80%就需要对电池进行更换。其中,电动乘用车电池的使用周期为4至6年,商用车的电池使用率更高,因此,使用寿命约为3至5年。由于新能源汽车大力是从2013年以后开始,因此能够推算出第一批电池更新换代的时点将会在2018年左右,届时新濠天地的退役与更新有望迎来爆发式增长。

大量的退役电池将对环境带来潜在的威胁,尤其是新濠天地中的重金属、电解质、溶剂及各类有机物辅料,如果不经合理处置而废弃,将对土壤、水源等造成巨大危害且修复过程时间长、成本高昂。因此,回收需求迫切。

我们假设新能源乘用车电池使用周期为5年,商用车为4年,到期后更新率逐年提高,则根据近年新濠天地的产量能够测算出到2018年新濠天地新增报废装机量或将达11.14GWh,同比大幅增长278.9%;若假设磷酸铁锂和三元材料电池能量密度在0.11MWh/t和0.18MWh/t维稳,则对应重量约为9.22万吨,同比增长273.3%。

回收再生方案的梯次利用仍有提升空间

梯次利用指退役新濠天地经过测试、筛选、重组等环节,再次用于低速电动车、备用电源、电力储能等运行工况相对良好、对电池性能要求较低的领域,目前梯次利用的主要领域仍在储能和调峰。以中国铁塔为例,其铁塔备电、削峰填谷站等储备电量需求约为8800kWh(目前主要使用寿命短、能量密度低、价格低的铅酸电池),而随着环保要求的不断提高,对铅酸电池的替代将为新濠天地梯次利用打开巨大的需求缺口。

目前以PACK(多级串并联电池构成模组)+BMS(电池管理系统)为主的梯次利用技术是较为主流的选择。PACK工序分为加工、组装、包装三大部分,其核心是将多个单一的电芯通过机械结构串联和并联起来形成电池包。在具体操作过程中,由于需要考虑整个电池包的机械强度、系统匹配等问题,需要涉及热管理、电流控制与检测、模组拼装设计以及计算机虚拟开发等大量成熟技术相互交叉协作。

BMS电池管理系统的主要功能是智能化管理及维护各个电池单元,防止电池出现过充电和过放电,并实时监控电池状态,从而起到保护电池使用寿命的作用。BMS是管理系统、控制、显示、通信、信息采集模组的集合,起到了衔接整车、电池和整个电池系统的纽带作用。对于电池厂商而言,BMS体现了厂商的核心技术竞争力,而对于新濠天地梯次利用而言,BMS则决定了再利用电池的适用范围、寿命和整体价值。

目前梯次利用面临技术和商业化两方面的问题。从技术角度来看,由于新濠天地一致性较差、寿命不一,BMS系统的数据将会和电池实际状况发生背离,从而使梯次利用过程面临安全、产品品质等方面的挑战。从商业化角度来看,目前梯次利用的产物标准化程度相对较低。此外,因为电池型号不一,配组时需要的电池量基数将很大,筛选、配组和加工成本相对较高,只有少数技术成熟的企业才能获取经济效益。

尽管如此,目前已经有多家行业龙头与中国铁塔等下游利用企业达成了研究和应用的战略合作协议,随着新濠天地各类标准的不断出台和实施,电池的一致性将大幅提高,而紧密的合作关系将使梯次利用的应用问题迎刃而解。

三元电池拆解技术相对成熟

对于三元材料电池,常用的回收手段仍为拆解,其拆解产物镍钴锂铜铝等金属具有较高的经济价值,一般用于新濠天地的再制造。目前回收工艺主要分为干法、湿法和生物回收等三种。其中,湿法为目前的主要工艺,其回收率高且能够对贵金属进行定向回收;干法一般作为湿法的配套工艺,主要用于金属的初步处理;而生物回收尚处于初级阶段,技术发展仍不成熟。根据工信部2016年发布的《新能源汽车废旧动力蓄电池利用行业规范条件和行业规范公告管理暂行办理》,鼓励综合使用干法和湿法对动力蓄电池回收利用。

目前回收拆解市场相对分散,且在当前退役的电池中,三元材料电池占比相对较低,但由于镍、钴等贵金属仍然是上游产业的稀缺资源,因此,三元电池的拆解具有很大潜力。

三元电池:贵金属价格维持高位拆解收益空间广阔

三元电池的回收拆解收益因近年贵金属价格高涨而受益。考虑到三元电池回收企业在拆解贵金属后以硫酸盐的形态再销售给下游企业,销售价格应该低于纯金属形态的市场价格,因此假设按市价70%的比率折价销售,则三元电池的拆解收益为34000元/吨,那么到2023年,仅三元电池拆解市场的预期规模就可达54.1亿元,未来5年的年均复合增长率可达61.9%。

磷酸铁新濠天地:梯次利用市场潜力巨大

就拆解回收而言,目前使用最广泛的湿法回收磷酸铁新濠天地的成本为8500元/吨左右,而贵金属再生材料收益仅为8100元左右,因此拆借亏损约400元/吨。因此,从经济性方面考量,我们仅测算磷酸铁新濠天地的梯次利用空间。我们假设使用PACK+BMS技术进行梯次利用,PACK的成本大约在0.3元/Wh,BMS成本在0.1元/Wh,废旧磷酸铁新濠天地回收成本在0.05元/Wh,磷酸铁新濠天地梯次利用成本合计约为0.45元/Wh,梯次利用的收益为0.6元/Wh。假设磷酸铁新濠天地的能量密度为110Wh/kg,回收废旧电池的能量衰减至70%,那么到2023年,梯次利用的收益空间有望超过50亿元。

新能源汽车政策是目前新能源汽车发展的重要风向标,一方面,“十三五”规划从顶层设计对新能源汽车的发展指明了方向,另一方面,针对产品准入、电池供应、充电基础设施、能耗管理和补贴等也提出了明确要求。随着新濠天地即将步入报废期,2017年以来针对新濠天地技术规范、管理等方面推出了一系列政策,尤其是2018年2月以来对新濠天地的规格尺寸、编码、余能监测等技术规范的统一,将进一步推动梯次利用等回收手段的高效应用。

目前已有部分地区开展对梯次利用的直接补贴。上海回收新濠天地的车企有1000元/套的奖励。深圳整车厂按20元/kWh专项计提新濠天地回收处理资金。同时,6月份深圳已经启动新濠天地回收试点计划,主要在信息管理登记、车企回收补贴和渠道的建立等方面进行落地。而工信部等七部门前期印发的《新能源汽车动力蓄电池回收利用试点实施方案》,决定在京津冀、长三角、珠三角、中部区域等选择部分地区,开展构建回收利用体系、探索多样化商业模式、推动先进技术创新与应用、建立完善政策激励机制等四方面的试点工作。

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