论文标题：Repurposing EV Batteries for Storing Solar Energy

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.09.002

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中国工程院院刊《Engineering》发表了一篇由北京大学、东京大学、香港理工大学研究团队撰写的观点述评，题为“Repurposing EV Batteries for Storing Solar Energy”（电动汽车电池二次利用担当城市太阳能存储新角色），揭示了电动汽车退役电池在太阳能存储领域的巨大潜力，为解决太阳能存储难题提供了创新思路。

在应对全球气候变化挑战中，碳中和已成为全球重要目标，太阳能作为关键可再生能源，对削减化石燃料碳排放作用显著。2022 年全球年光伏发电量达到 1300 TW•h 且呈快速扩张趋势，但 “仅光伏” 太阳能系统脱碳仍面临挑战，高效太阳能存储成为关键。与此同时，全球电动汽车普及带来大量退役电池，这些电池虽不再满足电动汽车使用标准，却有望成为静态能源存储的理想解决方案。

图 1. 重新利用电动汽车电池来储存太阳能的方案。

从全球电动汽车市场来看，以电动汽车取代传统燃油车的趋势不可阻挡。2021 年全球电动汽车销量为 460 万辆，到 2022 年激增至 730 万辆，比 2020 年增长了三倍。麦肯锡预测，到 2040 年欧洲 70% 的车辆将由电驱动。这意味着未来将有大量可供二次利用的电动汽车退役电池涌入市场。

研究团队指出，电动汽车退役电池用于太阳能存储具有巨大的全球潜力。通常电动汽车制造商提供的电池保修期平均为 8 年，之后电池仍保留约 70% 的原始可用容量。麦肯锡估算，全球可二次利用锂离子电池的容量可能超过 200 GW•h 。若有适当市场结构和政策支持，其存储容量将十分可观。

为探究这一潜力，研究团队进行了模拟估算。估算时间为 2021 - 2050 年，重点关注太阳能光伏面板预计安装容量和二次利用电动汽车电池存储太阳能的潜力。模拟结果显示，在光伏发达的国家和地区差异明显。中国、欧盟和德国的累计可二次利用电池可在 2035 - 2040 年完全存储太阳能光伏发电量；意大利和美国预计在 2040 年之后；英国则率先在 2030 年实现。但在澳大利亚、印度和日本，因太阳能光伏面板数量激增超过电动汽车销量增长，预计光伏容量百分比保持在 20% 以下。

在太阳能日存储量方面，中国预计到 2036 年日存储量将达到 4000 GW•h，到 2050 年接近 6500 GW•h，在总储能量方面占据主导地位；美国和欧盟预计到 2050 年约为 2000 GW•h，约为中国的三分之一；以德国和韩国为代表的其他国家预计到 2050 年不到 500 GW•h 。

不过，要实现电动汽车电池重新利用于太阳能存储，仍需克服诸多障碍。技术上，不同制造商采用不同电池技术协议，电池材料、框架和容量多样，给大规模翻新带来挑战，需建立标准化协议；测试框架上，缺乏评估二次利用电池性能退化程度的标准化框架；安全方面，电池起火事故的潜在风险凸显了安全协议和管理系统的重要性；经济层面，新电池成本下降可能掩盖旧电池价格优势，需全面评估经济价值；市场监管和立法上，多数国家在电动汽车电池重复使用和翻新方面存在空白，阻碍市场可持续发展。

尽管挑战重重，但电动汽车电池二次利用担当城市太阳能存储新角色这一创新理念已展现出巨大潜力。随着相关技术的突破、政策法规的完善，有望在未来为太阳能存储提供经济、环保且高效的解决方案，助力全球碳中和目标的实现。我们期待这一领域未来能有更多积极进展，为可持续能源发展开辟新路径。

文章信息：

Repurposing EV Batteries for Storing Solar Energy

电动汽车电池再生担当城市太阳能储存新角色

作者：

陈瑾瑜, 张浩然, 赵鹏军, 陈智恒, 严晋跃

引用：

Jinyu Chen, Haoran Zhang, Pengjun Zhao, Zhiheng Chen, Jinyue Yan. Repurposing EV Batteries for Storing Solar Energy. Engineering, 2023, 29(10): 45–49 https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.09.002

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开放获取全文

https://www.engineering.org.cn/engi/EN/10.1016/j.eng.2023.09.002

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