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新能源汽车动力电池回收利用模式分析

2018-06-05张大成

汽车维护与修理 2018年21期
关键词:动力电池电池新能源

张大成,王 俊

动力电池生产、回收、利用产业链如图1所示。在整个动力电池循环利用全生命周期(图2)中,动力电池再利用是指介于新能源汽车和动力电池资源化的中间环节,通过对汽车使用后的动力电池进行拆解、检测和分类后的二次使用,实现动力电池梯次利用,从而降低动力电池30%~60%的成本。一般来说,新能源汽车对动力电池报废的标准是电池容量低于80%,如果剩余容量还在70%~80%的动力电池直接进行资源化回收是极大的浪费,因此,做好动力电池再利用对动力电池成本的降低尤为重要。

图1 动力电池产业链

图2 动力电池循环利用全生命周期

1 新能源汽车动力电池回收利用商业模式

动力电池再利用终端主要瞄准ICT(Information and Communication Technology,即信息和通信技术,是电信服务、信息服务、IT 服务及应用的有机结合)领域,家庭、店铺、建筑物储能,新能源分布式发电,防灾据点,通讯基站,微型电动车和电动摩托车应用等领域(图3)。在这些领域应用对能量密度的要求相对较低,但是对循环寿命和价格要求相对较为苛刻,考虑电池回收、转换及运输等多重成本,车用废旧动力电池实际的回收价值只有新电池成本的10%左右,在价格上可以满足要求,但是循环寿命的验证还需要在电池设计时予以考虑,保证再利用环节的寿命要求。

图3 动力电池梯次利用的目标市场

如图4所示,动力电池回收利用商业模式需要建立多方面的合作机制。首先需要通过推行回收责任制建立回收利用网络,保证再利用电池来源。其次,动力电池回收提供商必须与上下游建立紧密联系。动力电池回收利用商业模式主要有电池生产商为主体的动力电池回收利用模式(图5)和第三方为主体的动力电池回收利用模式(图6),由于动力电池再利用的核心主要包括电池回收、电池评价和二次再装配利用等环节(图7),动力电池再回收和新能源汽车运营中的电池运营商密切相关,因此动力电池回收模式最佳方式是由运营商、汽车厂和电池企业合资建立电池服务模块,承担动力电池的再利用业务,对再装配电池可以考虑通过电池租赁或零售等方式应用在终端客户上。

图4 动力电池回收利用商业模式

图5 电池生产商为主体的动力电池回收利用模式

图6 第三方为主体的动力电池回收利用模式

2 国外动力电池回收再利用案例分析

动力电池梯次利用难题普遍存在于大力推广新能源汽车的国家,其共同的特点就是前瞻性的考量,从产业链的整体角度对可能遇到的难题提前进行了筹划及解决,其中日本、美国、德国在梯次利用、资源回收方面的商业化、无害化方面进行了有效的探索,并已经取得不少成功的案例。譬如,MonotaRO提供的电动工具用充电电池循环再利用服务,其回收电动工具使用过的充电电池,重装后向用户配送,与购买新电池相比,能够以便宜约30%的价格循环再利用;日本伊藤忠商事和伊藤忠都市开发有限公司2010年1月就开始销售配备了蓄电池的公寓;日产汽车公司和住友集团合资2010年9月成立4R Energy公司,从事电动汽车废旧动力电池的再利用;美国杜克能源和日本伊藤忠商事2010年11月开始对电量不足80%的电动汽车动力电池进行再利用测试,将废旧动力电池用于辅助家庭供电、储蓄可再生电源并为电动汽车提供快速充电;通用汽车公司与瑞士的ABB公司2012年11月开发电动汽车动力电池再利用技术;2013年4月,东芝公司作为日本环境省受托方将在东京都港区实施关于电动巴士运行和动力电池再利用的的实证研究,研究把输出功率降低的电动汽车动力电池再利用作定置式电池的技术,解决报废动力电池的问题;等等。下面笔者介绍几个成功且有价值、可供我国借鉴的动力电池回收再利用案例。

图7 动力电池再利用的核心

2.1 日本:企业牵头建立退役动力锂电池回收利用体系

日本非常重视动力电池的回收利用,未雨绸缪,早在电动汽车推广之前,就已经考虑了动力电池的梯级利用问题。日本政府明确生产商为电池回收的责任主体,并对生产商给予一定的补贴,以提高回收积极性,可见日本是电池生产者回收制绝对的先行者,电池回收体系的建设以企业为主导,拆解回收与梯次利用均已实现商业化运行。1994年,日本的电池生厂商开始实施回收电池计划,在零售商、汽车经销商、加油站的服务网络面向消费者回收废旧锂电池,回收路径和销售路径相反,是“生产者回收制度”的初期实践。日本健全的循环经济发展法律体系,为报废动力电池的回收利用提供了良好规范。2000年起,日本政府便开始倡导“电池生产-销售-回收-再生处理”的回收利用体系(图8),规定生厂商应对镍氢和锂电池的回收负责;电池回收后运回电池生产企业处理,政府给予电池生产企业相应的补助,以提高企业回收的积极性。日本政府非常早地开始践行“生产者责任延伸制度”(EPR,Extended Producer Responsibilit),因此其在新能源汽车市场拓宽伊始已经布局了动力电池合理回收利用体系,包括日产和住友合资的4R Energy能源公司、SHARP、NEC等企业在内的多家日本公司,都在进行将退役动力电池用来组建用于太阳能发电、风力发电的蓄电系统的研发和应用。以日产汽车“聆风”上市前和住友集团合资成立的4R Energy公司为例,其主要从事电动汽车废弃电池的再利用,主营业务就是电动汽车锂电池的二次利用,由于电动汽车使用10年之后,其动力电池仍能保持最初容量的70%,4R Energy公司使用这些废旧动力电池建立储能电站,例如其使用24块聆风电池构建的大型储能设备(图9)的总容量达到400 kWh,输出功率达到250 kW,这样在日本和美国销售或租赁的日产聆风汽车的报废电池通过再加工和再销售即可作为住宅(图10)和商用的储能设施。4R Energy公司目前已经开发了标称功率分别为12 kW、24 kW、48 kW、72 kW、96 kW的家用和商用储能设备。储能设施并非用于停电应急,而是用于削减建筑的峰值用电量。储能设施在用电低谷、电价较低时为电池充电,在用电高峰时对用电单位放电,削减其从公共电网获得的电源供应。这一设施一方面为用电单位节省了电费开支,另一方面为电网减轻了用电高峰时的压力,是一个双赢的解决方案。除了废旧电池外,如何最大化电动汽车的利用率,也是日产正在考虑的问题。图11所示为日产先进技术研发中心地下车库的可以给建筑物充电的充电桩,表面上看这几个充电桩和普通的快速充电桩没有什么不同,其实它与传统的快速充电桩也并无太大区别,不同之处在于它们能将充电过程反过来,除了能给电动车充电之外,还可以反过来用电动汽车的电池给建筑物提供电力,这样在车辆闲置时,便能利用电动汽车电池来平衡建筑物的用电量(图12),使电动汽车电池的利用率最大化,且能够设定单一车辆的充放电水平,保证用车时有足够的续航里程。

图8 4R Energy公司业务模式

图9 4R Energy公司使用24块聆风电池构建的储能设备

图10 储电系统在家庭住宅中的应用

图11 可以给建筑物充电的充电桩

图12 利用电动汽车电池来平衡建筑物的用电量

此外,日本的企业非常积极参与电池回收活动。2011年,日本丰田汽车公司与住友金属合作,借助住友金属世界一流的高纯度提取技术,丰田汽车公司实现了混合动力车动力电池中镍的多次利用,该项业务可回收电池组中50%的镍。同时,丰田化学工程和住友金属矿山配置了每年可回收相当于1万辆混合动力车电池用量的专用生产线。2012年,本田汽车公司与日本重化学工业公司合作,配置了一条可以回收80%稀土金属的生产线,以用于制造新镍氢电池,在此之前,混合动力车电池中回收的镍只能用来生产不锈钢。随着高精度镍提取及分离技术的发展,现在回收的镍可以用来生产新电池。丰田汽车公司已经将镍回收利用技术推广到其海外工厂。夏普公司开发的智能功率调节器,可使车载动力电池用于家庭电源管理。此外,美国 EnerDel 公司和日本伊藤忠商社合作在部分新建公寓中推广二次利用的动力电池。

2.2 美国:以市场调节为主,辅以环境保护标准进行管理性约束

美国废旧电池等再生资源的回收利用管理以市场调节为主,辅以环境保护标准进行管理性约束。美国主要的非营利电池回收组织如美国可充电电池回收公司(RBRC)和美国便携式可充电电池协会(PRBA)等则致力于向公众宣传教育,引导公众积极配合废旧电池回收,是美国市场上进行电池回收工作的主力军,致力于用市场化的手段推动电池回收市场的良性发展。美国政府则处于辅助型管理角色,不采取直接干预,更多的是采取例如征收附加环境费的方式,在消费者购买电池时收取一定数额的手续费,同时电池生产企业出资一部分回收费,作为报废电池回收的资金支持。由于美国具有强大的科研能力和人才资源,其在动力电池经济效益、技术及商业可行性分析等方面都具有较大先发优势,因此美国的相关示范项目及商业运作是最完善和最成功的。

考虑到未来电动汽车的强劲发展趋势,将报废的动力电池按照电池容量的不同,被利用在储能或相关的供电基站及路灯、低速电动车上,最后才会进入回收体系是一种较为合理的做法,这个便是业内所称的动力电池的梯次利用。美国对动力电池梯次利用研究较为全面,2010年美国国家可再生能源实验室(NREL)便领衔电池梯次利用研究,对于锂电池梯次利用方面有较为完善的估测,在动力电池经济效益、技术及商业可行性分析、梯次利用(如剩余电量的模型估测、在光伏发电系统中的应用场景、经济效益等)等方面都进行了系统的研究,其研究成果是行业中较先进的。加州大学戴维斯分校的混合电动汽车研究中心在2010年就开展了动力电池的二次利用和价值分析等方面的研究,研究内容包括4个~5个电池二次利用领域对电池性能的具体要求、用于家庭储能系统(HESA)的产品研发,以及评价电池整体价值(电动汽车和二次利用领域的价值之和)的方法体系。研究所用电池包括磷酸铁锂、钛酸锂和三元体系3种回收动力电池模块,并用新电池作为对比。通过对电池整体价值的评估,提出最优化的设计和应用方案,以及动力锂电池最优寿命价值的评价方法,包括电池的分选、测试、评估和证实等过程。

在商业方面,2011年开始,通用汽车公司与瑞典ABB集团便开展了退役动力电池在智能电网的二次利用,如用于平抑风电、光伏波动。2012年他们便合作试验如何利用雪佛兰Volt(沃蓝达)车的电池组采集电能回馈电网,并最终实现家用和商用供电。他们将5组使用过的雪佛兰Volt(沃蓝达)车动力电池、充电变压器、计量仪等重新整合入一个模块化装置(图13),其输出的电力可以支持3个~5个美国普通家庭2 h的电力供应,这凸显了电动汽车动力电池的巨大可循环利用的价值。通用汽车公司蓄电池生命周期管理部高级经理Pablo Valencia表示:“通用汽车公司的电池研发覆盖其整个生命周期,其中包括电池的二次利用。大多数情况下,电动汽车蓄电池在报废时只耗费30%甚至更少的使用寿命,还有相当一部分的使用寿命在回收前可继续利用,例如为建筑物供电。”除了供普通家庭几天的用电量之外,这些废旧电池组合还可以为小区供电,比如在晚上电费较低、用电物较少时进行充电,然后在冬天的晚上或夏天的午后等电力高需求期进行供电。未来,类似应用将能实现为一些家庭及小型商用楼在停电时提供备用电能,在电价优惠时段储存电能供高峰时段使用,或弥补太阳能、风能或其他可再生能源发电中的缺口,结合配电系统变频调节,这些功能今后将用于降低用户用电成本并改善配电质量(这些应用被称为“社区储能”)。ABB-通用汽车沃蓝达电池系统是全球第一个将汽车动力电池应用于家用或其他商用建筑后备电源的一项创新。但该项目有一个不足之处:电池组合提供的电量仅能满足1天~2天的电力需求,1个~2个星期或更长的时间里,或者遇到自然突发灾害时则派不上用场。比如前段时间最强飓风“佛罗伦萨”袭击美国东海岸时,大多数城市居民遭受了飓风袭击后,7天~10天内都用不上电,在这种情况下,这类电池组合提供的电量只能是杯水车薪。

图13 通用汽车公司与瑞士的ABB公司使用动力电池重新整合的模块化装置

除此之外,美国 EnerDel 公司、美国杜克能源等都在开展梯次利用动力电池在家庭能源管理的商业化运用。2015年特斯拉(Tesla)发布的Powerwall(图14)就瞄准新能源家用储能市场。Powerwall是一款家用电池,它不仅可以给Tesla汽车供电,而且可以供给整个家庭用电,包括电视、空调、电灯等。Powerwall配合电力使用可以对用电进行调节,可在非用电高峰期(用电低谷)时充电,等到用电高峰期时再向用户家中供电。更重要的是,Powerwall还可以让使用者们存储太阳能面板转化的电能,夜晚或阴雨天再向用户家中供电。其主打日常使用的7度电的Powerwall的售价为3 000美元,而主打备用电池的10度电的Powerwall的售价则为3 500美元,Powerwall自推出以来就处于脱销状态。2016年10月特斯拉在旧金山湾区发布了其与太阳能面板安装商SolarCity合作的第一款产品,其中包含了第二代Powerwall家用电池。

图14 特斯拉(Tesla)发布的Powerwall

澳大利亚南部的太阳能和风能几乎占据发电总量的40%左右。2016年9月30日,一场50年不遇的极端恶劣天气袭击了澳大利亚中南部,严重损毁了电网设施,直接导致全澳洲停电长达50 h,170万居民受到影响。因此澳大利亚用电要“看天吃饭”,在恶劣天气下,全澳洲会出现电力短缺、供电中断的情况。为了防止再次出现类似事故,澳大利亚政府决定重新建立一套新的电网储能系统。最终特斯拉Powerpack系统与法国可再生能源公司Neoen一起合作,在南澳大利亚地区建设总计100 GW/129 GWh的世界上最大的锂离子电池储能系统,特斯拉Powerpack系统(图15)使用霍恩斯代尔风电场生产的可再生能源进行充电,并在高峰时段供应,帮助南澳的电力基础设施保持稳定运行,这是锂电池储能市场商业化应用的有益尝试。这一电网级储能项目有助于解决电力中断问题、缩短供电中断时间、有效应对夏季负荷高峰,从而保障南澳电力基础设施的有效运行,为3万余户家庭提供充足的电力——这意味着几乎所有受停电影响的家庭都能得到供电保障。

图15 特斯拉Powerpack系统

2.3 德国:建立生产者责任延伸制度

1998年,德国出台了关于电池生产和回收的条例,该条例规定,零售商必须免费回收电池,生产商必须从零售商和城市垃圾回收点免费接收废电池,这标志着生产者责任延伸制度在德国的最终确立。欧盟废弃物框架指令(2008/98/EC)和电池回收指令(2006/66/EC)是德国电池回收法规的立法依据。回收法规要求电池产业链上的生产商、销售商、回收商和消费者均负有对应的回收责任和义务,比如电池生产商必须在政府登记,承担主要回收责任,销售商要配合电池生产商组织电池回收工作,必须向消费者介绍免费回收电池的地点,而终端消费者有义务将废旧电池交付给指定回收网络。目前,德国已经通过生产者责任延伸制度的落实建立了较为完善的电池回收利用制度。此外,德国环境部还资助动力电池回收利用项目,对废旧动力电池进行资源化利用研究。德国利用基金和押金制度,已建立便携式电池和铅酸电池的回收利用体系,且运行良好。德国的便携式回收体系是欧洲最大的便携式电池回收组织,其成员主要包括电池生产商和经销商。电池回收点覆盖超市、商场、城市和乡村,通过3种安全标记分类收集电池,以便在运输和存储过程中采取不同的安全策略,其中,绿色箱子收集普通电池,黄色箱子收集高能电池(500 g以上的锂电池),红色箱子收集受损高能电池。目前,德国通过政策的完善和回收利用项目的支持等多管齐下,落实了生产者责任延伸制度,建立了较为完善的电池回收利用,逐步解决了电池回收利用的难题。

在动力电池回收利用的商业化进展方面,基于生产者延伸责任制的原则,宝马、大众等汽车公司都致力于动力电池的回收利用研究。2015年,博世集团、宝马和瓦滕福公司便就动力电池回收利用展开合作,利用宝马的 ActiveE和i3纯电动汽车报废的电池建造了2 MW/2 MWh的大型光伏电站储能系统,充分利用博世的储能电池建造和维护经验及先进的电池管理算法,提高梯次利用的电池能够拥有尽量长的综合寿命,该系统由瓦滕福公司负责运行和维护,项目建在德国柏林。

除此之外,通用电气公司(GE)在柏林建立混合电站,其中就运用了退役锂电池来调节工厂的峰谷用电,优化用电结构。早在2010年,TUV南德意志集团受Germany Federal Institute for Building的委托,参与电动汽车电池阶梯利用的研究项目,在德国柏林建立储能应用示范工程,并得到德国能源与气候研究机构的资金支持。

3 基于生产者责任延伸制度(EPR)我国动力电池回收利用模式的构建

随着新能源汽车的逐步产业化和规模化,作为新能源汽车最关键组件的动力电池将在未来几年逐渐进入批量报废阶段,由此带来的新能源汽车产业发展与环境、资源之间的矛盾将越来越突出。动力电池能否得到有效回收利用,不仅直接影响新能源汽车产业的可持续发展,也会影响国家节能减排、“美丽中国”建设等战略的实现。如何避免新能源汽车动力电池重蹈铅酸蓄电池及其他小型电池无序回收利用的覆辙?亟需建立起一个新能源汽车废旧动力电池回收、运输、存储、拆解、资源化利用的完善系统。在构建相关模式之前,需要对限制产业发展的瓶颈进行深入探究,因为这正是模式设计时所需解决的关键问题所在。

3.1 新能源汽车动力电池回收利用产业发展面临的瓶颈分析

由于我国新能源汽车现仍处于示范运营阶段,私人购买新能源汽车数量有限,并未出现动力电池大规模报废的情况,因此国内尚未形成商业化的动力电池回收利用体系。但结合我国废旧资源再生利用产业发展的经验和教训,可以发现,回收是对废旧资源循环利用的中心环节,也是最困难的环节之一。只有把可循环利用的废旧资源通过一定的回收渠道集中,才能进行集中拆解与处理,从而全面控制环境污染;同时,较高的回收效率和一定的回收规模是保障资源化利用企业原料供应的关键,这将直接决定资源化利用企业处理规模的扩大和处理技术的提高,影响相关产业是否能实现产业化、规模化发展。但当前我国废旧资源再生的一个关键问题是在全国各省市、地区尚未形成一个较为完整、规范的回收体系。以电子废弃物为例,有调查表明:各地区基本上都有自发形成的电子废弃物回收网络,但回收过程不规范,最终用户手中的电子废弃物90%以上是由不可控制的个体和民营机构收购。这些废旧电子电器产品一部分进入不规范的小型处理企业,以污染环境的方式资源再生,还有相当一部分经过简单的翻新或维修后进入二手市场;而规范经营的回收处理企业却常常面临“无米下炊”的窘境。因此,尽管我国新能源汽车动力电池因未进入集中报废期而暂时未出现相关问题,但从其他废旧资源回收利用行业发展的现状来看,如不提前对动力电池的回收利用体系进行系统建设,极有可能出现回收过程不规范、回收规模有限、资源化利用企业原料供应不足等制约产业可持续发展的严重问题。而回收利用体系设计的关键,就是要解决“回收”这一瓶颈问题。

3.2 新能源汽车动力电池回收利用模式的前提:生产者责任延伸(EPR)制度

为从源头控制废物的增长,促进废物资源的循环利用,减少废物给环境和人类健康带来的严重危害,以欧盟为代表的许多国家和地区在废弃物管理,特别是电子废弃物的管理中引入了生产者责任延伸(Extended Producer Responsibility,简称EPR)制度。这是“污染者付费原则”的深化和延伸,其中心思想是指将原始设备生产者(Original Equipment Manufacturing,简称OEM)对于产品的环境责任扩展到产品生命周期的所有阶段,尤其是产品的回收、再利用和最终处置阶段。国外的实践表明,这一制度的实施确实对提高回收数量,促进生产商开展环境友好设计等方面起到了积极的作用。

尽管目前我国关于新能源汽车动力电池回收利用的法律法规基本空白,缺乏相关管理制度,但从我国近年来已经颁布的一系列法律法规来看(表1),对于包括废旧汽车动力电池在内的电子废弃物的回收再利用问题,国家的政策导向是倾向于改变传统的社会化回收模式,向生产者责任延伸制转变。特别是,2017年1月,国务院印发的《生产者责任延伸制度推行方案》中,明确了电池回收责任归生产者所有,要求电动汽车及动力电池生产企业建立废旧电池回收网络,利用售后服务网络回收废旧电池,统计并发布回收信息,确保废旧电池规范回收利用和安全处置。2018年2月,工信部等7部委发布的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》明确规定:落实生产者责任延伸制度,汽车生产企业承担动力蓄电池回收的主体责任,相关企业在动力蓄电池回收利用各环节履行相应责任,保障动力蓄电池的有效利用和环保处置;汽车生产企业应建立动力蓄电池回收渠道,负责回收新能源汽车使用及报废后产生的废旧动力蓄电池。明确了动力电池回收利用管理范围、相关方责任与要求、监控措施等内容,并提出构建动力电池回收利用溯源管理体系,加强对动力电池综合利用企业的规范监管。2018年7月,工信部发布《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》明确了动力电池回收利用溯源管理思路和实施程序。

由此可见,在新能源汽车动力电池的回收利用问题上,国家也沿循对一般电子废弃物、报废铅酸蓄电池回收处置的类似管理思路,开始逐步推动并落实“生产者责任延伸制度”,提高新能源汽车动力电池回收处理的门槛,逐步进入由指定企业进行定向处理的阶段。在此背景下,可以预见,对新能源汽车动力电池进行回收和资源化利用,将成为新能源汽车生产企业或动力电池生产企业不可回避的重要责任。

3.3 EPR下我国新能源汽车动力电池回收利用模式的设计

参考美国、日本等发达国家废旧电池、新能源汽车动力电池回收再利用的成功模式,并结合中国的实际情况,以新能源汽车动力电池回收及再利用产业中的物质流向为线索,构建了基于生产者责任延伸制(EPR)的新能源汽车动力电池回收利用模式(图16),提出保障该模式运行的支撑性政策,以期为相关部门提供决策参考。该回收利用模式在运行中所涉及的各个环节如下。

表1 我国各项政策法规对“生产者责任延伸制度”的强调

续表1

图16 基于生产者责任延伸制(EPR)的新能源汽车动力电池回收利用模式

(1)新能源汽车动力电池生产制造企业(以下简称“制造企业”)生产的电池销售给新能源汽车整车制造企业及汽车维修店、电池经销商等机构。

(2)新能源汽车整车制造企业将带有动力电池新能源汽车销售给消费者。

(3)消费者在使用新能源汽车的过程中,动力电池失效报废,通过4S店、汽车维修店或电池经销商更换新电池,4S店、汽车维修店及电池经销商收集报废动力电池。

(4)动力汽车达到报废标准,消费者将报废汽车送至报废汽车回收拆解企业,报废汽车回收拆解企业收集报废动力电池。

(5)报废汽车回收拆解企业、4S店、汽车维修店及电池经销商收集一定规模的废旧动力电池后,通知制造企业进行终极回收。

(6)制造企业通知专业运输公司,专业运输公司将各回收点收集的废旧动力电池集中运输至制造企业设立的拆解工厂。

(7)拆解工厂对成规模的废旧动力电池进行专业化、科学拆解,将电池组拆解为电池、金属、树脂等不同类型的废旧资源。

(8)拆解工厂与资源化利用企业进行废旧资源的交易。

(9)各资源化利用企业对废旧资源进行高效、环保的资源循环利用,加工成再生产品。

(10)资源化利用企业将再生镍、钴等产品出售给制造企业,成为制造企业生产电池的原材料。

图16所示的新能源汽车动力电池回收利用模式中,有以下2个需要解释的关键点。

3.3.1 回收模式的选择及回收网络的确定

Savas kan等指出,在由零售商销售产品的情形下将产品回收分为3种模式:制造商直接从顾客手中收集废旧产品;通过零售商从顾客手中收集废旧产品;通过第三方回收公司从顾客手中收集废旧产品。Spicer和Johnson也认为,为了执行生产者责任延伸制度,有3种途径:OEM回收(生产商自己回收)、联合回收(建立PRO组织开展回收活动)、第三方回收(与第三方服务商达成协议,由其代生产商回收)。因此,在EPR制度下,理论上我国新能源汽车动力电池的回收也可以采用以下3种模式:基于制造商负责回收;基于销售商负责回收;基于第三方公司负责回收。基于制造商负责回收的模式是指由制造商(动力电池制造企业或动力汽车制造企业)负责直接从消费者手中进行回收废旧动力电池。但这种方式需要制造商自建回收网络,会产生巨额的渠道费用。更为重要的一点是,废旧动力电池与一般电池存在较大差异,其拆卸具有专业性,消费者需要通过专业机构才可能进行拆卸,而且由于动力电池的体积较大且具有一定危险性,一般情况下消费者不会自行进行储存。因此,这种模式并不适用于新能源汽车动力电池的回收。

基于第三方公司负责回收的模式是指由制造商委托专业的第三方,如废品收购公司、物资处理公司来负责废旧动力电池的回收。这种方式虽然具有专业化的特点,但同样存在重建回收渠道、回收费用较高的问题,而且第三方公司的出现使得回收层级增加,随之带来污染、安全隐患的增加。基于销售商负责回收的模式是指销售商从制造商取得产品后除了销售还要负责废旧产品的回收,然后再把回收产品送至制造商。在这种模式下,一方面汽车动力电池的销售商可以使用现有的正向物流渠道使回收产品逆向运达制造商,省下不必要的另建渠道费用;另一方面还可以利用运送新电池的物流体系运回废旧电池从而节省运输成本。此外,这种方式还打通了销售和回收的衔接,可以充分利用销售网络的广泛性来提高回收的效率。正规的动力电池销售机构也具备相应的场所和设施,从而有利于废旧电池的安全、环保贮存。正是由于具备以上的种种优势,因此将4S店、汽车维修店、电池经销商等动力电池销售机构作为废旧动力电池的回收网络之一。由于在现实中还存在报废汽车回收拆解企业这样一个产生废旧电池的渠道,利用其作为回收点也同时具备无需重建回收网络及具备专业贮存场地和设施的优势,因此可以将报废汽车回收拆解企业作为回收废旧动力电池的另一个节点。因此,本文确定了由报废汽车回收拆解企业、4S店、汽车维修店、电池经销商等机构所组成的废旧动力电池回收网络。

3.3.2 终极回收拆解商制度的设立

在图16所设计的回收利用模式中,设计了“终极回收拆解商”这一节点。那么,什么是终极回收拆解商,其作用何在?又由谁来承担终极回收拆解商的职责呢?

(1)终极回收拆解商的作用。借鉴国外特别是日本在废旧电池、汽车废旧动力电池回收利用体系建设方面的经验,发现在其回收利用体系中,经常出现一个扮演“终极回收拆解商”角色的机构。例如,日本可携式电池回收中心(Japan Portable Battery Recycling Center,简称JBRC)在回收利用系统中就扮演了类似的角色。JBRC是由需要尽回收义务的电池企业组成的一个一般社团法人机构。可携式电池首先收集到各回收点的回收箱内,然后统一送至JBRC,在JBRC分选,再送到富阳金属旗下的recycle21、日本回收中心再生股份公司(NRCC)等厂家进行资源再生处理。再观察日本汽车动力电池的回收利用实践,由于日本在动力汽车的产业化和规模化中走在前列,因此也较早遇到了废旧动力电池的回收利用问题。在其回收利用体系中,丰田等整车制造企业及松下电动车能源公司(PEVE)等电池制造企业扮演了“终极回收拆解商”角色。由销售店等回收网络收集的废旧动力电池通过西浓运输公司等专业运输公司运送到丰田HV回收中心或松下PEVE,在此进行电池组拆解、筛选,再运送至住友金属矿山、东邦锌业等企业进行废旧金属的冶炼加工。由此可见,这里所设立的“终极回收拆解商”,是指在回收网络与资源化利用企业之间的一个“桥梁”机构:它是回收网络的终点,承担了对分散的回收网络进行系统整合的功能,将各个回收点收集的废旧电池进行集中,避免了各个回收网络直接与资源化利用企业进行交易的不经济现象。同时,动力电池的科学拆解是实现二次使用、梯级利用的重要条件;科学拆解也有利于对电池包内各个组成部分分类进行资源化利用,从而提高回收利用率;科学拆解更是降低安全隐患、减少对环境污染的有效保障。而“终极回收拆解商”除对回收网络进行整合外,同时还承担着对成规模、集中的废旧电池进行科学、安全、有效拆解的职责,成为废旧电池进行规模、高效资源化利用的起点。

(2)由动力电池生产企业承担终极回收拆解商的职责。既然在动力电池的回收利用体系中“终极回收拆解商”的作用如此重要,那么应该由谁来承担这一职责呢?在国外的实践中,生产者责任延伸制度下可以由新能源汽车生产企业或动力电池生产企业来承担。笔者建议由动力电池生产企业作为终极回收拆解商,理由如下:第一,由动力电池生产企业控制废旧电池流向,利于生产企业和再生镍、钴、稀土等企业建立合作良好的关系,形成资源的“动力电池生产→动力电池消费→动力电池回收→资源再生→动力电池生产”的闭路循环利用模式,使各种金属实现闭环网络,促进资源循环利用,同时降低环境污染的可能性。第二,动力电池在结构、尺寸和组成上与传统电池不同。因此在回收拆解过程中,必须在分解、过程自动化方面找到创新解决方案;同时,还必须符合成本合理和环保的原则,这项挑战由生产动力电池的企业来承担最为合适。第三,生产企业熟悉自己的销售渠道,可以借助正向物流的渠道,实现对废旧电池的高效回收。第四,生产企业对新电池的流向掌握控制权,可以通过“以旧换新”“押金返还”等商业安排来促使销售机构对废旧电池进行回收。第五,生产者可以通过回收拆解废旧动力电池的反馈信息改进产品的设计,生产出更省更环保、易拆解的产品。正是基于以上种种原因,由动力电池生产制造企业承担废旧动力电池的终极回收拆解商职责是较为合适的。

3.4 保障新能源汽车动力电池回收利用模式运行的政策设计

在前文所述的动力电池回收利用模式运行所涉及的10个环节中,环节(1)、(2)、(8)、(10)等主要是通过企业自身的商业安排行为,在现有制度和市场的力量下可以完成。而其余环节的顺畅运行,则需要设计新能源汽车动力电池回收利用的相关制度来保障。笔者从这些环节出发,借鉴国、内外相关行业的成功经验,探讨每一个关键环节的运行需要有哪些相应的政策安排,从而构建一个完整的政策支撑体系(表2)。

表2 保障新能源汽车动力电池回收利用模式运行的政策设计

续表2

从我国再生资源回收利用现状出发,经济利益是影响废旧资源有序回收的重要因素。因此,在以上的政策设计中考虑了采取经济性激励和强制性政策“双管齐下”的方法。一方面要利用经济杠杆使得消费者把新能源汽车废旧电池交到正规的回收渠道,各回收渠道将废旧电池交到正规终极回收拆解企业,并在产业发展初期对正规的回收拆解、资源化利用企业进行补贴以扶持其成长,以经济利益驱动整个回收再利用体系的顺畅运行。同时,相关职能管理部门也应尽快制定新能源汽车动力电池回收利用的法律法规、各环节的准入政策和相关标准,以法律的形式确定、规范各责任主体的行为,并在今后政策的实施过程中严格执行,从而确保我国新能源汽车动力电池的回收利用体系能够高效、经济、环保地顺畅运行,为我国新能源汽车产业的可持续发展,以及国家节能减排、“美丽中国”目标的实现提供坚实保障。

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