JLG蓄电池退役电动公交车电池的梯次利用：经济与环境潜力
来源：JLG电瓶 2026-02-27 10:54:47 点击：
摘要
电动公交车队的快速部署对电网稳定性和电池可持续退役构成双重压力。通过梯次利用回收退役电池的残余容量，为实现循环经济与碳中和目标提供了战略路径。本研究提出一个整合多性向模型的框架，结合车辆行为模拟、电池退化建模、退役流量预测与效益分析，以评估电动公交车二次寿命电池（EBSLBs）在储能场景中的梯次利用潜力及经济环境效益。以中国温州为例的案例研究表明，至2035年每年将释放超过1.9 GWh的EBSLBs容量。通过合理利用这些储能资源储存被削减的可再生能源并管理峰值电力负荷，可使城市居民用电的人均碳排放量降低10%，同时创造超过6亿元的年经济收益，从而提升城市能源韧性并助力低碳发展。引言
电动公交车（EBs）的快速部署在推动能源转型的同时（Pei等，2024），也带来了新的挑战。高峰时段大规模同步充电行为对电网造成巨大压力，可能危及系统稳定性与供电可靠性（Neigum与Wang，2024）。此外，电动公交车的普及预计将产生大量退役电池，加剧资源利用效率低下与环境影响的隐忧（Z. Li等，2024）。在此背景下，退役电池的有效管理已成为促进资源循环利用、降低生态风险的关键。梯次利用——即通过检测、修复和重组等系统化流程将退役动力电池二次应用于其他领域的可持续解决方案——展现出显著优势。研究表明，电池退役时通常仍保有70%-80%的剩余容量，使其完全适用于微型电动汽车（EVs）、通信基站及储能系统（ESSs）等次级应用场景（Lai et al.2021年、Ma等人2024年的研究表明，将退役电池整合至电网级储能系统不仅能延长其使用寿命，还能为电网Load平衡和需求侧管理提供经济高效的解决方案。尽管电池二次利用领域关注度日益提升，现有研究主要集中于私人电动汽车领域——其使用模式受用户驾驶行为异质性影响，且负载周期相对较低（Wang与Liu 2025年，Zhang等人2024a年文献）。虽然电动公交车（EBs）在形式上属于电动汽车（EVs）的子类，但其电池工作条件存在本质差异，包括高负载周期运行、固定路线运营、高频充电以及车队级同步部署与退役。值得注意的是，电动公交车的退役通常采用批次化集中管理模式，由政策指令、采购周期和车队更新策略驱动，而非分散的个体退役行为（Pei等人2024年，Tepe等人2023年，Zhou等人2024年）。这些特性导致了传统基于电动汽车的评估框架无法充分捕捉的差异化衰减结果、退役动态及梯次利用供应特征。此外，多数既有研究仅聚焦单一维度的分析（如电池寿命预测（Severson等，2019；Timilsina等，2023）、梯次利用场景分析或效益评估（Al-Alawi等，2022；Rufino Júnior等，2023）），或依赖于电池老化与可用性方面的简化假设（Al-Wreikat等，2022；Michelini等）。2023年），因此缺乏一个将现实运营、性能衰减、退役流程与二次利用相连接的规模化车队框架。为填补这些空白，本研究旨在开发一个集成框架，用于量化真实运营条件下电动公交车电池的寿命周期，并进而评估城市尺度下退役电动公交车电池的二次利用潜力、经济效益与环境效益。所提出的集成模型有机整合了电动公交车行为模拟、电池衰减评估、退役电池流向预测以及退役电池储能系统（RB-ESSs）效益分析，实现了从车辆服役到二次利用的连续量化分析，从而规避了因不同阶段模型边界不一致导致的碎片化问题。研究成果为公共交通运营商和决策者优化电动巴士运营调度策略及退役电池资源配置提供了量化依据与案例分析。本研究的技术路线如图1所示。
本研究的主要贡献如下：
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本研究提出了一种用于量化EBSLBs梯次利用效益的综合建模框架，该框架整合了四个相互关联的子模型，包括车辆运行模拟、电池退化建模、退役电池流向预测以及二次寿命效益评估。通过将电池服役阶段、退役判定和二次利用阶段有机衔接，该综合框架实现了从初次寿命运行到二次寿命应用的连续量化，有效消除了因模型边界不匹配而产生的评估不一致性。 - •
本研究开发了一种真实工况下的电池寿命预测新方法，在估算精度与物理解释性之间实现了更优的平衡。基于电动巴士实际运行数据与环境温度，采用高保真FASTSim模型重构车辆动力学与功率平衡约束下的充放电曲线及荷电状态演变过程，从而捕捉复杂工况下的电池老化特征。 - •
本研究创新性地对电动巴士梯次利用电池开展了系统性城市尺度评估，量化其梯次利用潜力与综合效益。通过整合电动巴士退役路径与动态政策情景及市场机制，研究量化了有效储能供给及其时序特征，并建立经济-环境决策指标，为优化城市退役电池资源配置与政策设计提供了实证支撑。