郝碩碩,董慶銀,李金惠

基于成本核算的廢舊動力電池回收模式分析與趨勢研究

郝碩碩,董慶銀,李金惠*

(清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院,北京 100084)

概述了動力電池流向、回收管理體系和回收模式等管理現(xiàn)狀,總結(jié)提出了以新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)、動力電池生產(chǎn)企業(yè)、第三方綜合利用企業(yè)和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟為回收主體的四種動力電池回收模式;考慮建設(shè)成本、運行維護成本、收集成本、貯存成本、運輸成本、人工成本、稅收成本、管理成本等8個構(gòu)成要素,構(gòu)建了廢舊動力電池回收成本模型;核算了四種回收模式的廢舊動力電池回收成本和利潤情況.核算數(shù)據(jù)顯示,回收1萬t/a的廢舊動力電池項目,在年總收益均為8500萬元的條件下,四種回收模式的利潤區(qū)間為-461～401萬元.結(jié)果與趨勢分析表明,我國可優(yōu)先推廣新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)為回收主體的回收模式,便于迅速布局;市場成熟后以動力電池生產(chǎn)企業(yè)和綜合利用企業(yè)為回收主體的模式將進入市場,專業(yè)性和技術(shù)性將大幅提升;當市場更加成熟,以產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟為主體的回收模式將更具優(yōu)勢,回收成本降到最低.綜上,建議從避免重復(fù)建設(shè),縮短資金周轉(zhuǎn)周期,探索創(chuàng)新模式,構(gòu)建綠色供應(yīng)鏈以及完善回收法律體系等方面入手,進一步完善我國廢舊動力電池回收體系.

新能源汽車；動力電池；回收模式；成本模型；趨勢

2014～2019年,全球電動汽車以年均60%的速度增長.2019年,全球電動汽車銷售量突破210萬輛(占全球汽車總銷售量的2.6%),庫存量增加到720萬輛(其中47%位于中國)[1],2020年這一數(shù)據(jù)進一步增長,超過1 000萬輛[2].近年來,在汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃與財政支持系列政策以及促進動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案等政策[3-4,24-25]的引導(dǎo)下,我國新能源汽車和動力電池產(chǎn)業(yè)進入黃金發(fā)展期.根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布數(shù)據(jù),2020年,我國新能源汽車銷售量136.7萬輛(占中國汽車總銷售量的5.4%),其中純電動汽車銷售111.5萬輛[5].根據(jù)中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟數(shù)據(jù)[6],2020年我國動力電池裝車量累計63.6GW·h、同比上升2.3%;其中三元電池裝車量累計38.9GW·h,占總裝車量61.1%、同比下降4.1%;磷酸鐵鋰電池裝車量累計24.4GW·h,占總裝車量的38.3%、同比增長20.6%.

隨著新能源汽車產(chǎn)銷量的增加和動力電池逐步達到使用壽命,動力電池報廢量激增,預(yù)計2025年我國動力電池報廢量會達到131萬t[7].退役后的動力電池仍有70%～80%的剩余電量,若隨意丟棄不僅會造成能源和資源的雙重浪費,還會帶來安全隱患和環(huán)境污染,動力電池中的銅、鈷等重金屬會在環(huán)境中產(chǎn)生累積效應(yīng),也給人類健康帶來威脅.動力電池回收利用一方面可以避免資源浪費,另外一方面可以最大程度的降低環(huán)境風險和健康危害.

目前,國內(nèi)外對廢舊動力電池的經(jīng)濟性研究主要集中在梯次利用和再生利用環(huán)節(jié),回收環(huán)節(jié)的研究相對較少.陶志軍等[8]調(diào)研核算了退役動力電池梯次利用、物理拆解和濕法回收工藝的成本和收益情況;苗雪峰[9]研究了動力電池梯次利用和拆解回收的經(jīng)濟效益;李建林等[10]、劉堅[11]分析了退役動力電池梯次利用成本構(gòu)成,并核算其在儲能系統(tǒng)應(yīng)用的經(jīng)濟性.美國國家可再生能源實驗室(NREL)[12]和Sandia國家實驗室(SNL)[13]的研究分析了退役動力電池的再應(yīng)用成本,并構(gòu)建了相應(yīng)的經(jīng)濟性分析模型.殷仁述等[14]基于LCA研究了動力電池的環(huán)境影響,但未涉及廢舊電池回收(貯存、運輸?shù)?環(huán)節(jié).章竟等[15]比較了四種廢舊電池回收網(wǎng)絡(luò)模型的成本,發(fā)現(xiàn)以“逆向物流”理念構(gòu)建的回收網(wǎng)絡(luò)模型成本最低.侯兵[16]構(gòu)建了動力電池生產(chǎn)商回收模式、行業(yè)聯(lián)盟回收模式以及第三方回收模式,并構(gòu)建基于回收利潤最大和回收成本最小的決策模型.劉娟娟等[17]以逆向物流網(wǎng)絡(luò)總利潤最高和環(huán)境影響最小為目標,建立了動力電池回收利用的多目標模糊模型.

基于上述研究現(xiàn)狀,本文構(gòu)建了廢舊動力電池回收成本模型,并基于市場和文獻調(diào)研賦值核算新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)、電池生產(chǎn)企業(yè)體、第三方綜合利用企業(yè)以及動力電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟為回收主體時的廢舊動力電池回收成本.根據(jù)核算結(jié)果,對比分析四種回收模式的優(yōu)缺點,推測未來發(fā)展趨勢并提出建議,為動力電池產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展提供借鑒和參考.

1 管理現(xiàn)狀

1.1 流向分析

動力電池規(guī)格種類繁多,根據(jù)動力電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸國家標準[18],蓄電池單體可分為圓柱形電池、方形電池和軟包電池.圓柱形電池包括三種結(jié)構(gòu)類型,按照直徑和電池高度分為4個尺寸系列;方形電池包括三種結(jié)構(gòu)類型,按照厚度、寬度和高度分為8個尺寸系列;軟包電池包括兩種結(jié)構(gòu)類型,按照厚度、寬度和高度分為7個尺寸系列.蓄電池模塊按照厚度、寬度和高度分為12個尺寸系列.蓄電池標準箱按照厚度、寬度和高度分為5個尺寸系列.

圖1 動力電池全生命周期流程

廢舊動力蓄電池(包含廢舊的蓄電池包、蓄電池模塊和單體蓄電池)包括五類,分別為:經(jīng)使用后剩余容量及充放電性能無法保障電動汽車正常行駛或因其他原因拆卸后不再使用的動力蓄電池;報廢電動汽車上的動力蓄電池;經(jīng)梯級利用后報廢的動力蓄電池;生產(chǎn)過程中企業(yè)報廢的動力蓄電池;其他需回收利用的動力蓄電池[26].

根據(jù)電池流向繪制動力電池全生命周期流程圖,如圖1所示.可以將廢舊動力電池按照產(chǎn)生來源分為四類.生產(chǎn)過程中企業(yè)報廢的動力蓄電池對應(yīng)動力電池生產(chǎn)企業(yè)報廢電池(標號1,稱為第一類電池);經(jīng)使用后剩余容量及充放電性能無法保障電動汽車正常行駛或因其他原因拆卸后不再使用的動力蓄電池對應(yīng)流程圖中的汽車4S店、售后服務(wù)點和動力電池租賃網(wǎng)點以及社會流動商販及回收公司收集到的動力電池(標號2,稱為第二類電池);報廢電動汽車上的動力電池對應(yīng)流程圖中的報廢汽車拆解企業(yè)收集到的動力電池(標號3,稱為第三類電池);經(jīng)梯級利用后報廢的動力蓄電池對應(yīng)流程圖中的梯次利用企業(yè)收集的動力電池(標號4,稱為第四類電池).

其中,第一類電池可直接由動力電池生產(chǎn)企業(yè)送往再生利用企業(yè)再生處置,第四類電池則直接由梯次利用企業(yè)承擔回收責任直接送往再生利用企業(yè).第二類電池和第三類電池具有來源廣泛、數(shù)量巨大、難于管理等特點,是本文動力電池回收模式研究的重點對象.

1.2 回收管理體系

目前,歐盟主要以指令形式管理廢電池,2021年加強了對動力電池回收利用的管控,將法令上升為法規(guī).美國和日本沒有專門針對動力電池回收利用的法律法規(guī),但在廢舊電池的整體回收方面有完善的法律法規(guī).中國動力電池回收利用政策體系框架基本建立,但法律層級較低,缺乏強制力和約束性.

歐盟《關(guān)于電池及蓄電池、廢棄電池及蓄電池指令》(2006/66/EC),要求汽車電池生產(chǎn)者(或委托的第三方)應(yīng)制定免費收集計劃;《關(guān)于廢物的指令》(2008/98/EC)引入了“污染者付費原則”和“擴大生產(chǎn)者責任”[19].2021年1月,歐盟向世界貿(mào)易組織(WTO)通報了《關(guān)于電池和廢電池的法規(guī)提案》(通報號:G/TBT/N/EU/775)[20],將現(xiàn)行電池管控方式由“指令”上升為“法規(guī)”,并撤銷指令2006/66/EC,將電動汽車電池從工業(yè)電池中分離出來,作為單獨一類進行管理,并對運營商的盡職調(diào)查和廢舊電池的回收和處理提出新要求[21].

美國在聯(lián)邦、州和地方法規(guī)三個層面對含汞電池和鉛蓄等充電電池的生產(chǎn)、回收處理做出了規(guī)定,但聯(lián)邦層次的法規(guī)尚未包括汽車動力電池.此外,美國國際電池協(xié)會發(fā)布《電池產(chǎn)品管理辦法》[22],采用押金制度促使消費者主動上交廢舊電池并取回押金;同時要求電池生產(chǎn)商和消費者出資對電池回收企業(yè)予以經(jīng)濟補貼,并設(shè)立懲罰機制. 日本《資源有效利用促進法》[23]主要針對鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、小型鉛酸電池等二次電池,規(guī)定電池生產(chǎn)者或使用二次電池產(chǎn)品的生產(chǎn)者以及進口商必須建立收集和再循環(huán)系統(tǒng).

表1 我國動力蓄電池回收利用重要政策匯總

近年來,我國逐步重視新能源汽車動力電池回收利用工作,初步建立了基于“生產(chǎn)者責任延伸制”為基本原則的車用動力電池回收利用政策框架體系.2012年,國務(wù)院[24]提出要加強動力電池梯級利用和回收管理,引導(dǎo)動力電池生產(chǎn)企業(yè)加強對廢舊動力電池的回收利用,鼓勵發(fā)展專業(yè)化的回收利用企業(yè);明確動力電池收集、存儲、運輸、處理、再生利用及最終處置等各環(huán)節(jié)的技術(shù)標準和管理要求;加強監(jiān)管,督促相關(guān)企業(yè)提高技術(shù)水平,嚴格落實各項環(huán)保規(guī)定,嚴防重金屬污染.2020年,國務(wù)院辦公廳[25]進一步提出,加強新能源汽車動力電池溯源管理平臺建設(shè),實現(xiàn)動力電池全生命周期可追溯;支持動力電池梯次產(chǎn)品在儲能、備能、充換電等領(lǐng)域創(chuàng)新應(yīng)用,加強余能檢測、殘值評估、重組利用、安全管理等技術(shù)研發(fā);優(yōu)化再生利用產(chǎn)業(yè)布局,推動報廢動力電池有價元素高效提取,促進產(chǎn)業(yè)資源化、高值化、綠色化發(fā)展.

國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布回收利用技術(shù)政策[26],對電動汽車動力電池設(shè)計生產(chǎn)、回收、梯次利用、再生利用等方面做出規(guī)定,明確動力電池回收利用的責任主體,指導(dǎo)相關(guān)企業(yè)建立上下游企業(yè)聯(lián)動的動力電池回收利用體系,引導(dǎo)行業(yè)規(guī)范發(fā)展.2018年以來,以工業(yè)和信息化部為主導(dǎo)的國家部委發(fā)布一系列政策文件,從管理辦法、試點方案、溯源管理、網(wǎng)點建設(shè)、規(guī)范條件、企業(yè)名單等方面,對我國動力蓄電池回收利用工作進行全面指導(dǎo)和規(guī)范,相關(guān)政策文件整理匯總?cè)缦卤?所示.

1.3 回收模式

經(jīng)過近幾年國家政策引導(dǎo)和各地政府、企業(yè)的聯(lián)合推動,按照回收主體的不同,市場上逐步形成以下四種動力電池回收模式.

①模式一:新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)為回收主體.工信部聯(lián)節(jié)〔2018〕43號文件[27]提出,汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)建立動力蓄電池回收渠道,負責回收新能源汽車使用及報廢后產(chǎn)生的廢舊動力蓄電池.新能源汽車報廢后的動力電池主要流向是汽車拆解企業(yè),作為回收主體的汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當與報廢汽車拆解企業(yè)達成合作,回收這部分電池.對于新能源汽車使用過程中產(chǎn)生的報廢電池,可以利用現(xiàn)有汽車銷售4S店、售后服務(wù)點建設(shè)回收服務(wù)網(wǎng)點進行電池替換和回收.據(jù)中國電池聯(lián)盟統(tǒng)計[35],國內(nèi)回收服務(wù)網(wǎng)點申報以汽車企業(yè)為主,截至2020年2月,約有123家汽車企業(yè)進行了申報,其中有4家汽車企業(yè)的申報的回收服務(wù)網(wǎng)點總量達到2668個,占比約為35%.

②模式二:動力電池生產(chǎn)企業(yè)為回收主體.動力電池生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的電池除供應(yīng)給汽車生產(chǎn)企業(yè)用于生產(chǎn)新能源汽車外,也會向汽車4S店、售后服務(wù)點和動力電池租賃網(wǎng)點提供動力電池.動力電池生產(chǎn)企業(yè)可以將汽車4S店、售后服務(wù)點和動力電池租賃網(wǎng)點發(fā)展成為動力電池回收網(wǎng)點,通過逆向物流方式回收動力電池,并將原有的正向物流中的配送中心改建為回收集中貯存點進行貯存、檢測和分類,具有梯次利用價值的電池將被投入到梯次利用市場發(fā)揮余熱,殘余價值較低的電池經(jīng)過再生處理后,直接流向電池制造的原材料端.目前,寧德時代、比亞迪、中航鋰電、國軒高科等動力電池生產(chǎn)企業(yè),已均在廢舊動力電池回收領(lǐng)域展開了積極的市場布局.

③模式三:第三方綜合利用企業(yè)為回收主體.電池第三方綜合利用企業(yè)為回收主體時,主要以梯次利用或綜合利用工廠為中心,進行區(qū)域性收集.綜合利用企業(yè)一般已有多年的回收運營經(jīng)驗,建立了相對穩(wěn)定的回收網(wǎng)絡(luò),對回收網(wǎng)點、集中貯存點的建設(shè)和物流運輸管理經(jīng)驗豐富.另一方面,綜合利用企業(yè)可以與汽車拆解企業(yè)建立穩(wěn)定合作關(guān)系,回收報廢汽車上拆解下來的動力電池進行綜合利用.值得注意的是,梯次利用企業(yè)必須對其梯次利用產(chǎn)品負責,將完成使命后梯次利用產(chǎn)品回收回來,送入再生利用企業(yè)進行最終處置.梯次利用單位主要包括中國鐵塔公司、國家電網(wǎng)、中天鴻鋰等;再生利用企業(yè)(含材料企業(yè))以格林美、湖南邦普、華友鈷業(yè)、贛州豪鵬、深圳乾泰、賽德美等為代表[36].

④模式四:動力電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟為回收主體.由于單個運作主體實力有限,在實際執(zhí)行時會遇到許多困難,如投入資金有限導(dǎo)致動力電池回收能力有限,回收渠道較少導(dǎo)致回收效率低、獲得效益周期延長等.為了克服這些困難,可以組建由動力電池生產(chǎn)企業(yè)、新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)、第三方綜合利用企業(yè)組成的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,發(fā)揮生產(chǎn)企業(yè)的網(wǎng)點優(yōu)勢和綜合利用企業(yè)的專業(yè)優(yōu)勢,優(yōu)勢互補,強強聯(lián)合,共同建立動力電池回收網(wǎng)絡(luò)體系.目前國內(nèi)已經(jīng)成立的聯(lián)盟包括中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、中國動力電池回收與梯次利用聯(lián)盟以及廣東、江蘇、四川、湖南、廈門等地方性動力電池回收產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟.

2 回收成本模型構(gòu)建

2.1 基本假設(shè)

為分析和比較各回收模式的成本差異情況,構(gòu)建廢舊動力電池回收成本模型.本模型中,回收過程是指從廢舊動力電池收集開始,到運輸至綜合利用企業(yè)之前的過程,不包括梯次利用和再生利用過程的成本分析.回收成本主要包括:回收體系建設(shè)成本、回收體系運行維護成本、收集成本、貯存成本、運輸成本、人工費用成本、稅收成本以及管理成本.本模型的建立基于以下幾點假設(shè):

①動力電池回收模型按照“動力電池退役后被收集起來,送入回收網(wǎng)點暫存,回收網(wǎng)點運輸至集中貯存點貯存,集中貯存點運輸至綜合利用企業(yè)(梯次利用或再生利用企業(yè))”模式進行統(tǒng)一構(gòu)建.即:(收集)→回收網(wǎng)點(運輸)→集中貯存點(運輸)→綜合利用企業(yè).

②回收模型包括兩級貯存:小型回收網(wǎng)點暫存和大中型集中貯存點貯存,回收網(wǎng)點數(shù)量,集中貯存點數(shù)量.

③通常情況下,網(wǎng)點回收零散電池時,根據(jù)不同的型號按“元/只”價格回收,當電池數(shù)量較大時,按“元/t”回收.為便于計算,本模型統(tǒng)一按照“元/t”進行成本核算.

④回收成本按“一年”核算.

2.2 模型構(gòu)建

(1)回收體系建設(shè)成本1(萬元)

回收體系建設(shè)包括前期項目申報、立項、審批費用,前期項目合作費用,回收資質(zhì)、貯存資質(zhì)(環(huán)評、消防等)獲取費用等.

(2)回收體系運行維護成本2(萬元)

回收體系運行維護成本包括回收體系運營管理、設(shè)備維護、員工培訓(xùn)、業(yè)務(wù)交流等費用.

(3)收集成本c(萬元)

式中:c為動力電池收購單價,元/t;W為平均每年收集的廢舊動力電池總重量,萬t.

(4)貯存成本s(萬元)

式中:為回收網(wǎng)點數(shù)量,個;r1為每個回收網(wǎng)點的庫房租賃年費,萬元;r1為每個回收網(wǎng)點的租金,元/(m2·d);1為每個回收網(wǎng)點的場地面積,m2;b1為每個回收網(wǎng)點的庫房改建費用,萬元;1為回收網(wǎng)點的庫房使用年限,a;e1為回收網(wǎng)點的庫房設(shè)備購置費用,萬元;3為回收網(wǎng)點的設(shè)備使用年限,a.

為集中貯存點數(shù)量,個;r2為每個集中貯存點的庫房租賃年費,萬元;r2為每個集中貯存點的租金,元/(m2·d);2為每個集中貯存點的場地面積,m2;b2為每個集中貯存點的庫房改建費用,萬元;2為集中貯存點的庫房使用年限,a;e2為集中貯存點的庫房設(shè)備購置費用,萬元;4為集中貯存點的設(shè)備使用年限,a.

(5)運輸成本t(萬元)

式中:t1為回收網(wǎng)點到集中貯存點運輸成本,萬元;1為從回收網(wǎng)點到集中貯存點運輸車輛載重,t;1為從回收網(wǎng)點到集中貯存點運費,元/車;t2為集中貯存點到綜合利用企業(yè)運輸成本,萬元;L——為從集中貯存點到綜合利用企業(yè)車輛載重,t;2為從集中貯存點到綜合利用企業(yè)運費,元/車.

(6)人工成本w(萬元)

式中:w1為回收網(wǎng)點人工成本,萬元;1為每個回收網(wǎng)點員工數(shù),人;1為回收網(wǎng)點員工年平均工資,萬元/人;w2為集中貯存點人工成本,萬元;2為每個集中貯存點員工數(shù),人;2為集中貯存點員工年平均工資,萬元/人.

(7)稅收成本Ctax(萬元)

式中:s為動力電池銷售單價,元/t;為動力電池回收差價,元/t;為稅率,%.

(8)管理成本m(萬元)

管理成本(m)主要指項目運行過程中可能存在的突出狀況、應(yīng)急管理等支出費用成本.

(9)總成本T(萬元)

動力電池回收的總成本(T)包含回收體系建設(shè)成本、回收體系運行維護費用、收集成本、貯存成本、運輸成本、人工費用成本、稅收成本、管理成本等八項成本之和.

(10)總收益IT(萬元)

式中:s為動力電池銷售單價,元/t;W為平均每年收集的廢舊動力電池總重量,萬t.

(11)總利潤(萬元)

年總利潤()為年總收益與年總成本之差.

3 回收成本核算

3.1 賦值情況

本文假設(shè)以回收三元動力電池為主.陶志軍、賈曉峰等[8,37]調(diào)研指出,廢舊磷酸鐵鋰回收成本價格為4000元/t,廢舊三元電池回收成本價格為8900元/t,平均運輸費用為500元/t;董慶銀等[38]購買廢舊三元電池的價格為8000元/t.根據(jù)劉堅[11]假設(shè)退役動力電池通過貨車運送,載運能力為3t/車,本文假設(shè)從回收網(wǎng)點到集中貯存點采用3t小貨車運送(短途運輸),從集中貯存點到綜合利用企業(yè)采用10t大型貨車運送(中長途運輸),從回收網(wǎng)點到綜合利用企業(yè)運輸費用為500/t.2018年倉儲市場調(diào)研結(jié)果顯示[39],華北地區(qū)通用倉庫平均租金最高,為0.93元/(m2·d);西北地區(qū)通用倉庫平均租金最低,平均為0.63元/(m2·d);中國統(tǒng)計年鑒(2020)數(shù)據(jù)表明,2019年城鎮(zhèn)非私營單位倉儲等行業(yè)人均工資為9.7萬/a,私營單位倉儲等行業(yè)人均工資為5.4萬/a[40].本文進一步結(jié)合實踐經(jīng)驗和市場調(diào)研,將模型中涉及到的各項參數(shù)進行假設(shè)和賦值計算.

(1)假設(shè)固定參數(shù)賦值如下:

①回收體系建設(shè)費1=50萬元;回收體系運行維護費2=10萬元;管理費用m=10萬元;平均稅率=13%;

②改建費用b1=10萬元;使用年限1=3a;設(shè)備費用e1=5萬元;使用年限3=3a;使用年限2=5a;使用年限4=5a;

③回收網(wǎng)點場地面積1=50m2,人均工資1=8萬元/a;集中貯存點場地面積2=500m2,人均工資2=10萬元/a;

④載重1=3t/車,運費1=600元/車;載重2= 10t/車;

⑤銷售單價s=8500元/t;年總回收量=1萬t/a;

⑥回收網(wǎng)點數(shù)量=20個,集中貯存點數(shù)量= 2個.

(2)可變參數(shù)賦值分析:

①當以汽車生產(chǎn)企業(yè)為回收主體時,由于與汽車4S店、售后服務(wù)點有比較密切的聯(lián)系和穩(wěn)定的供應(yīng)關(guān)系,可以以更低的價格收購廢舊動力電池.可以依托汽車4S店、售后服務(wù)點現(xiàn)有庫房改建完善后作為回收網(wǎng)點,在租金方面負擔較小,并且可以依托一部分網(wǎng)點的現(xiàn)有人員開展工作,員工費用支出方面也會適當降低.因此,設(shè)定回收網(wǎng)點的單位面積租金為0,收購單價為7000元/t,每個回收網(wǎng)點員工數(shù)為1人.

②當以電池生產(chǎn)企業(yè)為回收主體時,由于與汽車4S店、售后服務(wù)點、動力電池租賃網(wǎng)點的合作關(guān)系,也可以以較低的價格收購廢舊動力電池.可以部分依托汽車4S店、售后服務(wù)點和動力電池租賃網(wǎng)點現(xiàn)有庫房改建完善后作為回收網(wǎng)點,在租金方面負擔相對較小.因此,設(shè)定回收網(wǎng)點的單位面積租金為0.4元/(m2·d),收購單價為7300元/t,每個回收網(wǎng)點的員工數(shù)為2人.

③當以第三方綜合利用企業(yè)回收主體時,可以依托綜合利用企業(yè)現(xiàn)有廠房直接作為集中貯存點,收集附近一定區(qū)域范圍內(nèi)的廢舊動力電池,節(jié)約集中貯存點建設(shè)費用.可直接由回收網(wǎng)點運輸至回收利用廠房,節(jié)省中轉(zhuǎn)運輸費用,可以依托綜合利用企業(yè)現(xiàn)有員工開展收集工作,節(jié)約人工費用.因此,設(shè)定回收網(wǎng)點的單位面積租金為0.7元/(m2·d),收購單價為8000元/t,每個回收網(wǎng)點的員工數(shù)為3人,每個集中貯存點的員工人數(shù)為1人,集中貯存點的改建費用、設(shè)備費用、單位面積租金,以及從集中貯存點到綜合利用企業(yè)的運費均為0.

④當以動力電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟為回收主體時,市場進一步發(fā)展成熟,產(chǎn)業(yè)鏈上下游的生產(chǎn)企業(yè)與回收利用企業(yè)合作和聯(lián)系進一步加強,在聯(lián)盟的引導(dǎo)下,既可發(fā)揮生產(chǎn)企業(yè)的網(wǎng)點優(yōu)勢,以較低的價格收購廢舊動力電池,又可充分利用綜合利用企業(yè)的廠房資源,節(jié)約建設(shè)費用,但是在人員配置上需要有所增加.因此,設(shè)定收購單價為7200元/t,每個回收網(wǎng)點的員工數(shù)為2人,每個集中貯存點的員工數(shù)為2人,回收網(wǎng)點的單位面積租金,集中貯存點的改建費用、設(shè)備費用、單位面積租金,以及從集中貯存點到綜合利用企業(yè)的運費均為0.

根據(jù)以上分析,對四種模式的可變參數(shù)賦值情況如下表2所示.

表2 不同回收模式的可變參數(shù)賦值情況表

注:* 假設(shè)回收網(wǎng)點庫房的基礎(chǔ)租金為0.7元/(m2·d).汽車生產(chǎn)企業(yè)全部依托原有網(wǎng)點,無需支付租金;電池生產(chǎn)企業(yè)部分依托原有網(wǎng)點,平均租金降為0.7元/(m2·d);集中貯存點庫房面積較大,租金價格會有所降低,假設(shè)為0.5元/(m2·d).&以三元動力電池回收為主,假設(shè)動力電池的平均收購單價為8000元/t.汽車生產(chǎn)企業(yè)依托原有網(wǎng)點,直接從消費者手中“以舊換新”回收電池,收購價格最低;電池生產(chǎn)企業(yè)部分依托原有網(wǎng)點,收購價格略高;聯(lián)盟依托汽車和電池生產(chǎn)企業(yè),收購價格假設(shè)為7 200元/t.#假設(shè)回收網(wǎng)點員工配額為3人.汽車生產(chǎn)企業(yè)依托原有網(wǎng)點,人數(shù)降低為1人;電池生產(chǎn)企業(yè)部分依托原有網(wǎng)點,人數(shù)降低為2人;聯(lián)盟依托汽車和電池生產(chǎn)企業(yè)網(wǎng)點,人數(shù)假設(shè)為2人.@假設(shè)集中貯存點員工配額為5人.第三方綜合利用企業(yè)依托原有廠房,人數(shù)降低為1人;聯(lián)盟部分依托第三方綜合利用企業(yè),人數(shù)假設(shè)為2人.

3.2 成本核算

表3 四種回收模式的經(jīng)濟指標對比

四種模式經(jīng)濟指標核算結(jié)果如下表3所示,模式一、模式四可實現(xiàn)盈利,而模式二、模式三處于虧損狀態(tài).在同樣是回收1萬t廢舊動力電池項目,年總收益8 500萬元的條件下,年總成本從低到高為:模式四<模式一<模式二<模式三,即年總利潤從高到低為:模式四>模式一>模式二>模式三.根據(jù)表3數(shù)據(jù),以汽車生產(chǎn)企業(yè)為回收主體時,年總成本為8 159萬元,總利潤為341萬元;以電池生產(chǎn)企業(yè)為回收主體時,年總成本為8 595萬元,虧損95萬元;以第三方綜合利用企業(yè)回收主體時,年總成本為8 961萬元,虧損461萬元;以產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟為回收主體時,年總成本為8 099萬元,總利潤為401萬元.

4 結(jié)果與趨勢分析

4.1 結(jié)果分析

(1)以汽車生產(chǎn)企業(yè)為主體的回收模式能夠依托廣泛的銷售網(wǎng)絡(luò)充分調(diào)動整個社會的回收積極性,利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢,并且通常屬于集團化管理,利益沖突較弱,便于統(tǒng)一管理和集中調(diào)度,具有廣泛適用性,是最容易推廣和最快速發(fā)展的模式.但是,這種由電動汽車生產(chǎn)企業(yè)為主體的回收模式由于專業(yè)性不足,安全隱患較大等問題可能會限制一部分生產(chǎn)企業(yè)的積極性,這種回收模式還需要一系列政策支持,一方面應(yīng)保障回收的利潤,另一方面應(yīng)著力解決貯存、運輸?shù)陌踩院鸵?guī)范性管理問題.

(2)動力電池生產(chǎn)企業(yè)為回收主體時處于虧損狀態(tài),但同等條件下,如果回收量增加到1.18萬t/a時可實現(xiàn)盈利.動力電池生產(chǎn)企業(yè)對電池的性能以及對廢舊動力電池余能檢測、充放電技術(shù)、包裝技術(shù)等更熟悉、更專業(yè),并且動力電池生產(chǎn)企業(yè)具有一定的終端市場銷售網(wǎng)絡(luò),有可能拿到相對較低的收購價格,更容易盈利,同時還可以根據(jù)廢舊動力電池的情況及時反饋到生產(chǎn)環(huán)節(jié),便于改進動力電池性能和創(chuàng)新包裝技術(shù),因此,有實力的動力電池生產(chǎn)企業(yè)也在積極布局回收網(wǎng)絡(luò).

(3)第三方綜合利用企業(yè)為回收主體的模式經(jīng)濟性較最差,但完全可以通過擴大回收業(yè)務(wù)量(如年回收量達到3萬t/a)或壓低收購單價(低于7 470元/t)等方式,實現(xiàn)項目扭虧為贏,更適合中后期回收.由于更專業(yè)且回收市場直接關(guān)乎材料來源,第三方綜合利用企業(yè)在回收布局上會更積極,在市場后期,動力電池報廢量充足的情況下,更具競爭力.

(4)以產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟為主體的回收模式更能充分調(diào)動社會資源、環(huán)境友好,具有更高的綜合效益,是值得推薦推廣的模式,但是產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在實現(xiàn)方式和利益協(xié)調(diào)方面可能面臨難點,產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的合作關(guān)系需要長期磨合和調(diào)整,更適用于市場成熟后期發(fā)展.

4.2 對比研究

梳理四種廢舊動力電池回收模式的優(yōu)缺點如下表4所示.總體來講,新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)為回收主體時,回收成本低、回收效率較高,相對易于管理,回收產(chǎn)品以本品牌為主,前期容易開展,但受專業(yè)性、安全性、積極性影響,長期發(fā)展易受限;電池生產(chǎn)企業(yè)為回收主體時,回收成本和回收效率都較高,運作規(guī)模和回收產(chǎn)品受到限制,前期可適當開展,鼓勵龍頭企業(yè)優(yōu)先推進;第三方綜合利用企業(yè)為回收主體時,回收成本較高、回收效率更高,服務(wù)范圍具有區(qū)域性限制,前期開展有一定難度;動力電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟為回收主體時,回收成本低、回收效率更高,運作規(guī)模最大,但管理難度大、信息反饋不及時,具有區(qū)域性限制,前期開展難度很大.

表4 動力電池回收模式優(yōu)缺點對比分析

4.3 發(fā)展趨勢

四種模式各有優(yōu)勢和市場,根據(jù)不同區(qū)域的報廢量情況、產(chǎn)業(yè)發(fā)展進度、企業(yè)布局情況,將會呈現(xiàn)不同的回收模式.建議優(yōu)先在京津冀、長三角、珠三角等動力電池報廢量較多的區(qū)域優(yōu)先推廣汽車生產(chǎn)企業(yè)為回收主體的回收模式.隨著報廢量的增大和回收市場的日趨成熟,對回收管理的日趨嚴格,以動力電池生產(chǎn)企業(yè)為回收主體和綜合利用為回收主體的模式將進入市場,以更專業(yè)化的方式進行收集、貯存、運輸,梯次利用和再生利用技術(shù)也將得到發(fā)展.當市場更加成熟,為了獲取更多利益、應(yīng)對競爭壓力,上下游產(chǎn)業(yè)鏈加強合作,形成區(qū)域性聯(lián)盟組織,并不斷發(fā)展壯大,逐步形成以產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟為主體的回收模式,可以發(fā)揮生產(chǎn)企業(yè)的銷售網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢、電池企業(yè)的專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢、綜合利用企業(yè)的收集貯存場地優(yōu)勢,最大限度的節(jié)約回收成本,最大范圍的收集電池,提高廢舊動力電池的整體回收率,將盡可能多的社會報廢電池納入規(guī)范化管理.

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

基于成本收入分析法,構(gòu)建廢舊動力電池回收成本模型,核算四種回收模式下廢舊動力電池回收成本.以汽車生產(chǎn)企業(yè)為回收主體時,年總成本為 8 159萬元,總利潤為341萬元;以電池生產(chǎn)企業(yè)為回收主體時,年總成本為8 595萬元,虧損95萬元;以第三方綜合利用企業(yè)回收主體時,年總成本為8 961萬元,虧損461萬元;以產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟為回收主體時,年總成本為8 099萬元,總利潤為401萬元.

新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)為回收主體時,回收成本低、回收效率較高,相對易于管理,前期容易開展,但長期發(fā)展易受限;電池生產(chǎn)企業(yè)為回收主體時,回收成本和回收效率都較高,前期可適當開展,鼓勵龍頭企業(yè)優(yōu)先推進;第三方綜合利用企業(yè)為回收主體時,回收成本較高、回收效率更高,前期開展有一定難度;動力電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟為回收主體時,回收成本低、回收效率更高,運作規(guī)模最大,但管理難度大、前期開展難度很大.因此,可先在動力電池報廢量較多的區(qū)域優(yōu)先推廣汽車生產(chǎn)企業(yè)為回收主體的回收模式,便于快速布局.預(yù)計市場成熟后,以動力電池生產(chǎn)企業(yè)為回收主體和綜合利用為回收主體的模式將進入市場,回收專業(yè)性和技術(shù)創(chuàng)新性得到提升;當市場更加成熟,將逐步形成以產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟為主體的回收模式,回收利潤實現(xiàn)最大化.

5.2 建議

推動我國廢舊動力電池回收利用,避免資源浪費和環(huán)境污染,回收環(huán)節(jié)是關(guān)鍵.結(jié)合本文研究,構(gòu)建和完善動力電池回收體系,建議從以下幾個方面著手.

①充分利用現(xiàn)有渠道資源,盡量避免庫房重復(fù)建設(shè),降低貯存成本.生產(chǎn)企業(yè)可依托銷售網(wǎng)點改建回收網(wǎng)點,綜合利用企業(yè)可通過與廢舊家電、報廢汽車、成品家電等銷售售后和環(huán)保及廢舊資源等領(lǐng)域既有回收渠道的合作改建回收網(wǎng)點,盡量避免新建庫房,占用資源,也可以進一步降低企業(yè)的貯存成本,實現(xiàn)自身模式優(yōu)化.

②縮短資金周轉(zhuǎn)周期,降低啟動資金壓力.廢舊動力電池回收項目除了前期的建設(shè)費用外,需要大量的收購資金,資金周轉(zhuǎn)快慢直接影響到項目的運作效果,因此,建立穩(wěn)定的合作關(guān)系和流暢的資金流轉(zhuǎn)渠道,對于緩解企業(yè)資金壓力、保證項目持續(xù)運轉(zhuǎn)意義重大.

③探索“以租代售”、“車電分離”等創(chuàng)新模式,控制廢舊動力電池來源.將動力電池及相關(guān)產(chǎn)品低價租售給消費者,消費者只有使用權(quán),所有權(quán)一直在生產(chǎn)企業(yè)手中.生產(chǎn)企業(yè)還可以通過銷售或售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)向消費者提供動力電池的充電和維護服務(wù),一方面節(jié)約消費者充電時間,另一方面正確的電池充放電操作還可以延長電池的使用壽命,并避免消費者不規(guī)范充電帶來的安全隱患.在這過程中,生產(chǎn)企業(yè)可以隨時了解動力電池的使用狀態(tài),對不滿足使用要求的動力電池及時報廢處理.

④強強聯(lián)合、優(yōu)勢互補,共建綠色供應(yīng)鏈.發(fā)揮電池回收利用產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的作用,團結(jié)各方力量,積極推進上下游企業(yè)合作,共同探索和完善廢舊動力電池回收體系,實現(xiàn)各方利益的最大化.同時,各方力量的充分聯(lián)合,有助于共同對抗非法回收渠道,實現(xiàn)動力電池回收利用的規(guī)范化.

⑤加強立法和標準化,完善回收法律體系.建議在動力電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸國家標準的基礎(chǔ)上,進一步標準化動力電池的整體結(jié)構(gòu),便于不同品牌型號的車輛通用,更有利于電池退役后的拆解與梯次利用.此外,由于我國動力電池回收利用政策的法律層級較低,沒有強制執(zhí)行力和相應(yīng)的罰則,影響實際執(zhí)行效果,建議借鑒國外經(jīng)驗,引入具有強制執(zhí)行力的專項法律法規(guī).

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Analysis and tendency on the recycling mode of used EV batteries based on cost accounting.

HAO Shuo-shuo, DONG Qing-yin, LI Jin-hui*

(School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084, China)., 2021,41(10)：4745～4755

This article summarizes the current EV battery management status in China, including battery flow, collection system and recycling mode, and proposed four recycling modes, whose main recycling body are new energy vehicle manufacturers, EV battery manufacturers, third-party comprehensive utilization companies, and industrial alliances, respectively. In order to calculate the cost for EV battery recycling, construction cost, operation and maintenance cost, collection cost, storage cost, transportation cost, labor cost, tax cost, and management cost are composed to establish a model for waste EV battery recycling. Using the previous model, cost and profit of the four EV battery recycling modes were calculated. The results show that when the total annual income was 85million yuan, the profit range of the four recycling modes was –461 to 4.01 million yuan for EV batteries recycling at a quantity of 10 000t/a. The trend analysis shows that Chinese government can give priority to promoting the recycling mode with new energy vehicle manufacturers as the main recycling body, which was convenient for rapid deployment in the early stage. When the recycling market matures, the mode with EV battery manufacturers and comprehensive utilization enterprises as the main recycling body would enter the market, leading to professional and technology improvement. When the market grows more mature, the recycling mode based on industrial alliances will formulate, and the cost of recycling would be much lower than previous modes. Therefore, it is recommended to further improve EV battery recycling system through several channels, such as avoiding redundant construction, shortening the capital turnover cycle, exploring innovative models, building a green supply chain, and improving the recycling legal system.

new energy vehicle；EV battery；recycling mode；cost model；tendency

X705

A

1000-6923(2021)10-4745-11

郝碩碩(1992-),女,河北衡水人,工程師,碩士,主要從事固體廢物循環(huán)利用與資源化方向研究.

2021-03-25

清華大學(xué)-豐田聯(lián)合研究院跨學(xué)科專項“動力電池回收利用全流程管理技術(shù)”(PR15)

* 責任作者, 教授, jinhui@tsinghua.edu.cn