关于碳交易机制下退役电池储能技术投资的研究
来源：
邱健蓄电池 发布时间：2026-07-24 20:29:17 点击： 次
为促进国际碳排放减排，退役电池被应用于储能，实现分层利用。本文探讨了反向闭环供应链决策，包括一个梯级用户、一个第三方回收商和一个储能企业。分析涵盖了模型：是否包括层级用户投资、区块链技术和碳排放减排技术。本文探讨了在不同模型下的最佳技术投资决策。结果表明：（1）增加政府补贴、提高梯级利用率和碳交易价格，可以减少退役电池处理和处置过程中的碳排放，使供应链各方能够获得更高的利润;（2）提升退役电源电池的测试/分拣水平，使回收商能够向梯队用户提供更高品质的电力电池，适合梯队使用;（3）在基本的UB模型，以及分别独立投资碳排放减排技术或区块链技术的UBC和HB模型中，都无法实现最佳性能。当Echelon用户同时投资区块链技术和碳减排技术时，他们的利润和供应链总利润都能在这四种模型中达到最大。
简介
全球变暖日益严重的问题促使全球各国政府设定严格的二氧化碳排放目标[1]。整合可变可再生能源和电力电池预计将成为气候变化缓解措施[2]。作为最大的发展中国家，中国也致力于打造世界上最大的电动汽车市场[3]。大型电动汽车的快速增长带来了对锂离子电池的巨大需求[4]。在中国，预计2030年退役电动汽车电池总重量将达到708万吨[5]。然而，电池使用激增带来了重大挑战，比如在十年援助后，如何有效且绿色地处理大量退役电池[6]。退役电池的处理方式多种多样，包括直接处置和回收[7,8]。电力电池的梯级利用可以应用于发电和储能[9]。锂离子电池退役时通常保留70%–80%的原始容量，使其具有实用价值且具有经济意义[[10]， [11]， [12]， [13]]。经过适当的分选和重组[10,14,15]，它们可以应用于充电站、通信基站、储能系统及其他应用场景[[16]、[17]、[18]]。根据《中国碳峰值长期愿景规划》，2030年退役电池容量（318吉瓦时）可满足全国风能和太阳能储能需求[19]。
2022年，中国国家发展和改革委等部门发布的《加快废弃物回收体系建设指导意见》，提出建立全链业务信息平台和回收溯源系统。碳减排技术和区块链技术在退役电池的层级利用中发挥着重要作用。碳排放减排技术通过延长电池使用寿命，促进清洁能源的使用，有助于减少碳排放。而区块链技术则通过提升数据可追溯性和透明度、降低检测成本和提高利用效率，强有力支持电池的梯级利用[20]。2023年，欧盟发布了《电池与废弃电池条例2023/1542》，通过要求电池制造商和回收商在设计和回收过程中考虑电池可重复使用性，解决了退役电池的分层使用问题[21]。德国大众汽车及其子公司Power Co正在探索退役电池的二次应用，并应用区块链技术进行电池供应链管理，以确保材料的可追溯性。美国通用汽车和瑞典ABB集团联合研究了智能电网中退役电池的分层应用，旨在稳定风电和光伏波动等多种应用[22]。以国家电网、中国塔和比亚迪为代表的中国企业在电池梯利用技术研究方面取得了一定进展[23]。作为梯队用户的中国塔，已与国轩高科（电池制造和回收商）签署了新能源车电池回收战略合作协议。此外，与本文相关的一个现实案例是：中国塔与风电储能企业新涛电力达成协议，采购储能备用点，在储能和电池梯队利用领域建立了合作关系。此外，国家电网河南电力公司与南瑞集团共同建立了郑州建山退役电池储能试点项目，将退役电池与风能和太阳能电站整合，打造稳定的风、光、蓄混合微电网系统。当代安培瑞克斯科技与中能耀信能源联合开发了一套将退役电池储能与潮汐电站结合的储能系统，采用“削峰谷”机制实现并网化发电。
随着退役电池数量的增加，如何有效实施电力电池的梯级利用并将其应用于可再生能源储存已成为亟需解决的问题，尤其是在碳排放减少背景下，关于电力电池梯队利用技术投资的研究。因此，基于真实的商业案例和以往研究，本文构建了一个由梯级用户、第三方回收商和储能企业组成的电源电池的逆闭环供应链。在碳交易机制的背景下，本文探讨了碳减排技术和区块链技术投资对回收价格、转让价格、退役电池处理和处置过程中的碳排放以及技术投资决策的影响。基于斯塔克尔伯格博弈论，论文构建了一个模型并通过逆向归纳法求解。通过数值分析探讨各种参数对最优决策的影响，并比较和分析层级用户的最佳技术投资决策。
论文的其他组成部分组织如下：第二部分回顾相关文献，并指出本论文的研究空白。第三节描述了问题、记号法和基本假设;第四部分介绍模型的构建和解;第5部分分析模型并提供数值分析;第6节呈现结论和管理见解。所有证明见附录。
