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论文方法写作-电动汽车动力电池逆向物流发展现状及对策探究

2021-03-30 14:07:49

  随着社会进步,电动汽车在不断发展,电动汽车动力电池回收的问题逐步显现出来,无论是生厂厂家,电动汽车企业还是电池环保组织,在电动汽车动力电池回收方面的认识和做法不够,并且研究也相对比较少。而且在已完成逆向物流相关研究的文章中,很少有学者把实体企业联系到逆向物流研究结果中进行结合,有些又没有企业逆向物流的应用,这样一来就很少有具体案例能让大家参考了。逆向物流的发展离不开理论模型研究,同时也需要实体应用。本人认为,在做动力电池逆向物流的网络流程设计和逆向物流节点选择时,不光要从行业、第三方回收者和社会责任的角度来思考,还应考虑到回收利用形式的差异和尽可能的节约社会可利用资源,本文从这个角度出发,以逆向物流为理论基础,以我国电动汽车企业动力电池逆向物流发展为背景,分析动力电池逆向物流网络结构和目前动力电池逆向物流发展状,从发展现状中发现问题,并根据问题从逆向物流节点上分析成因,提出解决问题的建议,帮助存在问题的电动汽车企业动力电池逆向物流构造,继而降低企业生产成本,同时,希望有利于电动汽车动力电池逆向物流体系更好的发展。

  1.1逆向物流相关概念

  逆向物流是指对一些从终消费端到初供给源之间的在制品、产成品、库存以及相应的信息流、资金流所进行的一系列方案、执行和管制等活动及进程,达到回收价值和适当处理的目的。

  逆向物流的涵义主要体现在以下三个地方。

  1、逆向物流是围绕帮助产品包装、半成品、产成品运输的载体为运作主体而展开的,比如集装箱、托盘、箱子等,以及有关信息;

  2、逆向物流的运作主要是让已达到废弃状态的产品重新获得利用价值或者对它们进行恰当的处置,这样一来帮助减少环境污染,增加资源的使用效率,减少从头再生产的成本,从而帮助提升企业盈利,在同行中间获得竞争优势;

  3、逆向物流运作的过程大致包括从物品回收来、检测剩余可利用的价值、然后拆解、修理、重新获得利用价值、以及没有修理必要的时候废弃物品的环保处理等。

  综上所述,逆向物流是对物品逆向流动的一个归纳,涉及到资源的重新再利用、资源的节约、废弃物的正确处理、产品改造及修理等,达到减少浪费、节约成本等目的,是一种从消费端向生产端反向流动的物流活动。

  1.2电动汽车动力电池基本情况

  据资料显示,截至时间2019年6月底,中国电动汽车高达344万辆,同比增长72.9%,增长率很高了,说明电动汽车越来越被大家认可。其中纯电动汽车数量一共有281万辆,占汽车总数量的81.7%,电动汽车的比重还是比较大的。电动汽车产销量增幅较大这显示出它们在市场上是比较受大众欢迎的。在电动汽车动力电池的众多品种中,锂电池运用的比较多,它们具有寿命长、充电时间较短和使用安全性良好等优点,这正是汽车最需要的,因此在电动汽车中它们被使用到的非常多。与此同时动力电池的需求也在持续的疾速增长,整个市场仍将延续一个增长态势,带动锂动力电池需求大幅提升。

  图1-1动力电池月度装车量单位:(GWh)

  由图可以看出,从2017-2019年开始,我国每月都有大批量的动力电池装车,等待处理。依据有关材料的综合测算,2025年我国将会有约35Gwh的动力电池退役。

  数据来源:五矿经济研究院

  图1-2锂动力电池逐年退役量预测

  废旧电池作为废弃物的一种,总体来讲对环境的污染要高于其他废弃物。所以动力电池的逆向物流行动刻不容缓。

  1.3动力电池逆向物流网络概况

  逆向物流过程中的运输过程及节点处理过程构成了逆向物流网络,逆向物流的作用就是保证这些活动在较为经济的情况下运行。本文将电动汽车废旧动力电池的特点作为分析依据,以及结合逆向物流网络状况的要点,剖析得出动力电池逆向物流运作流程主要贯穿三个重要流程:动力电池的回收、动力电池的检测与分类和动力电池的拆解或最终处理。逆向物流主要参与者:原材料生产企业、上游产品制造企业、零售商、产品消费者、回收组织、正向物流节点或第三方物流公司。

  图1-3动力电池逆向物流网络图

  通过上述网络图看出,动力电池逆向物流流程中存在很大的不确定性,体现在最开始的源头动力电池回收量的多少、回收时间长短不一致以及回收回来的动力电池的质量水平参差不齐上。由于这些存在的不确定性,使得动力电池逆向物流相关网络的构造非常困难。逆向物流网络流程如何规划与实现,对于电动汽车废旧动力电池逆向物流的发展具有特别重要的影响。

  2动力电池逆向物流发展现状

  2.1电池网络不畅通

  处理中心位于动力电池逆向物流网络节点的尾端,虽然位置处于末端,但作用不可小觑,处理中心主要负责拆解回收来的动力电池,通过检测其金属元素等来判断电池的剩余价值,但是目前我国的动力电池处理中心还不够成熟,首先市场上存在数量少,再者大部分处理中心上下游链接效果差,电池网络不畅通,传达信息慢,从而影响后面环节的进行。而且一些仅存的拆解厂家由于技术不够成熟但是出于盈利的目的对电池进行收集,从而导致一些真正有技术、有资质的厂家难以收到电池,可以流入正轨渠道被有资质的处理中心后续处置解决的废旧动力电池减少了,电动汽车动力电池逆向物流正确回收处理方式也就少了。目前我国动力电池回收企业总体来说数量还是比较少的,只有深圳格林美、广东邦普、江西赣锋锂业等一些专门的动力电池回收企业。在再生利用领域,消费锂电池和电池厂达80%以上的废料是由格林美和邦普等企业负责处理,且仅有他们两家在该领域比较领先。在梯次利用方面,尽管有中国电科院和国家一些比较完善的机构等在大力推动,但技术难免有限,技术依然不够成熟,电池网络不畅通。仍然还有很大的进步空间,如果在再生利用和梯次利用动力电池逆向物流网络通畅的话,将很大程度上提高企业逆向物流的运作效率。

  2.2网络节点布局不完善

  我国动力电池回收的逆向物流发展上存在网络节点不完善的缺陷,各企业动力电池逆向物流发展水平不够平均,有些企业网络节点还没有覆盖到该涵盖的区域,或者覆盖区域经济发展水平相差太大。在经济发展比较好的地区,动力电池中含有的大量锂锰等贵重金属被私人回收走了,严重破坏了正规回收企业的逆向物流网络布局。在一些经济较落后的区域,当地经济无法很好的检测和拆解出贵重金属,所以回收利润低,很少有人愿意用正规渠道去进行动力电池逆向物流回收,动力电池被正规企业回收的概率比较低。尽管市场上也有一部分回收网点存在,但是其中80%是一种散乱,混杂的状态存在,布局很不合理,覆盖区域不全面。如比亚迪在9个省布局了14个网点;广汽丰田在广东布局的网点达41个,是广汽丰田总网点数的25%。网络节点布局很不完善,这种逆向物流网络辐射区域经济水平差异大不平均的现状,不单在很大程度上限制了电动汽车动力电池逆向物流的发展,同时对环境也没有好处,违背了电动汽车环保节能发展的最初目的。

  2.3回收体系不健全

  目前来说,我国动力电池逆向物流中的回收利用体系还有待进一步的完善,在逆向物流各个环节上还缺少一些制度来约束和管理。目前来说我国回收市场上虽然存在不少的动力电池回收点,按道理来说,如果这些动力电池回收点能正常按照正规渠道和方式回收动力电池的话,那么回收体系就不至于出现很不健全的现象。但是由于存在着的这些动力电池回收点是一种散乱,没有秩序的存在状态,甚至大部分回收点在地理位置上布局很不合理,回收体系无人监管和不够健全,造成了一些地方的正规回收点出现无货可收的现象,这是个较为严重的问题,影响后面动力电池逆向物流的发展。目前来看,我国共有电动汽车动力蓄电池回收服务网点3500个。其中,有一些网点是大家一起用的,举个例子,333个网点被宝马在中国销售的汽车贸易有限公司申请与华晨宝马汽车有限公司一起共同使用。回收体系仍不够健全。

  那些没有被落实到行动的国家相关部门颁布的相关动力电池逆向物流回收的政策和法规,变成了形同虚设,造成了整个废旧动力电池回收的逆向物流产业发展依然不够积极。目前就我国来看,有自建的回收动力电池网络的企业只有格林美、邦普等极少数的几家,且逆向物流回收网络体系还不够健全。

  2.4动力电池逆向物流成本高,盈利难

  废旧动力电池的内部存在着一些不稳定的化学成分因子,一旦处理不当容易引发燃烧爆炸等危险事故,同时,动力电池这类物品,在运输过程中也需要注意,最好是有专业化的运输人员来进行路上的运输。再加上专门的运输动力电池设备,无形中增加了动力电池逆向物流的运输成本。还有动力电池对储存条件也有基本的要求,例如温度不能太高,不能太干燥,场地设施等,所以这样综合下来,完成动力电池的回收处理需要具有一定的经济实力,因为动力电池的逆向物流成本高,而且初步盈利具有不稳定性。

  其次,动力电池逆向物流需要经过多个环节,需要具有专业知识的人员来进行,同时对设备的技术也有一定要求,设备不能太老化,普通人员没有经过培训的恐怕难以胜任,因为技术也有要求,所以动力电池的物料投入资金和运营成本都比普通物料运行要高。在光华科技发布的2018年半年度报告中,仅技术改造项目和动力锂电池材料建设项目两大工程就新增加了11100万元的投资。格林美在2018年半年度报告中也提到,动力电池材料的营业收入毛利率有所下降,企业盈利越来越困难。并且在财务费用和管理费用又都在不同程度的增加。由此看来,动力电池工程需要花费巨大的财力,运营成本高,动力电池回收假如不能体现规模经济的话,将很难为企业带来利润。

  3成因分析

  3.1拆解厂家技术不成熟

  目前我国废旧动力电池回收拆解厂家技术尚不够成熟,大多数企业技术还有待提高,一些动力电池企业现有设备落后,工作人员技术不达标拆解效率不高,主要表现为梯次利用技术和贵重金属修复处理技术两方面。在梯次利用上,回收来的电动汽车动力电池的分类、回收电芯整修和重新分配组合等问题还未解决,这将直接影响动力电池梯次利用的价值大小和安全等问题。废旧动力电池价值评估、分类拣选技术一定要达标,这是基础保证,如果该类技术不达标的话,动力电池在重复利用和充电过程中可能会发生安全隐患问题,容易发生危险事故。另外,动力电池在处理过程中一定会经过放电、拆解等初步处理过程,在这个过程中如果拆解技术不成熟的话会存在一定的安全隐患。在贵重金属修复方面,如果拆解厂家技术不成熟的话可能会无法识别和分离出电池中有价值的部分,如锂、锰等贵重金属,而直接送到金属中心分类销毁的话将造成资源浪费。以普通回收企业来看,我国动力电池回收企业龙南金泰阁年处理电池一万吨,回收钴1500吨,镍100吨、铜300吨、锂180吨。由此可见拆解厂家的技术对于动力电池逆向物流来说多么重要。另外如果拆解厂家技术不成熟的话,他们就直接排放废弃电池分解液,这样一来造成当地区域水和河流的污染以及后患无穷的事故发生的可能性大大提高。

  图3-1动力电池拆解回收处理图

  3.2缺少区域库

  区域库是指某一区域的仓库,在合适的区域建立动力电池回收仓库有利于统一该区域的电池收集和运输,并且很大程度上能优化运输路径,降低运输电池成本。其主要功能有储存、整合、分类等,区域库内的所有空间可以用于储存回收来的废旧电动汽车动力电池,并且能够根据不同动力电池的特性配备相应的设备,这样更利用保持动力电池的完好性;通过区域库的建立,整合仓库回收来的废旧动力电池,并将电池整合成为单一的装运,这样不仅实现最低的运输费用,同时也减少了运输次数,缓解了废旧动力电池运输的拥堵;据有关资料显示,预测到2025年的时候,我国车用动力电池报废量将有可能到达35万吨的高量,这不是一个小数据,而且数量还会不断上涨,随着时间的一直推移和电动汽车的高速发展,动力电池的回收数量会越来越大,合适的位置区域库的建立,能有效帮助提高动力电池逆向物流效率。区域库还可以在动力电池储存期间,对电池进行分类,不同报废程度或不同类型的电池可以分类存放,统一运输到后面拆解中心时,那时候便能帮助减少拆解厂家分类拆解步骤。上汽集团是国内市场规模比较大的汽车企业,其汽车使用者遍布全国各区域,电动汽车产生的废旧动力电池也随之散布在各个地方,此时,区域库的建立能将某一区域内的废旧动力电池统一收集运输,降低运输成本。

  3.3电池流向难以监控

  目前国内电动汽车动力电池产品还没有像人有自己的身份证一样有自己的动力电池编码,电动汽车一旦卖出去了以后,动力电池就跟随着汽车一起流向各个地区,无法掌握电池的流向。而当电池流向得不到信息反馈时,如果出现从回收源头的电池不合格到后面环节过程中出现错误,将会影响后续环节的拆解处理。电池流向难以监控得不到信息反馈时,如果出现从回收源头的电池不合格到后面环节过程中出现错误,将会影响后续环节的拆解处理。动力电池逆向物流物流网络联系紧密,环环相扣。在逆向物流流程中,电池如果在途中遭遇突发情况,不仅会影响后续回收处理进度,还将导致逆向物流过程中参与者因没有时间应对紧急状况而造成的人力财力损失,因此要注意电池在不同流程处的位置。中国铁塔在2017年的时候就打算进一步实行大规模试点,这样做的好处可以掌握更多有用信息和数据,方便后续工作的展开,并且在进一步调查后,计划在5个省会投入使用采购来的0.3GWh的梯级电池,此次试点的目的是希望能够借用电池溯源平台追溯动力电池方向,和动力电池实时监控平台来确定电池所在位置,方便判断和出现问题时及时精准找到电池,从而帮助企业降低一些动力电池梯次利用的成本。中国铁塔目前比较成功的优势在于他们拥有很大的电池运行实时监控网络,能覆盖全国地方,并且能够实时监控电池流向,极大提高了逆向物流运作效率,所以,在动力电池逆向物流发展中,实时监控电池流向至关重要。

  图3-2动力电池逆向物流流程

  3.4回收主体不确定

  回收主体,与消费者离的最近、中间联系最紧密,回收主体的大小直接影响着回收数量的多少。据有关资料统计,当前国内只有10%的废旧动力电池被正规渠道回收,目前我国动力电池回收主体有汽车制造商、电池供应商和第三方企业,如果仅通过单一汽车企业的销售体系来完成回收任务的话存在几方面的限制:1、回收难度大,汽车销售企业不是专门从事动力电池回收工作的,专业化知识和技术不够强;2、运营成本增加,车企除了负责店内汽车销售外,回收动力电池是需要一定的成本的,变成了额外的费用支出。同样的,由电池单一企业作为回收主体的话也存在着与消费者距离远、规模能力不够等问题。以广东省为例,2018年广东工信厅发布了广东省电动汽车动力蓄电池回收利用试点相关企业名单,总共有45家企业,其中有13家动力蓄电池生产企业、相关研究机构及行业组织有12家、8家电动汽车动力电池生产企业、5家动力蓄电池综合利用企业,尽管有这么多家企业从事动力电池行业,但是,彼此之间却没有形成联合回收的合作,回收主体仍然不确定。再加上当前有色金属和稀土产品价格比较低迷,政府对企业回收过程中的环保要求不断提高,很少有企业会主动去从事只回收动力电池的工作,并且远远没有形成由车企、电池企业共同合作联合回收的动力电池回收体系。以下是各主要企业在回收主体及布局方面的情况:

  表3-1各主要企业回收网络布局情况

  名称企业性质回收布局情况

  邦普循环(CATL)控股

  回收企业在全国建立了100多个废旧电池回收中心。

  超威动力

  电池企业在全国拥有约3000家服务网点,计划在年底前完成升级改造,并在全国建立安全中转库。

  格林美

  回收企业在全国20多个城市安装了2万多个废旧电池回收箱。

  4完善动力电池逆向物流的对策分析

  4.1加强产业化技术攻关

  在技术方面,企业应该注重加快动力电池淘汰判定标准、检验检测电动汽车动力电池技术和可梯级利用电池剩余价值评估技术,这个部分的技术主要用于检测和提高动力电池的剩余价值以防止在逆向物流过程中出现动力电池浪费现象;同样动力电池的自动化处理拆解和制造材料和技术的选择等关键技术的研发也至关重要,这一层次的技术提高有利于逆向物流中动力电池的后续拆解处理。同时也要鼓励动力电池拆解厂家创新电动汽车动力电池逆向物流技术和方法,动力电池回收利用前可以先初步处理一下,通过提高利用前的处理技术可以减少无价值动力电池的参与,从而降低不必要的后续流程,节省人力,所以拆解厂家可以提高动力电池回收前的预先处理技术;以及采取更先进的动力电池有关制备工艺,希望能够在高效率完成动力电池逆向物流的同时获得比较多的动力电池中的贵重金属元素,以便后续处理后循环利用。举例来说,比亚迪是目前所有电动乘用车企中唯一自主研发自己生产电池的企业,在他们企业的规范条件下,如果回收回来的动力电池还没有完全损坏仍然有剩余价值的话,那么比亚迪企业的相关工作人员就会继续检测和修复,等到将来再投入使用,比如说可以继续应用在大型基站作为备用电源等。如果回收的动力电池不能再修复重新利用的话,也就是对于完全废弃的动力电池处理,它们一般会被运送到比亚迪电池材料工厂的相关部门,然后集中进行统一废弃物回收。其中技术是串联整个动力电池回收环节的重要存在。

  同时企业还应加大人才培养,动力电池处理的相关工作人员提高人员的拆解技术提高的话,对于整个动力电池逆向物流的说都是具有很大的积极促进作用的,加大人员动力电池处理术培训教育,如果可以实现类似动力电池批量化处理的技术的话,将极大节省人力和重复的工作的进行。逐渐明细动力电池拆解的技术标准,方便工作人员的工作,也有利于逆向物流的层层递进。还可以引导产学研合作,加强产业化技术攻关,共同研究基础性技术。

  表3-2动力电池处理的常见方式

  维修再制造再生利用废弃处理

  将有损坏的动力电池部分原件进行更换或维修,恢复其电池性能,以便投入使用。对于无法经过维修恢复使用功能但其中的部分电池单元仍可以继续使用的动力电池部分,经过组合来恢复使用功能。对彻底不能维修的电池原件及电池个体,经过彻底的物理和化学处理,转化为制造动力电池的原材料,从而进行再利用。将无法经过物理化学处理再利用的部分,进行合理的废弃处理。

  4.2如何确定区域库的最佳选址

  区域库选址要遵循经济性、实用性和覆盖性的原则,主要方法有重心法、最小费用法、最小运距法等方法,其中重心法在确定区域库的时候用的比较多,在知道了距离和运输量的情况下就可以考虑使用该方法建立坐标,在计算过程中要注意哪里动力电池量大,就让它走相对少一点的路程,也就是离区域库比较近,区域库应该靠近动力电池回收量多的仓库,然后结合其他地方的动力电池储存地,综合得出本地区动力电池回收区域库的重心所在的位置。

  以上汽集团为例,假设在某一区域中有四个电池回收仓库,假设地点分别为p1、p2、p3、p4,坐标及需求量如下表所示:

  回收仓库P1 P2 P3 P4

  坐标X1 Y1 X2 Y2 X3 Y3 X4 Y4

  距离/km 20 70 60 60 20 20 50 20

  需求量/kg 2000 1200 1000 2500

  设重心坐标为(x0,y0),则根据重心法公式计算如下:

  20*2000+60*1200+20*1000+50*2500

  X0=-------------------------------------------------------------------=38.36km

  2000+1200+1000+2500

  70*2000+60*1200+20*1000+20*2500

  Y0=--------------------------------------------------------------------=42.09km

  2000+1200+1000+2500

  即该区域库的位置的坐标为(38.36,42.09)

  4.3如何实时监控电池流向

  我们每个人都有自己的身份证上面有自己的个人信息,可以查询,那么动力电池如果也有属于自己的唯一的编码信息的话,那么逆向物流中动力电池的管理将会相对方便很多,随时可以查询到动力电池的位置和状态。动力电池在各环节阶段的信息详细记录可以直达最终的电池流向,方便后续的动力电池拆解等环节。在科学技术发达的今天,动力电池有了编码之后要想监控电池流向不是一件难事,可以借用互联网的优势,建立信息平台,对动力电池逆向物流过程进行信息化管理,信息共享电动汽车动力电池逆向物流。利用GPS和RFID等物流信息技术对逆向物流活动中动力电池进行跟踪,实时监控电池流向,在源头对电池进行起始点控制,使动力电池逆向物流全周期过程信息透明可看见。GPS技术的应用能够实现对电池流向实时监控,,在有电池流向错误地点时及时纠正,并且有时间制定应对紧急情况的措施。RFID技术与互联网、通信等技术相结合,努力实现全球范围内废旧动力电池回收过程中的跟踪与信息共享。方便企业及时进行掌握信息和后续工作的安排。例如超威动力电池企业就在早前时候自主研发并通过努力建立了了"IDBMS"系统,这个系统可以追踪想定位的任何物品,用它来对逆向物流中锂电池进行全生命周期的定位跟踪再适合不过了。

  4.4车企与电池制造商联合建立回收网点

  我国电动汽车企业众多,如果每个企业都自己作为回收主体建立回收服务网点的话,可能造成频繁建立,造成资源的浪费,因此可以考虑探索联合回收模式,共同回收。产业链上下游可以加强合作,共同承担责任和风险。在综合考虑到成本、技术和风险等多方面的因素的前提下,个人认为车企与电池制造商开展合作联合建立回收网点的话有可能成为一种可行方案,各自发挥其职能和优势,降低回收难度、分摊回收成本和统一电池收集。在车企与电池制造商共同合作过程中,电动汽车企业与动力电池企业之间的关系较为紧密和谐和稳定,这样一来整个产业链体系中生产、信息交换过程会简便很多。整车厂商出于稳定供给、电池企业出于绑定市场的需要使得车企与电池制造商的关系互相促进,联合回收更有效率。早前时候著名汽车企业上汽集团就曾和宁德时代合作,两家企业就如何推进电动汽车动力电池回收再利用的问题共同讨论,商量解决方案,相信多一个伙伴的合作帮忙,将更有助于问题的解决,并且两家企业充分利用各自在能源开发、产品制造、服务等方面的领先优势,联合建立动力电池回收网点,促进动力电池回收再利用行业的发展。北汽新能源2016年9月参股赣州豪鹏,并与之合作共建2万吨/年的动力电池回收及三元前驱体生产线。由以上成功例子可借鉴经验,车企与电池制造商如果联合建立回收网点的话是可行的。