上傳人：無***

認(rèn)證信息

認(rèn)證類型：個人認(rèn)證

認(rèn)證主體：劉**（實(shí)名認(rèn)證）

IP屬地：北京

IP屬地：北京 上傳時間：2023-04-09 格式：DOCX 頁數(shù)：24 大小：570.48KB 積分：46 舉報 版權(quán)申訴

釩電池產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌龇治鰣蟾?022年8月目錄1.2.政策東風(fēng)有力催化，釩電池儲能乘風(fēng)而起電力配儲前景廣闊，儲能新規(guī)強(qiáng)調(diào)安全.................................................8釩電池鋰電池：中大型儲能場景優(yōu)勢顯著.......................................9資源豐富易于回收，奠定大規(guī)模發(fā)展基礎(chǔ)..........................................3.產(chǎn)業(yè)鏈有待完善，資源和技術(shù)構(gòu)成兩大壁壘12資源端：集中度高且短期增量有限......................................................電解液：技術(shù)突破點(diǎn)在于提升濃度......................................................電堆材料：發(fā)展可借力氫燃料電池......................................................4.商業(yè)化提速驅(qū)動降本，長期經(jīng)濟(jì)價值凸顯17技術(shù)革新路徑清晰，規(guī)模化助力成本下降..........................................分時電價機(jī)制不斷完善，充分利好儲能收益......................................儲能需求大幅增長，釩價中樞預(yù)期上行..............................................1.釩電池：技術(shù)最為成熟的液流電池釩電池全稱為全釩液流電池，屬于液流電池技術(shù)的一種，最早于1985年提出，經(jīng)過30余年的發(fā)展研究，目前技術(shù)已逐漸成熟，被視為在中大型儲能領(lǐng)域最具應(yīng)用前景的電化學(xué)儲能技術(shù)之一。中國對于釩電池的研究起步較早1995年，中國工程物理研究院（綿陽九院已經(jīng)成功建成500W/1kW的全釩液流電池樣機(jī)，此后在2006年，中科院大連化學(xué)與物理研究所也建成了10kW的釩電池項目，電堆規(guī)模得到大幅提升。我國科研院所釩電池研發(fā)水平的提高推動了釩電池技術(shù)的發(fā)展，也促進(jìn)了部分企業(yè)對商業(yè)化的早期嘗試。北京普能、大連融科等釩電池企業(yè)相繼于2007年和2008年成立，并專注于釩電池行業(yè)的技術(shù)推廣和應(yīng)用。圖1：釩電池歷史發(fā)展沿革目前經(jīng)過十多年的發(fā)展，大連融科和北京普能均已掌握了釩電池的自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)，并成功運(yùn)用于部分儲能項目，例如湖北棗陽12MWh光儲項目、國電投40MWh駝山網(wǎng)源友好風(fēng)電儲能項目等實(shí)例，技術(shù)驗(yàn)證已經(jīng)相對成熟。2022年5月，國家能源局批準(zhǔn)建設(shè)的首個國家級大型化學(xué)儲能示范項目——大連100MW/400MWh液流電池儲能示范項目成功并網(wǎng)，并將于同年8月正式投入商業(yè)運(yùn)行，這標(biāo)志著釩電池技術(shù)的規(guī)?；呀?jīng)進(jìn)入發(fā)展快車道。釩電池等液流電池的工作原理不同于鋰離子電池路徑，其活性物質(zhì)完全溶解在電解液中，通過電解液中正負(fù)極離子的價態(tài)變化來進(jìn)行能量儲存和釋放。以釩電池為例，其能量主要儲存在全釩離子構(gòu)成的電解液中，正極為VO和VO2+電對，對應(yīng)釩離子價態(tài)為+5和+4；負(fù)極為V2+和V3+電對，對應(yīng)釩離子價態(tài)為+2和+3。平時正負(fù)極電解液分別存放于儲液罐中，而在電池工作時，外接泵將正負(fù)極電解液泵進(jìn)電堆，在正負(fù)極形成不同的電對，并在電堆中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)充放電過程。圖2：釩電池充放電工作原理資料來源：InternationalRenewableEnergyAgency，市場研究部液流電池主要有鐵鉻電池、全釩電池和鋅溴電池等，不同液流電池技術(shù)路徑基本類似，主要區(qū)別在于電解液中的活性物質(zhì)不同，這也導(dǎo)致了電池性能上具有差異。歷史上鐵鉻液流電池發(fā)展最早，但其正負(fù)電極的離子類型不同，容易造成交叉污染，且反應(yīng)可逆性較差，存在工作電壓不穩(wěn)定的問題。這些缺點(diǎn)導(dǎo)致鐵鉻電池后續(xù)研究趨于停滯，目前國內(nèi)主要是國家電投集團(tuán)仍在持續(xù)研發(fā)31.25kW級Fe-Cr液流電堆“容和一號”已經(jīng)開始量產(chǎn)，并用于北張家口戰(zhàn)石溝250kW/1.5MWh等示范項目。表1：不同類型液流電池比較類型鐵鉻液流電池全釩液流電池鋅溴液流電池正極VO2+Br負(fù)極CrCl3V2+，電解液鹽酸水溶液硫酸水溶液等溴化鋅水溶液能量密度（Wh/kg）15~2015~5050理論循環(huán)壽命（次）以上12000~20000以上安全性高高中工作溫區(qū)-20~70℃℃℃初始投資成本（元34~54約0.450.42~0.53約0.6最新示范項目案例100MW/400MWh年，河北張家口戰(zhàn)石溝年，5kW/5kWh鋅溴單液流電池儲能示范項目一期8月即250kW/1.5MWh示范項目投運(yùn)液流電池儲能示范系統(tǒng)投運(yùn)將商運(yùn)正負(fù)電極不同導(dǎo)致交叉污染問液溴揮發(fā)性、高毒性、強(qiáng)腐蝕主要缺點(diǎn)題，反應(yīng)可逆性較差，工作電壓原材料成本較高性和易滲透性帶來安全問題；不穩(wěn)定，容量易衰減鋅枝晶析出容易降低實(shí)際容量鋅溴液流電池技術(shù)尚處于應(yīng)用初期階段。鋅溴液流電池的問題主要在于充放電過程中鋅枝晶易析出，導(dǎo)致電池容量衰減較快、使用壽命較低，同時液溴的揮發(fā)性、毒性、腐蝕性和易滲透性也降低了其安全性，因此在國內(nèi)發(fā)展進(jìn)度偏慢，目前最大投運(yùn)項目為大連化物所的5kW/5kWh鋅溴單液流電池儲能示范系統(tǒng)；而海外雖然發(fā)展相對較快，如美國加州的2MWh鋅溴液流電池儲能項目，但整體的規(guī)模和技術(shù)成熟度均遠(yuǎn)不及釩電池。故綜合來看，各液流電池中全釩液流電池安全性最高，循環(huán)壽命高達(dá)16000次以上，性能更為全面，目前已成為液流電池中技術(shù)最為成熟的技術(shù)路徑，實(shí)際項目的投運(yùn)方面也大幅領(lǐng)先于鐵鉻液流電池和鋅溴液流電池。表2：近年中國釩電池儲能項目明細(xì)簽約/開工時間投運(yùn)時間釩電池項目項目供應(yīng)商功率/容量年月年8月（一期）200MW/800MWh大連液流電池儲能調(diào)峰電站國家示范項目大連融科年月年12月2MW/8MWh河北承德森吉圖全釩液流電池風(fēng)儲示范項目河北豐寧建投江西電建與河鋼承鋼簽訂全釩液流電池儲能年9月／河鋼集團(tuán)示范項目5MW/20MWh年7月年12月10MW/40MWh大唐國際鎮(zhèn)海網(wǎng)源友好風(fēng)電儲能項目大連融科年7月年12月10MW/40MWh大連駝山風(fēng)電場全釩液流儲能電站工程大連融科年8月國家電投海陽儲能示范項目1MW/2MWh山東電力工程年12月1MW/2MWh全釩液流電池系統(tǒng)咨詢院年9月國家電投湖北100MW/500MWh全釩液流中釩綠動新能／100MW/500MWh電池儲能項目源北京普能年月／深圳全釩液流集中式儲能電站100MW/200MWh中廣核／年12月新疆偉力得新疆阿瓦提全釩液流電池儲能電站項目7.5MW/22.5MWh資料來源：北極星電力網(wǎng)，市場研究部2.政策東風(fēng)有力催化，釩電池儲能乘風(fēng)而起2.1電力配儲前景廣闊，儲能新規(guī)強(qiáng)調(diào)安全2022年6月，發(fā)改委、國家能源局等9部委發(fā)布《十四五”提出到2025年，非化石能源消費(fèi)占比要達(dá)到20%左右；2030年非化石能源消費(fèi)占比要達(dá)到25%左右，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到12億千瓦以上。因此，碳中和政策下能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型加速，風(fēng)電光伏的高速發(fā)展將刺激儲能需求高速增2021年，我國風(fēng)電裝機(jī)和光伏發(fā)電裝機(jī)量分別為3.28億千瓦和3.07億千比分別增長17%和21%。但風(fēng)電和光伏發(fā)電本身具有不穩(wěn)定的特征，因此往往需要配儲和調(diào)峰，各地政府陸續(xù)出臺相應(yīng)政策并簽訂“風(fēng)光儲一體化”相關(guān)項目，配儲比例基本處在10%-20%之間。按2030年風(fēng)電光伏12億千瓦的規(guī)劃，并假設(shè)配儲比例為20%2030年新能源發(fā)電側(cè)儲能需求至少為240GW。圖3：近年新能源發(fā)電迅速發(fā)展資料來源：BP，市場研究部現(xiàn)有電力儲能項目仍以抽水蓄能為主，2021年我國已投運(yùn)電力儲能項目46.1GW中抽水蓄能占比約為86%，新型儲能約占12%。但抽水蓄能對地理位置要求苛刻，存在明顯發(fā)展瓶頸，所以發(fā)展電化學(xué)儲能等新型儲能便成為了必然趨勢。2021年7月，發(fā)改委和國家能源局發(fā)布《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出到2025年實(shí)現(xiàn)新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉(zhuǎn)變，裝機(jī)規(guī)模達(dá)30GW以上。且根據(jù)2021年國網(wǎng)和南網(wǎng)發(fā)布的相關(guān)新型電力系統(tǒng)行動方案，2025年二者合計新型儲能將達(dá)到50GW，2030年二者合計新型儲能將達(dá)到140GW左右。假設(shè)因項目進(jìn)度等因素，實(shí)際累計裝機(jī)量為40GW，按2021年電化學(xué)儲能90%的占比估算，預(yù)計2025年我國電化學(xué)儲能累計裝機(jī)將達(dá)到36GW左右，對應(yīng)2021-2025年期間復(fù)合增長率將超過60%。表3：2018-2025年中國電化學(xué)儲能裝機(jī)情況及測算年份累計裝機(jī)功率（GW）1.011.593.275.128.2413.5122.1636.34同比（%）新增裝機(jī)功率（GW）0.600.991.561.843.125.278.6514.18同比（%）資料來源：中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會，國家電網(wǎng)，南方電網(wǎng)，市場研究部儲能需求推動下，各類電化學(xué)儲能飛速發(fā)展，其中鋰電池技術(shù)較為成熟、綜合性能較好，是當(dāng)前的主流技術(shù)路徑，但同時也存在安全性不足的問題。據(jù)全國能源信息平臺的不完全統(tǒng)計，近10年間全球共發(fā)生超過30起儲能電站起火爆炸事故，這也引發(fā)了政策端對于鋰電池儲能電站安全性的擔(dān)憂。2022年6月，國家能源局發(fā)布《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點(diǎn)要求（2022年版）（征求意見稿）》，提出中大型電化學(xué)儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池，不宜選用梯次利用動力電池；選用梯次利用動力電池時，應(yīng)進(jìn)行一致性篩選并結(jié)合溯源數(shù)據(jù)進(jìn)行安全評估。該文件的提出，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了國家對于中大型儲能場景安全性的要求，對于電化學(xué)儲能路徑的選擇產(chǎn)生了直接影響。1）安全性較差的三元鋰電池和鈉硫電池被直接排除；2磷酸鐵鋰動力電池的梯次利用受到限制，預(yù)計將提高磷酸鐵鋰電池的綜合利用成本，并進(jìn)而對磷酸鐵鋰電池整體在儲能端的市占率產(chǎn)生不利影響。動力電池的梯次利用指的是電池組在使用一段時間后出現(xiàn)衰減，性能不足以滿足原場景要求后，通過拆解退役電池成模組或電芯，在使用要求低的場景再次利用。不過由于回收的動力電池型號不統(tǒng)一、個體電池的全生命周期追溯困難、檢測分類難度和成本較高，梯次利用的磷酸鐵鋰動力電池往往存在穩(wěn)定性和一致性問題，容易引發(fā)“熱失控”，導(dǎo)致其安全性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于原電池組。3）考慮到氫燃料電池中氫的儲存和運(yùn)輸仍有較大技術(shù)瓶頸，導(dǎo)致有安全性隱患，預(yù)計氫燃料電池短期的規(guī)?；瘧?yīng)用也受到較大限制。此背景下，安全性成為電力儲能領(lǐng)域的最重要考量因素，釩電池技術(shù)獲得絕佳發(fā)展機(jī)遇。2.2釩電池vs鋰電池：中大型儲能場景優(yōu)勢顯著確保安全性的前提下，當(dāng)前有望大規(guī)模發(fā)展應(yīng)用的儲能技術(shù)路徑僅剩釩電池、磷酸鐵鋰電池以及鈉離子電池；而此三者中，釩電池在安全性、擴(kuò)容能力、循環(huán)壽命和全生命周期成本方面要顯著優(yōu)于磷酸鐵鋰電池和鈉離子電池。1性高：由于釩電池的電解液基質(zhì)采用水性溶液，使用過程中沒有固相反應(yīng)，因此不存在起火、爆炸等風(fēng)險；且過充過放也只會造成水的電解，通過將產(chǎn)生的氫氣及時排出即可保證安全使用；平時電解液和電堆分開存放，也成功避免了自放電現(xiàn)象。2簡單：釩電池能方便應(yīng)用模塊化管理，功率和容量可以單獨(dú)設(shè)計，通過將多組儲能單元并聯(lián)接入母線，便可構(gòu)建起更大規(guī)模的儲能系統(tǒng)。因此擴(kuò)容簡單，相較于磷酸鐵鋰電池，在大容量的情形下不會增加額外的安全性風(fēng)險。3）循環(huán)壽命長：目前商用釩電池循環(huán)壽命可以達(dá)到16000次以上，遠(yuǎn)高于商用磷酸鐵鋰電池的6000次，對應(yīng)使用壽命超過20年，且可靠性也已經(jīng)過實(shí)例驗(yàn)證。如加拿大VRBPowerSystems商業(yè)化示范運(yùn)行時間最長的釩電池模塊已正常運(yùn)行超過9環(huán)壽命超過18000次。4）全生命周期成本較低：釩電池初始投資成本較高，但由于釩電池的循環(huán)壽命較長，因此在全生命周期成本方面有一定優(yōu)勢。當(dāng)前釩電池儲能項目的初始投資成本約4~5元/Wh，高于鋰電池項目1.5~2元/Wh的水平。不過由于釩電池循環(huán)次數(shù)長，故全生命周期度電成本約為0.42~0.53元/kWh，低于鋰電池的0.56~0.75元/kWh。表4：不同技術(shù)路徑儲能電池性能對比種類全釩液流電池磷酸鐵鋰電池鈉離子電池能量密度（Wh/kg）15~50120~160100~160能量轉(zhuǎn)換效率循環(huán)壽命（次）響應(yīng)速度級安全性高一般一般理論初始投資成本（元）4~51.5~20.9~1.2全生命周期度電成本（元）0.42~0.530.56~0.750.5~0.67環(huán)保性好一般好資料來源：中國知網(wǎng)，CESA，市場研究部釩電池憑借以上優(yōu)點(diǎn)，完美適配中大型儲能場景的要求；而磷酸鐵鋰電池的安全性和循環(huán)壽命低于釩電池，但能量密度顯著更高，故在重量和體積上有優(yōu)勢，更適合于小型化場景。另外，鈉離子電池發(fā)展尚處于早期階段，已投運(yùn)的最新項目為2021年華陽集團(tuán)與中科海鈉在山西太原合作的1MWh鈉離子電池儲能系統(tǒng)。且即便后續(xù)鈉離子電池技術(shù)成于其技術(shù)路徑和鋰電池較為類似，性能相近，故預(yù)計將主要在小型化和生活化場景對磷酸鐵鋰電池產(chǎn)生替代，對釩電池的威脅相對較小，未來在中大型儲能領(lǐng)域的應(yīng)用擴(kuò)展仍有待驗(yàn)證。因此，預(yù)計釩電池將在應(yīng)用場景上與主流的鋰電池路徑發(fā)生差異化競爭，在中大型儲能領(lǐng)域?qū)ΜF(xiàn)有的鋰電池體系進(jìn)行有效補(bǔ)充，而磷酸鐵鋰電池則更適用于小型化、生活化、用戶側(cè)等儲能場景。2.3資源豐富易于回收，奠定大規(guī)模發(fā)展基礎(chǔ)我國釩資源儲量豐富，具備高自給率的資源優(yōu)勢，供給端的穩(wěn)定保障對于釩電池的規(guī)模化發(fā)展極為重要。全球釩礦資源主要分布在中國、俄羅斯、南非和澳大利亞，根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局2021年的數(shù)據(jù)，我國釩礦儲量占全球的40%，產(chǎn)量占全球的66%，均遠(yuǎn)高于鋰資源的自給率，供給端有較強(qiáng)保障。因此相較于鋰電池，我國釩電池有更好的資源基礎(chǔ)，在大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用上更具潛質(zhì)。鋰資源自給率不足、供給偏緊也帶來潛在的成本問題，以碳酸鋰為例，其價格從21年初的5萬元/噸一度漲到22年50萬元/噸的高位，下游成本壓力巨大。與此同時，五氧化二釩的價格則相對穩(wěn)定在10-15萬元/噸以內(nèi)。故當(dāng)前釩電池和鋰電池的初始成本差距出現(xiàn)明顯收窄，此背景下釩電池獲得難得的發(fā)展機(jī)遇。圖4：全球釩資源儲量情況（萬噸）圖5：我國釩資源自給率遠(yuǎn)高于鋰資源（）資料來源：USGS，市場研究部資料來源：USGS，市場研究部此外，釩電池在資源回收利用方面也有明顯優(yōu)勢。釩電池的釩元素主要以不同價態(tài)的釩離子形式存在于電解液中，充放電過程中不與電極材料發(fā)生反應(yīng)，長期使用后仍能保持活性，物化性質(zhì)變化不大，故可以幾乎完全循環(huán)利用。同時，雖然不同類型電解液濃度和配方有一定差異，但標(biāo)準(zhǔn)差距較小，因此回收利用時也方便處理，回收成本很低。釩電池的電解液回收主要有兩種思路，一種是對失效電解液進(jìn)行氧化處理，然后沉淀回收釩氧化物等，這種方法研究起步較早，釩回收率可以達(dá)到75%以上；第二種在電解液中添加合適的還原劑或氧化劑，通過直接調(diào)節(jié)電解液中的釩離子濃度，實(shí)現(xiàn)電解液的高效利用，目前也已有相關(guān)進(jìn)展，釩回收利用率得到進(jìn)一步提升。而鋰電池的回收利用除了金屬回收中面臨的分類檢測困難、標(biāo)準(zhǔn)不一致等問題外，電解液中的高濃度有機(jī)溶鋰鹽、添加劑等物質(zhì)具有毒會造成較大污染，也帶來了較高的綜合處理成本。因此，釩電池不僅資源端有較強(qiáng)保障，同時回收利用率高，長期來看具備大規(guī)模發(fā)展的資質(zhì)，不存在資源端壁壘的限制。3.產(chǎn)業(yè)鏈有待完善，資源和技術(shù)構(gòu)成兩大壁壘目前釩電池產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展尚處于早期階段，具備釩電池技術(shù)的企業(yè)數(shù)量較少。國內(nèi)主要包括大連融科、北京普能、上海電氣、武漢南瑞，四川偉力得；國外釩電池企業(yè)包括日本住友公司、美國UniEnergy公司和奧地利Gildemeister公司。表5：主要釩電池企業(yè)情況分類公司概況相關(guān)項目大連年成立，由中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所和年8融科第一梯隊北京普能大連博融控股集團(tuán)有限公司共同組建。期100MW/400MWh項目即將商運(yùn)10MW3MW年交付湖北棗陽光儲用首期及國100MW/500MWh全釩液流電池儲能項目年成立，主營業(yè)務(wù)為釩電池研發(fā)、制造與商業(yè)年收購全球最大釩電池企業(yè)VRBMW級儲能項目；參與國電投湖北Systems，接收其專利及研發(fā)管理人員。上海全釩液流電池業(yè)務(wù)由其子公司上海電氣儲能公司負(fù)年上半年，汕頭智慧能源液流電池儲能項目電氣責(zé)，相關(guān)技術(shù)由上海電氣中央研究院提供1MW/1MWh全釩液流電池儲能電站順利通過驗(yàn)收第二梯隊武漢南瑞四川偉力得國網(wǎng)英大旗下，10功率釩電池電堆和250kW/500kWh儲能系統(tǒng)，年成立，集全釩液流儲能系統(tǒng)設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)于一體，是國家液流電池標(biāo)委會成員單位，與清華大學(xué)、中科院、四川大學(xué)、西南交大等保持密切合作。年7月，中標(biāo)湖北省能源互聯(lián)網(wǎng)示范工程250kW/1MWh全釩液流電池儲能電站項目子公司甘肅偉力得在甘肅省張掖市規(guī)劃建設(shè)250MW/1000MWh規(guī)模的集中式共享儲能電站的試點(diǎn)項目，正在進(jìn)行項目立項及備案。日本上世紀(jì)90海外年，北海道15MW/60MWh儲能項目并網(wǎng)運(yùn)行住友的系統(tǒng)集成和工程應(yīng)用技術(shù)資料來源：各公司官網(wǎng)，市場研究部在國內(nèi)釩電池領(lǐng)域，以大連融科和北京普能技術(shù)較為領(lǐng)先，屬于第一梯隊。前者背靠中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所，在電解液、電堆材料等方面擁有一系列核心自研技術(shù)；后者在2009年通過收購當(dāng)時全球最大規(guī)模的加拿大釩電池企業(yè)VRBPowerSystems速掌握了釩電池領(lǐng)域的相關(guān)專利、技術(shù)和設(shè)備。圖6：釩電池產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)圖釩電池產(chǎn)業(yè)鏈相對復(fù)雜，上游主要為釩產(chǎn)品原料的生產(chǎn)；中游主要為釩電池模組和控制系統(tǒng)，電池的關(guān)鍵組件為電解液和電堆，而控制系統(tǒng)則包括儲液罐、循環(huán)泵、變頻器、電控系統(tǒng)等；下游主要應(yīng)用于儲能領(lǐng)域，包括發(fā)電配儲、電網(wǎng)調(diào)峰和用戶側(cè)儲能等。3.1資源端：集中度高且短期增量有限全球釩礦資源主要包括釩鈦磁鐵礦鈦磁鐵礦儲量豐富，品位較高，主要分布在中國、俄羅斯和澳大利亞，也是目前最為廣泛利用的釩礦資源；而釩鉀鈾礦主要存在于美國，釩資源屬于提鈾時產(chǎn)生的副產(chǎn)物；含釩石煤品位較低，屬于一種含釩無煙煤，釩元素以含釩云母等形態(tài)存在。表6：不同釩礦資源釩礦種類存在形式釩品位地區(qū)釩鈦磁鐵礦FeO·V2O3一般0.2%～1.5%中國四川攀枝花、河北承德，俄羅斯，澳大利亞鉀釩鈾礦K2O·2UO3·V2O5·1～12%以上美國含釩石煤硅酸鹽礦物多在0.1%~1%中國湖南、廣西、湖北等地資料來源：亞洲金屬網(wǎng)，市場研究部我國釩資源主要為釩鈦磁鐵礦和含釩石煤，二者占比分別為52%和48%。不過由于石煤提釩的回收率低、環(huán)保壓力大、生產(chǎn)成本高，目前我國釩資源的開發(fā)利用以釩鈦磁鐵礦為主，在產(chǎn)釩原料中占比約為90%。表7：不同提釩工藝比較工藝原料概況回收率成本釩渣提釩粗釩渣80%以上7~10萬元噸

鋼鐵冶煉石煤提釩含釩石煤50~70%9~15萬元噸

保處理壓力較大1）釩渣提釩主要是先對磁鐵礦進(jìn)行磁選和破碎，隨后經(jīng)過高爐分離成半鋼和釩渣，再進(jìn)一步將釩渣制成五氧化二釩等釩產(chǎn)品。其本質(zhì)為煉鋼的副產(chǎn)品，主要公司為攀鋼釩鈦、河鋼股份等，二者釩產(chǎn)品年產(chǎn)能分別為4萬噸和2.2萬噸，產(chǎn)量占比合計接近國內(nèi)的50%。由于釩渣提釩和鋼鐵產(chǎn)量關(guān)聯(lián)較高，在當(dāng)前鋼鐵產(chǎn)量受限的情況下，其產(chǎn)能擴(kuò)張受冶煉端限制。此外，因?yàn)殁C鈦磁鐵礦中鈦含量遠(yuǎn)高于釩，平均TiO2含量可達(dá)6%以上，因此若要擴(kuò)大釩渣產(chǎn)能，鈦資源供給或?qū)⑦^剩，其消納問題也會對磁鐵礦的綜合收益造成不利影響。2石煤中的釩品位較低，多數(shù)處于0.6%以下，綜合回收率約60%，低于釩渣提釩的80%，且受到環(huán)保要求的限制。傳統(tǒng)石煤提釩的鈉化焙燒過程中會產(chǎn)生氯化氫、二氧化硫等污染物，環(huán)保處理壓力較大，目前被國家政策禁止；而鈣化焙燒法相對污染較小，但對于原礦要求較為苛刻，綜合成本較高。不過近年隨著部分公司的工藝取得技術(shù)突破，石煤提釩產(chǎn)量也有一定提升。如西部礦業(yè)的子公司肅北西礦釩科技，其石煤提釩項目在2020年5月投入試生產(chǎn)，2022年4月二期技改擴(kuò)建項目完成后，偏釩酸銨總產(chǎn)能達(dá)到2000噸。除此以外，部分鈦白粉企業(yè)也在布局釩資源供給。如龍佰集團(tuán)擬投資建設(shè)堿性球團(tuán)濕法提釩項目，計劃通過堿性濕法對釩鈦磁鐵礦進(jìn)行處理，若項目建設(shè)順利，預(yù)計約3年后可新增五氧化二釩產(chǎn)能3萬噸。表8：釩礦資源類公司提釩路徑相關(guān)公司基本情況攀鋼釩鈦釩產(chǎn)品產(chǎn)能4萬噸年，產(chǎn)量占全國總量的約32%萬噸以上的釩鈦鐵精礦產(chǎn)能，是釩上游資源龍頭釩渣提釩河鋼股份擁有2.2萬噸釩產(chǎn)品產(chǎn)能，規(guī)模位居國內(nèi)第二安寧股份公司擁有潘家田釩鈦磁鐵礦，不直接提釩，主營業(yè)務(wù)為鈦精礦和釩鈦鐵精礦，年釩鈦鐵精礦的銷量達(dá)到141.65萬噸。堿性球團(tuán)濕法提釩龍佰集團(tuán)年7產(chǎn)3萬噸五氧化二釩創(chuàng)新示范工程，預(yù)計建設(shè)時間31石煤提釩西部礦業(yè)2022年4噸。資料來源：各公司公告，市場研究部因此綜合來看，政策端和成本影響下，我國釩資源短期產(chǎn)能增量有限，供給端具有明顯的資源壁壘，2023-2024年供給將較為緊張。不過長期來看，由于資源端儲量豐富，隨著釩儲能需求的大幅增長，預(yù)計后續(xù)對資源的開發(fā)利用將明顯提升，考慮到建設(shè)周期約為2-3年，預(yù)計2025年起釩供給端將逐漸寬松。表9：2018-2025年中國釩資源供給情況及預(yù)測（萬噸，%，折五氧化二釩）年份7.9111.2511.4612.3512.7213.1013.6316.63石煤提釩（萬噸）0.951.351.251.251.281.351.451.67總供給（萬噸）8.8612.6012.7113.6014.0014.4515.0718.30同比（%）42.2%0.9%7.0%2.9%3.3%4.3%21.4%資料來源：百川盈孚，中國鐵合金在線網(wǎng)，市場研究部3.2電解液：技術(shù)突破點(diǎn)在于提升濃度不同于鋰電池，釩電池的電解液是作為正負(fù)極存在，因此二者的成分和作用也大相徑庭。鋰電池電解液為六氟磷酸鋰，主要作用為傳導(dǎo)離子；而釩電池電解液為含釩離子的酸性水溶液，本身即為電池的正負(fù)極。釩電池電解液的最重要參數(shù)為釩離子濃度，直接影響到電池的能量密度。傳統(tǒng)電解液主要采用的是硫酸水溶液作為基質(zhì)，正負(fù)極分別為硫酸氧釩和硫酸釩，釩離子濃度處于1.6mol/L到1.8mol/L之間，能量密度約為15-25Wh/kg。而新型電解液通過使用混酸或鹽酸作為基質(zhì)，能有效提高釩電池電解液濃度，目前相關(guān)研究進(jìn)展迅速。早在2011PNNL團(tuán)隊就開發(fā)了鹽酸+硫酸的混酸釩電池電解液，釩離子濃度可以達(dá)到2.5mol/L以上；在此基礎(chǔ)上，2015年起我國也陸續(xù)啟動了對混酸體系和鹽酸體系的電解液研究，新型電解液的釩離子濃度在實(shí)驗(yàn)室階段可達(dá)到3-5mol/L。目前實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的電解液釩濃度最高可達(dá)2.2mol/L，技術(shù)壁壘要以大連融科等釩電池企業(yè)自研自產(chǎn)為主。不過隨著釩電池需求迅速提升，當(dāng)前攀鋼釩鈦、河鋼股份等上游企業(yè)正積極向電解液環(huán)節(jié)擴(kuò)展，通過釩資源優(yōu)勢和下游技術(shù)優(yōu)勢形成合作，加快電解液的產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展。表10：釩資源類企業(yè)正積極與下游釩電池企業(yè)加強(qiáng)電解液等合作公司電解液相關(guān)布局年自有技術(shù)建成釩電池電解液試驗(yàn)線，并在年9月與大連融科攀鋼釩鈦簽訂《戰(zhàn)略合作協(xié)議》，年7月，公司繼續(xù)與大連融科就全釩液流電池用釩儲能介質(zhì)委托加工和釩儲能介質(zhì)購銷簽訂了商業(yè)合同。河鋼股份公司擁有釩電解液制造技術(shù)的自主知識產(chǎn)權(quán)，年7月與北京普能簽約300MW釩電池儲能產(chǎn)業(yè)鏈項目中核鈦白與偉力得簽署《全釩液流電池儲能全產(chǎn)業(yè)鏈》戰(zhàn)略合作協(xié)議，合資公司釩電解液總體產(chǎn)能規(guī)劃100萬立方米，首期建設(shè)30萬立方米。資料來源：各公司公告，市場研究部3.3電堆材料：發(fā)展可借力氫燃料電池電堆材料中最重要的是釩電池隔膜，主要用于隔開正負(fù)極電解液，在防止活性物質(zhì)混合出現(xiàn)自放電現(xiàn)象的同時，可允許特定離子通過。因此，性能優(yōu)良的隔膜應(yīng)滿足高電導(dǎo)率、低電阻、選擇性好和穩(wěn)定性好等要求，技術(shù)壁壘較高。當(dāng)前主流的隔膜以陽離子交換膜為主，包括全氟烴膜、部分氟化膜和非氟化膜，其中全氟烴膜技術(shù)較為成熟，且具有較高的電導(dǎo)率和穩(wěn)定性，應(yīng)用較為廣泛。典型代表為美國杜邦公司生產(chǎn)的Nafion膜，其材料合成難度相對較小，但關(guān)鍵性的熔融擠出壓延成型技術(shù)長期為國外壟斷，導(dǎo)致成本高昂；國內(nèi)的全氟烴膜生產(chǎn)公司則主要有東岳集團(tuán)和江蘇科潤，目前在隔膜的國產(chǎn)替代方面已經(jīng)取得一定成果。而在非氟化膜方面，依托于大連化物所的先進(jìn)技術(shù)，大連融科行業(yè)領(lǐng)先。2020連化物所張華民團(tuán)隊在非氟多孔離子傳導(dǎo)膜的研究上取得突破，將多孔分離膜的概念用于釩電池隔膜，成功提高了膜的選擇透過性，擴(kuò)大了膜材料的選擇范圍，有效降低了隔膜成本。表11：不同類型隔膜的性能比較類型電導(dǎo)率選擇性穩(wěn)定性示例材料杜邦公司的

全氟烴膜高差高全氟磺酸

Nafion膜部分氟化膜高好差Ballad公司的BAM3G膜磺化或磷化三氟苯乙烯非氟化膜高好差聚酰亞胺等/堿性膜高好差聚醚酰亞胺/釩電池的其他材料方面，電極并不參與化學(xué)反應(yīng)，常用材料為碳?xì)只蚴珰?，主要關(guān)注導(dǎo)電性、催化性和化學(xué)穩(wěn)定性；而雙極板是一種導(dǎo)電隔板，主要用來分隔兩個相鄰單電池的正負(fù)極電解液、匯集電流，從而在電堆內(nèi)部實(shí)現(xiàn)多個單電池的串聯(lián)，一般采用碳塑復(fù)合雙極板，主要關(guān)注材料的電導(dǎo)率和機(jī)械強(qiáng)度。釩電池尚未產(chǎn)業(yè)鏈化發(fā)展，目前隔膜、雙極板、電極等電堆材料多采用釩電池企業(yè)自研自產(chǎn)或外協(xié)加工的形式，大連融科、北京普能均掌握核心技術(shù)，一體化程度較高。不過考慮到釩電池的電堆式結(jié)構(gòu)與氫燃料電池類似，二者在電堆材料上具有相通之處，理論上氫燃料電池電堆材料的公司也具備生產(chǎn)釩電池電堆材料的能力，因此后續(xù)規(guī)?；l(fā)展或?qū)⑹芤嬗诂F(xiàn)有氫燃料電池的電堆產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度有望超預(yù)期。表12：電堆材料的發(fā)展可借力現(xiàn)有氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)公司材料相關(guān)公司隔膜東岳集團(tuán)（H股上市）、江蘇科潤、美國杜邦公司雙極板嘉興納科新材料有限公司、上海弘楓電極江油潤生石墨氈有限公司，嘉興納科新材料有限公司資料來源：各公司官網(wǎng)，市場研究部4.商業(yè)化提速驅(qū)動降本，長期經(jīng)濟(jì)價值凸顯4.1技術(shù)革新路徑清晰，規(guī)?；Τ杀鞠陆抵荡藘δ苄枨笱杆贁U(kuò)張的歷史節(jié)點(diǎn)，我們認(rèn)為當(dāng)前釩電池技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，同時高安全性、循環(huán)壽命長的特點(diǎn)對中大型儲能項目的適配度好，疊加政策端支持，在多個大型示范性項目建設(shè)和投運(yùn)的催化下，產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展將顯著加快。在釩電池儲能成本結(jié)構(gòu)中，電解液和電堆成本是主要來源，各自占電池成本的41%和37%，按總成本4元/Wh計算，分別約1.64和1.48元/Wh。目前二者的降本路徑已經(jīng)有較為清晰的思路。圖7：釩電池成本構(gòu)成資料來源：大連化物所，市場研究部1）電解液降本：技術(shù)迭代和回收利用兼顧釩電池電解液的主要成分為含釩離子的硫酸水溶液，其中釩元素占成本比重較高。假設(shè)釩離子濃度約1.8mol/L，能量密度約15Wh/kg，且電解液參考20%硫酸的密度1.14g/ml，則1MWh的釩電池容量對應(yīng)電解液約58立方米，對應(yīng)釩需求量5.4噸，折五氧化二釩為9.6噸。按當(dāng)前11萬元/噸價格計算，1Wh釩元素成本約1.15元，約占總成本4元/Wh的28.75%，占電解液成本1.64元/Wh的70%左右。表13：釩電池中電解液需求和釩原料需求測算項目數(shù)值單位釩電池裝機(jī)量1能量密度15電解液密度1.14g/ml電解液質(zhì)量67t電解液體積58m^3釩需求量5.4t折五氧化二釩量9.6t資料來源：中國知網(wǎng)，市場研究部電解液降本可借助于釩離子濃度的提高。除了降低電解液加工費(fèi)用外，通過提高釩離子濃度，也可以有效提高釩電池能量密度，進(jìn)而降低電解液用量。目前相關(guān)研究也有實(shí)例驗(yàn)證，如濰坊釩電池項目的初始投資成本已經(jīng)降至2.13元/Wh，較當(dāng)前初始成本大幅下降47%。2022年7月1日，濰坊濱海經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的國內(nèi)首個鹽酸基全釩液流儲能電站一期順利總投資8500萬元，由液流儲能科技有限公司承建，一期工程1MW/4MWh，全部建成后將實(shí)現(xiàn)10MW/40MWh儲能容量。此外，由于釩電池的電解液標(biāo)準(zhǔn)雖有差異但影響不大，基本可以完全回收利用，疊加電解液租賃的模式，預(yù)計規(guī)?；箅娊庖撼杀緦@著降低。2）電堆材料降本：國產(chǎn)替代以及關(guān)鍵材料的技術(shù)突破電堆是釩電池成本的第二大來源，關(guān)鍵性材料包括隔膜和雙極板。總體來看，隔膜技術(shù)壁壘高，此前長期被國外企業(yè)壟斷，因此占成本比重較高，后續(xù)電堆降本以隔膜技術(shù)的突破最為關(guān)鍵。參考大連融科官網(wǎng)，500kW的釩電池集裝箱截面積約71m2nafion膜的價格約700美元/m2估算，可得單Wh釩電池項目的隔膜成本約0.67元，占釩電池項目總成本4元/Wh的16.75%，占電堆成本1.48元/Wh的45%左右。目前全氟烴膜的國產(chǎn)替代已經(jīng)開始，同時非氟膜的研發(fā)也在高速展開。國內(nèi)全氟磺酸樹脂膜方面的代表性企業(yè)有東岳集團(tuán)和江蘇科潤；而在非氟化膜領(lǐng)域，2020年大連化物所成功開發(fā)可焊接多孔離子傳導(dǎo)膜，成功使電堆膜材料的使用面積下降30%、電堆總成本下降40%。預(yù)計隔膜技術(shù)的突破不僅可以有效降低單位面積膜材料成本，還可以降低膜材料面積，對于釩電池電堆降本起到明顯促進(jìn)作用。表14：隔膜成本占比測算項目數(shù)值單位釩電池裝機(jī)量500kWh總截面積71m^3單價700美元／m^3匯率6.76元／美元總成本33.47萬元單位成本元／Ｗｈ0.67資料來源：大連融科官網(wǎng)，市場研究部故綜合來看，隨著釩電產(chǎn)業(yè)鏈不斷發(fā)展，預(yù)計電解液和電堆成本將持續(xù)下行。在4元/Wh的初始成本基礎(chǔ)上，若電解液成本通過提高濃度和回收利用，較當(dāng)前下降40%成本通過材料技術(shù)突破，下降60%；其他成本通過規(guī)?；陆?0%因期釩電池的初始投資成本有望下降至2元/Wh以內(nèi)，降幅達(dá)50%以上。即便考慮到鋰電池的降本，未來釩電池的初始成本也能夠下降至鋰電池成本2倍以內(nèi)，屆時經(jīng)濟(jì)性將大幅提升。4.2分時電價機(jī)制不斷完善，充分利好儲能收益2021年7月，國家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步完善分時電價機(jī)制的通知》，部署各地進(jìn)一步完善分時電價機(jī)制，明確各地要在峰谷電價的基礎(chǔ)上推行尖峰電價機(jī)制，主要基于系統(tǒng)最高負(fù)荷情況合理確定尖峰時段，尖峰電價在峰段電價基礎(chǔ)上上浮比例原則上不低于20%。分時電價機(jī)制的完善進(jìn)一步擴(kuò)大了峰谷電價差距，對于后續(xù)儲能項目的經(jīng)濟(jì)收益形成明顯利好。參考廣東省工業(yè)電價，2022年6月，10千伏電壓等級的平段度電價格約為0.68元，高峰電價約1.14元，低谷電價約0.28元，在7-9月還會實(shí)行尖峰電價，在高峰電價基礎(chǔ)上增加25%。圖8：分時電價體系下一天的峰谷電價變化（元/kWh）資料來源：國家電網(wǎng)，市場研究部在中大型儲能領(lǐng)域，釩電池儲能項目的用途主要為發(fā)電側(cè)配儲和電網(wǎng)調(diào)峰?？紤]一個1MW/4MWh釩電池儲能項目，當(dāng)用于發(fā)電側(cè)配儲時，項目收益可視作對流失電力的再利用，參考當(dāng)前抽水蓄能的模式，假設(shè)按兩部制電價來計算收益，若每年工作300天，每天充放電各4h，測算可得該儲能項目每年將提供毛利潤392萬元；當(dāng)用于電網(wǎng)調(diào)峰時，項目收益可來自于當(dāng)前分時電價體系下峰谷價差帶來的套利，按廣東省電價計算，并假設(shè)每年運(yùn)行300天，不考慮尖峰電價的情況下，每天按照低谷充電2h—高峰放電2h—平段充電2h—高峰放電2h的循環(huán)計算，測算得該項目每年將提供毛利潤190萬元。且隨著后續(xù)釩電池成本的加速下行，預(yù)計釩電池儲能項目的長期經(jīng)濟(jì)價值有望進(jìn)一步凸顯。4.3儲能需求大幅增長，釩價中樞預(yù)期上行預(yù)計儲能需求高速發(fā)展下，具有先發(fā)優(yōu)勢的釩電池儲能技術(shù)將搶占先機(jī)；同時，商業(yè)化加速又將驅(qū)動成本逐漸下降，進(jìn)而推動釩電池滲透率持續(xù)提高，預(yù)計到2025年釩電池在新增電化學(xué)儲能中的占比有望達(dá)到15%。儲能領(lǐng)域用釩需求有望快速提升，假設(shè)后續(xù)1GW功率釩電池儲能項目對應(yīng)4GWh的裝機(jī)量，且1GWh項目大約消耗0.96萬噸五氧化二釩當(dāng)量，預(yù)計2025年儲能領(lǐng)域釩需求量將達(dá)到8.17萬噸。表15：2018-2025年中國儲能領(lǐng)域釩消費(fèi)量情況及測算年份電化學(xué)儲能新增裝機(jī)量（）0.600.991.561.843.125.278.6514.18新增電化學(xué)儲能中釩電池滲透率（%）0%0%0.2%3%5%8%釩電池新增裝機(jī)量（GW）0.0030.050.160.420.952.13

儲能領(lǐng)域用釩需求（萬噸）0.0030.150.611.623.658.17同比（%）資料來源：中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會，國家電網(wǎng)，南方電網(wǎng)，市場研究部（電化學(xué)儲能新增裝機(jī)采用表3結(jié)果）同時，鋼鐵等傳統(tǒng)領(lǐng)域的釩需求預(yù)計保持穩(wěn)定。鋼鐵行業(yè)是釩最大的傳統(tǒng)消費(fèi)領(lǐng)域，一般用于合金添加劑，在我國的釩消費(fèi)結(jié)構(gòu)中約占90%，未來雖然預(yù)計粗鋼產(chǎn)量承壓，但鋼鐵消費(fèi)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級正在加快，下游對于鋼材性能的更高要求將顯著提升平均噸鋼用釩量。故綜合來看，預(yù)計未來鋼鐵行業(yè)消費(fèi)結(jié)構(gòu)的升級將使釩需求維持穩(wěn)定；同時隨著釩電池技術(shù)的不斷突破，儲能領(lǐng)域釩需求將大幅增長，同時兩年內(nèi)供給相對剛性，預(yù)計后續(xù)釩價將持續(xù)上行。歷史釩價彈性較高，2018年期間曾出現(xiàn)大幅上漲。其原因一是供給端受環(huán)保督察和釩渣進(jìn)口禁令的影響，同時需求端預(yù)期被螺紋新標(biāo)大幅強(qiáng)化，最終使得2018年12月釩價一度觸及高點(diǎn)49萬元/噸。此后因價格過高，鈮鐵替代作用顯現(xiàn)，釩價開始持續(xù)回落，最終回歸于10-