儲(chǔ)能行業(yè)專題研究系列四：釩液流電池兼具安全與靈活的長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù) 未來前景可期

請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容證券研究報(bào)告|2023年07月25日儲(chǔ)儲(chǔ)能行業(yè)專題研究系列四：釩液流電池兼具安全與靈活的長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)未來前景可期超配釩液流電池中電堆與電解液是核心組成部分。釩液流電池主要由功率單元 能長縮空氣儲(chǔ)能、重力儲(chǔ)能、液流電池儲(chǔ)能等。釩液流電池優(yōu)勢(shì)在于：1)與鋰善；電MW釩液流電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)加快產(chǎn)品與產(chǎn)能布局。在釩資源端，中國擁有全球最多的釩資源儲(chǔ)量、也是全球最大的金屬釩生產(chǎn)國，有利于釩電池的推廣。在材料端，離子膜由于專利和技術(shù)壁壘高多還依賴于進(jìn)口，電解液、電極、雙極板等材料則實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。在電堆制造與系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)，融科儲(chǔ)能、上海電氣、北京普能、星辰新能等企業(yè)在高功率電堆及系統(tǒng)上布局領(lǐng)先，并且紛紛進(jìn)行百兆瓦到吉瓦級(jí)產(chǎn)能擴(kuò)張，加速產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。電力設(shè)備證券分析師：陳抒揚(yáng)0證券分析師：陳抒揚(yáng)0755-81982965010-88005313wangweiqi2@chenshuyang@S0980520080003S0980523010001聯(lián)系人：李iquan2@市場(chǎng)走勢(shì)資料來源：Wind、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理相關(guān)研究報(bào)告《新型電力系統(tǒng)專題研究系列之充電樁-直流樁需求持續(xù)提升，國內(nèi)企業(yè)加速出?！贰?023-07-23《儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈周評(píng)7月第3周：儲(chǔ)能公司陸續(xù)發(fā)布半年報(bào)，上海發(fā)布交通領(lǐng)域氫能方案》——2023-07-23《風(fēng)電/電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈周評(píng)(7月第4周)-電網(wǎng)建設(shè)環(huán)比提速，硅鋼價(jià)格繼續(xù)下行》——2023-07-23《光伏產(chǎn)業(yè)鏈周評(píng)(7月第4周)-硅料、硅片價(jià)格探漲，銀漿價(jià)格上行》——2023-07-23《光伏產(chǎn)業(yè)鏈周評(píng)(7月第3周)-硅片、電池片價(jià)格小幅反彈，石英坩堝價(jià)格探漲》——2023-07-16請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容2證券研究報(bào)告容目錄儲(chǔ)能市場(chǎng)高速增長，新型儲(chǔ)能蓬勃發(fā)展 5新型儲(chǔ)能方式介紹 5政策+經(jīng)濟(jì)性雙輪驅(qū)動(dòng)，儲(chǔ)能迎來爆發(fā)式增長 5釩電池兼具靈活與安全，是儲(chǔ)能的可靠手段 10釩電池基本結(jié)構(gòu)與特性 10釩電池高安全、長壽命、靈活性高，是長時(shí)儲(chǔ)能的有效方式 12政策持續(xù)加碼，釩電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速 142026年液流電池新增裝機(jī)量有望達(dá)到19.6GWh 15產(chǎn)業(yè)鏈：電堆與電解液是核心組成部分 17釩資源：國內(nèi)儲(chǔ)量豐富，釩產(chǎn)能充足 17離子膜：國產(chǎn)替代正當(dāng)時(shí) 19電極：碳素類材料為主流路線，國內(nèi)企業(yè)配套能力強(qiáng) 21雙極板：電堆重要結(jié)構(gòu)件 22電堆：釩電池核心功率單元 23電解液：核心能源單元，殘值高回收價(jià)值大 24釩電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)梳理 27請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容3證券研究報(bào)告圖表目錄 圖2：全球新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模(GW) 6圖3：全球新型儲(chǔ)能新增裝機(jī)規(guī)模(GW) 6圖4：2022年底全球儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模(GW、%) 6圖5：2023年7月全國各地代理電價(jià)峰谷價(jià)差(元/kWh) 8圖6：2022年全球戶用儲(chǔ)能新增裝機(jī)分布情況 8圖7：德國電價(jià)指數(shù)KWK-Preis(EUR/MWh) 9圖8：美國主要州際交易所電力加權(quán)平均價(jià)格(USD/MWh) 9圖9：全釩液流電池結(jié)構(gòu)示意圖 10 圖11：全球液流電池累計(jì)裝機(jī)規(guī)模(MW) 11圖12：國內(nèi)液流電池累計(jì)裝機(jī)規(guī)模(MW) 11 圖15：釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出功率與儲(chǔ)能容量可以獨(dú)立設(shè)計(jì) 13圖16：不同儲(chǔ)能時(shí)長下全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)價(jià)格(元/Wh) 14 圖18：2022年全球釩資源儲(chǔ)量分布(折金屬釩，萬噸) 17圖19：2022年全球釩資源產(chǎn)量分布(折金屬釩，萬噸) 17圖20：國內(nèi)金屬釩主要生產(chǎn)方式 18圖21：2021年各家企業(yè)金屬釩產(chǎn)能(折五氧化二釩，萬噸) 182021年全球釩資源的消費(fèi)結(jié)構(gòu) 182022年全球釩資源的消費(fèi)結(jié)構(gòu) 18圖24：五氧化二釩售價(jià)(萬元/噸) 19圖25：液流電池電堆結(jié)構(gòu)圖 23圖26：大連200MW/800MWh儲(chǔ)能示范電站模塊化結(jié)構(gòu)示意圖 23請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容4證券研究報(bào)告 表2：部分省份強(qiáng)制配儲(chǔ)政策 7表3：全球新型儲(chǔ)能市場(chǎng)裝機(jī)情況(GWh) 9表4：釩電池系統(tǒng)主要組成結(jié)構(gòu)及各組分的功能 11表5：幾種電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)比 12表6：三種長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的特性對(duì)比 13表7：國內(nèi)外釩液流電池相關(guān)政策 142023年初以來釩液流儲(chǔ)能項(xiàng)目簽約情況(截至2023年7月21日) 15表9：全球液流電池新增裝機(jī)規(guī)模預(yù)測(cè) 16表10：不同五氧化二釩價(jià)格對(duì)應(yīng)的電解液成本測(cè)算 19 22 表20：不同支撐電解質(zhì)的釩電池性能對(duì)比 25表21：不同儲(chǔ)能時(shí)長釩電池實(shí)際投資成本情況 25表22：部分釩電池電解液企業(yè)情況 26表23：釩電池產(chǎn)業(yè)鏈部分公司情況梳理 27請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容5證券研究報(bào)告儲(chǔ)能市場(chǎng)高速增長，新型儲(chǔ)能蓬勃發(fā)展新型儲(chǔ)能方式介紹新型儲(chǔ)能具有選址靈活、響應(yīng)快速等優(yōu)勢(shì)。按照存儲(chǔ)介質(zhì)的不同，儲(chǔ)能技術(shù)可劃分為電儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能等。新型儲(chǔ)能則是指除抽水蓄能以外的儲(chǔ)能技術(shù)，主要包括鋰電池儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、液流電池、氫(氨)儲(chǔ)能等。相對(duì)于抽水蓄能，新型儲(chǔ)能具有建設(shè)周期短、選址靈活、響應(yīng)快速、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)提供多時(shí)間尺度、全過程的調(diào)控能力。圖1：儲(chǔ)能技術(shù)分類信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理政策+經(jīng)濟(jì)性雙輪驅(qū)動(dòng)，儲(chǔ)能迎來爆發(fā)式增長全球新型儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長。新型儲(chǔ)能近年來呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢(shì)，根據(jù)CNESA數(shù)據(jù)，2022年全球新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)量達(dá)到45.8GW，同比增長超80%；新增新型儲(chǔ)能裝機(jī)量為20.4GW，同比增長超99%。截止2022年末，全球新型儲(chǔ)能項(xiàng)目中94%為鋰離子電池儲(chǔ)能項(xiàng)目、0.6%為液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景不同，儲(chǔ)能可以分為電源側(cè)儲(chǔ)能、電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能、用戶側(cè)儲(chǔ)能等。根據(jù)CESA數(shù)據(jù)，2021年全球電化學(xué)儲(chǔ)能中電源側(cè)/電源側(cè)輔助服務(wù)/電網(wǎng)側(cè)/分布式及微網(wǎng)/用戶側(cè)等場(chǎng)景裝機(jī)規(guī)模占比分別為30.9/32.1/26.6/4.2/6.2%。請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容6證券研究報(bào)告圖2：全球新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模(GW)CNESA經(jīng)濟(jì)研究所整理圖3：全球新型儲(chǔ)能新增裝機(jī)規(guī)模(GW)CESA濟(jì)研究所整理圖4：2022年底全球儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模(GW、%)CNESA濟(jì)研究所整理；注：鈉系電池主要為鈉硫電池表1：儲(chǔ)能電池細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域介紹產(chǎn)品:0.2-10MWh0Ah/100Ah-20KWh力自發(fā)自用等0/100Ah信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容7證券研究報(bào)告表前儲(chǔ)能(電源側(cè)儲(chǔ)能(含輔助服務(wù))+電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能)：政策引領(lǐng)行業(yè)快速發(fā)展中國：強(qiáng)制配儲(chǔ)政策刺激表前儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展，商業(yè)模式演變優(yōu)化儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)CNESA數(shù)據(jù)，2022年國內(nèi)電化學(xué)儲(chǔ)能新增裝機(jī)規(guī)模為7.3GW/15.9GWh，同比+200%/+280%；其中新增表前儲(chǔ)能裝機(jī)占比超92%。儲(chǔ)能配置優(yōu)化新能源發(fā)電靈活性，強(qiáng)制配儲(chǔ)政策加快國內(nèi)表前儲(chǔ)能發(fā)展。從電源側(cè)來看，配置儲(chǔ)能能夠有效減少廢光廢風(fēng)率、平滑輸出功率曲線，提高新能源項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益；從電網(wǎng)側(cè)來看，儲(chǔ)能產(chǎn)品能夠有效參與電力市場(chǎng)輔助服務(wù)(包括調(diào)頻調(diào)峰、無功調(diào)節(jié)等)。2021年以來，國家在儲(chǔ)能政策上持續(xù)加碼。2021年8月發(fā)改委、能源局發(fā)布《關(guān)于鼓勵(lì)可再生能源發(fā)電企業(yè)自建或購買調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模的通知》，鼓勵(lì)發(fā)電企業(yè)自建儲(chǔ)能或調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模，超過電網(wǎng)企業(yè)保障性并網(wǎng)以外的規(guī)模初期按照功率15%的掛鉤比例(時(shí)長4小時(shí)以上)配建調(diào)峰能力，按照20%以上掛鉤比例進(jìn)行配建的優(yōu)先并網(wǎng)，國家強(qiáng)制配儲(chǔ)政策正式推出。隨后各地方政府分別推出相應(yīng)配儲(chǔ)政策，國內(nèi)表前儲(chǔ)能市場(chǎng)進(jìn)入快速發(fā)展期。表2：部分省份強(qiáng)制配儲(chǔ)政策儲(chǔ)上光伏配儲(chǔ)比例15%、時(shí)長為2h；風(fēng)電配儲(chǔ)比例20%、時(shí)長為2h、豐寧兩縣壩上地區(qū)所有風(fēng)電、光伏發(fā)電項(xiàng)目按照20%、4小時(shí)，其他區(qū)域按+、2hh上。量能源局官網(wǎng)，北極星儲(chǔ)能網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理商業(yè)模式優(yōu)化，增益儲(chǔ)能項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性。在強(qiáng)配政策背景下，各地方政府紛紛提出政策補(bǔ)貼優(yōu)化儲(chǔ)能項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，共享儲(chǔ)能等商業(yè)模式的提出，通過服務(wù)多個(gè)發(fā)電項(xiàng)目的模式，減少新能源項(xiàng)目初始建設(shè)資本開支、提高資源利用效率，優(yōu)化配儲(chǔ)經(jīng)濟(jì)性。美國：補(bǔ)貼激勵(lì)行業(yè)發(fā)展。根據(jù)CNESA數(shù)據(jù)，2022年美國新型儲(chǔ)能新增裝機(jī)規(guī)模達(dá)到近4.9GW，同比+39%；其中表前儲(chǔ)能裝機(jī)占比超90%。聯(lián)邦政策和地方政策對(duì)行業(yè)發(fā)展具有積極影響。2022年8月，美國正式發(fā)布IRA法案，針對(duì)儲(chǔ)能提出延長ITC稅收抵免有效時(shí)間且放寬抵免要求：1)抵免有效期延長：此前版本2022年抵免比例開始滑坡，現(xiàn)行版本2033年之后再滑坡。2)抵免力度增加：稅收抵請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容8證券研究報(bào)告免由基礎(chǔ)抵免+額外抵免構(gòu)成，其中基礎(chǔ)抵免額度由過去最高的26%提升至30%、結(jié)合額外抵免后最高可抵免稅收的70%。3)獨(dú)立儲(chǔ)能納入ITC補(bǔ)貼范圍。用戶側(cè)儲(chǔ)能：剛需+電價(jià)高企助推發(fā)展國內(nèi)峰谷價(jià)差拉動(dòng)工商業(yè)儲(chǔ)能發(fā)展。據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)，2023年7與2023年6月價(jià)差相比略有上漲；已有18個(gè)地區(qū)峰谷價(jià)差達(dá)到工商業(yè)儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性的門檻價(jià)差0.70元/kWh。隨著部分區(qū)域的尖峰電價(jià)機(jī)制建立，給工商業(yè)儲(chǔ)能帶來了更大應(yīng)用空間。圖5：2023年7月全國各地代理電價(jià)峰谷價(jià)差(元/kWh)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理戶儲(chǔ)市場(chǎng)高速增長，美國&歐洲引領(lǐng)發(fā)展。根據(jù)EVTank數(shù)據(jù)，2022年全球戶用儲(chǔ)能新增裝機(jī)量為15.6GWh，同比+136%；其中歐洲占比高達(dá)36%以上。圖6：2022年全球戶用儲(chǔ)能新增裝機(jī)分布情況EVTank券經(jīng)濟(jì)研究所整理電價(jià)偏高+用電穩(wěn)定性推動(dòng)戶儲(chǔ)市場(chǎng)發(fā)展：1)災(zāi)害頻發(fā)下用電穩(wěn)定性需求推動(dòng)戶儲(chǔ)發(fā)展。美國的電力設(shè)施相對(duì)老舊且各州電網(wǎng)相對(duì)獨(dú)立，相互之間難以調(diào)度協(xié)同，在颶風(fēng)、暴風(fēng)雪等自然災(zāi)害頻發(fā)影響下，居民會(huì)遇到用電中斷等問題。戶儲(chǔ)能夠有效保障居民用電的穩(wěn)定性。2)居民用電偏高，戶儲(chǔ)經(jīng)濟(jì)性明顯。近年來通貨膨請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容9證券研究報(bào)告脹影響下能源價(jià)格持續(xù)居高不下，海外居民電價(jià)高、上網(wǎng)電價(jià)低，政策給予稅收優(yōu)惠及資金補(bǔ)貼下戶儲(chǔ)具有較高經(jīng)濟(jì)性。圖7：德國電價(jià)指數(shù)KWK-Preis(EUR/MWh)EIA券經(jīng)濟(jì)研究所整理圖8：美國主要州際交易所電力加權(quán)平均價(jià)格(USD/MWh)EEX濟(jì)研究所整理我們預(yù)計(jì)2023年全球新型儲(chǔ)能裝機(jī)有望達(dá)到133GWh，2026年全球新型儲(chǔ)能新增裝機(jī)量有望達(dá)到810GWh，2023-2026年均復(fù)合增速達(dá)到82%。分地區(qū)來看，2026年美國/歐洲/中國新增裝機(jī)量分別為197/185/310GWh；分應(yīng)用548/75/187GWh。表3：全球新型儲(chǔ)能市場(chǎng)裝機(jī)情況(GWh)202120222023E2024E2025E2026EOY9101120513521 OY32154614842904 857%OY0452541461190%OY20134115264743 42190%YOY521144493%93059 48105%WoodMackenzieACPDeltaEEEASESPE，CNESA，GGII，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理與預(yù)測(cè)請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容10證券研究報(bào)告釩電池兼具靈活與安全，是儲(chǔ)能的可靠手段釩電池基本結(jié)構(gòu)與特性全釩液流電池(簡稱釩電池)是以釩為活性物質(zhì)呈循環(huán)流動(dòng)液態(tài)的電池。釩電池工作原理為使用外接泵把電解液壓入電堆體內(nèi)，在機(jī)械動(dòng)力作用下電解液在不同的儲(chǔ)液罐和半電池的閉合回路中循環(huán)流動(dòng)、流過電極表面并發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，隨后雙電極板收集和傳導(dǎo)電流，從而使得儲(chǔ)存在溶液中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。圖9：全釩液流電池結(jié)構(gòu)示意圖官網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理釩電池最早由A.Pellegri等人于1978年提出，1988年開啟工程化發(fā)展，目前日本、中國、澳大利亞、加拿大、美國等處于全球技術(shù)第一梯隊(duì)。當(dāng)前下游需求未打開，釩電池裝機(jī)規(guī)模較小，截至2022年底全球液流電池(以釩液流電池為主)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為274.2MW，在全球新型儲(chǔ)能中占比0.6%。其中中國液流電池累計(jì)裝機(jī)為157.2MW，在國內(nèi)新型儲(chǔ)能中占比1.2%。理請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容11證券研究報(bào)告圖11：全球液流電池累計(jì)裝機(jī)規(guī)模(MW)CNESA濟(jì)研究所整理圖12：國內(nèi)液流電池累計(jì)裝機(jī)規(guī)模(MW)CNESA濟(jì)研究所整理釩電池系統(tǒng)主要由功率單元、能量單元、電解液輸送系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、儲(chǔ)能逆變器等組成，其中功率單元和能量單元是核心構(gòu)件。功率單元-電堆主要由離子膜、電極、密封墊、電極框、雙極板等構(gòu)成。電堆是系統(tǒng)的重要部件，是發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的主要場(chǎng)所，其數(shù)量和大小影響了釩電池功率。能量單元-電解液是不同價(jià)態(tài)的釩離子水溶液(正極為+4/+5價(jià)，負(fù)極為+2/+3價(jià))，其分別存儲(chǔ)在正負(fù)極儲(chǔ)液罐中。電解液的體積和濃度決定了釩電池的儲(chǔ)能容量。表4：釩電池系統(tǒng)主要組成結(jié)構(gòu)及各組分的功能緊固件、端板等)應(yīng)的主要場(chǎng)所，決定了電池的功率大小量、閥門等監(jiān)測(cè)溫度、壓力、電壓、電流、漏液等)、電閥門、電力開關(guān)器箱存的直流電轉(zhuǎn)換為交流電液輸送系統(tǒng)對(duì)全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)性能影響.電源技術(shù)(2023)，張華民,《液流電池技術(shù)》,化學(xué)工業(yè)出版圖13：釩電池電堆結(jié)構(gòu)圖釩液流電池技術(shù)最新研究進(jìn)展.儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)(2013)，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容12證券研究報(bào)告釩電池中電解液與電堆的成本占比較高。電解液一次成本占總成本的35%，其中五氧化二釩占電解液成本60%左右(V2O5按13萬元/噸計(jì)算)。電堆成本占總成本的35%，而電堆成本中55%來自于離子傳導(dǎo)膜。其他裝置(如管路與控制系統(tǒng)、循環(huán)泵等)占總成本的30%。MWMWh釩電池系統(tǒng)成本構(gòu)成的技術(shù)進(jìn)展、不同儲(chǔ)能時(shí)長系統(tǒng)的及展望.儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)(2022)，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理釩電池高安全、長壽命、靈活性高，是長時(shí)儲(chǔ)能的有效方式釩電池安全穩(wěn)定，契合儲(chǔ)能電站對(duì)安全性的高要求。據(jù)CNESA不完全統(tǒng)計(jì)，2022年全球共發(fā)生了18起儲(chǔ)能安全事故，百兆瓦級(jí)的事故項(xiàng)目數(shù)明顯多于往年。2022年，國家能源局在《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求(2022年版)(征求意見稿)》中提出中大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站禁用三元鋰電池和鈉硫電池，對(duì)儲(chǔ)能電站安全性進(jìn)行更高要求。鋰離子電池內(nèi)部短路、熱失控進(jìn)而導(dǎo)致有機(jī)電解液分解、氣化、燃燒，是鋰電電站起火爆炸的主要原因。而釩電池的電解液是水溶液，具有本征安全性；同時(shí)循環(huán)流動(dòng)的工作方式還能幫助電池系統(tǒng)快速散熱，安全性高。表5：幾種電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)比性能指標(biāo)鉛碳電池磷酸鐵鋰電池全釩液流電池鋅溴液流電池電池功率上限能量密度(Wh/kg))效率)力30~60500(鉛酸電池)~鉛碳電池)575%~85%復(fù)好壤和水源充電：0~45放電：-20~55130~2002500~5000585%~90%復(fù)充電:0~45放電:-20~5515~500075%~85%好好5~4075~852500~500070%~80%好露風(fēng)險(xiǎn)20~50100~2502000~45005復(fù)好中、硫的滲安全隱患300~3505%SOC使用，深度充放電影響壽命度充放電對(duì)壽命無影響度充放電對(duì)壽命無影響深度充放電嚴(yán)重影響壽命國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容13證券研究報(bào)告釩電池安裝靈活、建設(shè)周期短、壽命長，有望成為有效的長時(shí)儲(chǔ)能方式。長時(shí)儲(chǔ)能一般是指可以持續(xù)充放電4小時(shí)以上的儲(chǔ)能技術(shù)，包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、重力儲(chǔ)能、液流電池儲(chǔ)能等。長時(shí)儲(chǔ)能側(cè)重于解決峰谷時(shí)期供需匹配等經(jīng)濟(jì)性問題，能夠提升新能源消納能力。與抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能等長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)相比，釩電池不受地理和地質(zhì)條件約束、選址靈活，且項(xiàng)目建設(shè)周期短、對(duì)環(huán)境影響較小，在長時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域前景廣闊。表6：三種長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的特性對(duì)比項(xiàng)目抽水蓄能壓縮空氣儲(chǔ)能全釩液流電池能量轉(zhuǎn)換效率(%)7020-5075響應(yīng)時(shí)間分鐘~小時(shí)分鐘~小時(shí)毫秒~秒建設(shè)周期(年)7.0~適合規(guī)模100MW~10GW10MW~1GW100kW~500MW適合儲(chǔ)能時(shí)間小時(shí)級(jí)~周級(jí)5~20h3~10h壽命(年)3030功率-容量靈活性無無有選址及限制受限受限不受限技術(shù)進(jìn)步空間小有大資料來源：嚴(yán)川偉.大規(guī)模長時(shí)儲(chǔ)能與全釩液流電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展.太陽能(2022)，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理釩電池功率與容量單元相互獨(dú)立，成本能夠伴隨儲(chǔ)能時(shí)長而有效攤銷，與長時(shí)儲(chǔ)能具有較高契合度。釩電池輸出功率由電堆決定，儲(chǔ)能容量由電解液決定，兩者互相獨(dú)立；功率可以通過增加電堆數(shù)量來提升、容量可以通過提升電解液濃度與體積來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，在功率不變的情況下，增加儲(chǔ)能時(shí)長能夠攤銷功率單元成本，從而使得單Wh明顯下降。圖15：釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出功率與儲(chǔ)能容量可以獨(dú)立設(shè)計(jì)的技術(shù)進(jìn)展、不同儲(chǔ)能時(shí)長系統(tǒng)的價(jià)格分析及展望.儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)(2022)，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容14證券研究報(bào)告圖16：不同儲(chǔ)能時(shí)長下全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)價(jià)格(元/Wh)資料來源：張華民.全釩液流電池的技術(shù)進(jìn)展、不同儲(chǔ)能時(shí)長系統(tǒng)的價(jià)格分析及展望.儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)當(dāng)前釩電池商業(yè)化應(yīng)用面臨一些障礙：1)電池合適的工作溫區(qū)在5-40℃，相對(duì)較窄；2)能量密度低，體積較大；3)初始投資額高，根據(jù)融科儲(chǔ)能數(shù)據(jù)，釩電池系統(tǒng)初始投資成本在2.1-7.5元/Wh，顯著高于磷酸鐵鋰電池(1.0-1.5元/Wh)。未來伴隨優(yōu)化電解液配方、改進(jìn)電堆材料等方式出現(xiàn)，釩電池電化學(xué)性能有望進(jìn)一步優(yōu)化；同時(shí)伴隨儲(chǔ)能時(shí)長的增加和規(guī)模效應(yīng)的增益，釩電池的經(jīng)濟(jì)性有望改政策持續(xù)加碼，釩電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速各國政府積極推出政策，支持釩電池行業(yè)發(fā)展。釩電池憑借靈活性、安全性等優(yōu)勢(shì)，在長時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域有望成為重要的儲(chǔ)能方式，故而獲得各國政府政策的積極支持。中國從總體規(guī)劃、實(shí)施細(xì)節(jié)、安全規(guī)范等多方面積極推出細(xì)則，加快釩電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。表7：國內(nèi)外釩液流電池相關(guān)政策政策名稱發(fā)布主體政策要點(diǎn)《全釩液流電池儲(chǔ)能電站安全衛(wèi)士技術(shù)規(guī)則》(征求意見稿)中國能源局從設(shè)計(jì)、管理、運(yùn)行等方面設(shè)定詳細(xì)的安全技術(shù)規(guī)則，促進(jìn)全釩液流電池的規(guī)范化?！秲?chǔ)能大挑戰(zhàn)計(jì)劃》美國能源部加速液流電池、鈉系二次電池在內(nèi)的下一代儲(chǔ)能技術(shù)的開發(fā)、商業(yè)化和應(yīng)用?！蛾P(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》中國發(fā)改委、能源局到2025年，實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能從商業(yè)化初期向規(guī)模化發(fā)展轉(zhuǎn)變。到2030年，實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能全面市場(chǎng)化發(fā)展?！堕L時(shí)儲(chǔ)能攻關(guān)計(jì)劃》美國能源部資助開發(fā)液流電池。爭取在未來十年實(shí)現(xiàn)超過10小時(shí)時(shí)長的電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能成本降低90%?！丁笆奈濉毙滦蛢?chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》中國發(fā)改委、能源局開展液流電池關(guān)鍵核心技術(shù)、裝備和集成優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。加快液流電池重大技術(shù)創(chuàng)新示范。REPowerEU計(jì)劃歐盟委員會(huì)為部署液流電池在內(nèi)的電池儲(chǔ)能項(xiàng)目提供了稅收抵免的重要支持?！豆I(yè)和信息化部等六部門關(guān)于推動(dòng)能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》中國工信部等六部門發(fā)展低成本、高能量密度、安全環(huán)保的全釩、鉻鐵、鋅溴液流電池。促進(jìn)電堆關(guān)鍵部件產(chǎn)業(yè)化。資料來源：工信部官網(wǎng)，美國能源部官網(wǎng)，歐盟委員會(huì)官網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容15證券研究報(bào)告國內(nèi)廠商釩電池積極布局，項(xiàng)目招標(biāo)量逐步提升。中國的液流電池研究起步較早，已經(jīng)涌現(xiàn)出大連融科、北京普能等主攻釩液流電池的企業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2023年初至7月中旬，國內(nèi)已簽約釩液流儲(chǔ)能項(xiàng)目15個(gè)，合計(jì)裝機(jī)功率達(dá)3.6GW；國內(nèi)已招標(biāo)釩液流電池系統(tǒng)項(xiàng)目8個(gè)，合計(jì)招標(biāo)功率超過109MW。目簽約情況(截至2023年7月21日)簽約時(shí)間地點(diǎn)項(xiàng)目名稱簽約投資企業(yè)功率(MW)容量(MWh)投資額(億元)2023-01-05甘肅省西昌市電網(wǎng)側(cè)百兆瓦級(jí)全釩液流電池儲(chǔ)能示范項(xiàng)目上海電氣、華能集團(tuán)100--2023-02-20浙江杭州臨平浙江大有實(shí)業(yè)0.5MW/5MWh全釩液流儲(chǔ)能項(xiàng)目大有實(shí)業(yè)、意豐歌服飾0.52.5-2023-02-24河南省開封市杞縣中核匯能杞縣100MW/200MWh獨(dú)立共享儲(chǔ)能項(xiàng)目中核集團(tuán)100200-2023-02-24河南省開封尉氏縣中電建尉氏獨(dú)立共享儲(chǔ)能項(xiàng)目一期中國電建100200-2023-03-02河北豐寧1GW全釩液流儲(chǔ)能電池生產(chǎn)暨共享儲(chǔ)能電站項(xiàng)目河北地礦集團(tuán)、新新釩鈦1000--2023-03-21寧夏中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)1.2GW全釩液流電池項(xiàng)目國家電投1200-15.02023-05-10湖北長陽土家族自治縣湖北長陽土家族自治縣龍坪鎮(zhèn)70MW/280MWh全釩液流化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目法電優(yōu)能、國家電投70280-2023-05-10湖北洪湖曹市鎮(zhèn)中節(jié)能洪湖曹市鎮(zhèn)100MW/200MWh全釩液流儲(chǔ)能項(xiàng)目中節(jié)能、華潤電力100200-2023-05-10湖北省棗陽市湖北棗陽100MW/200MWh全釩液流儲(chǔ)能電站項(xiàng)目棗陽新能源、華潤電力100200-2023-05-10湖北省棗陽市中釩棗陽市100MW/215MWh全釩液流混合鈦酸鋰儲(chǔ)能電站試點(diǎn)示范項(xiàng)目中釩儲(chǔ)能、睿能世紀(jì)、綠礬新能源100205-2023-06-30湖南省懷化市鶴城高新區(qū)全釩液流儲(chǔ)能項(xiàng)目普能世紀(jì)、華電新能源4.02023-07-03四川省內(nèi)江市內(nèi)江100MW/400MWh全釩液流儲(chǔ)能示范電站項(xiàng)目國家電投10040015.02023-07-04甘肅省蘭州榆中縣榆中縣300MW/1200MWh全釩液流獨(dú)立共享儲(chǔ)能電站開封時(shí)代新能源300120016.02023-07-05甘肅省慶陽市240MW/960MWh全釩液流共享儲(chǔ)能電站項(xiàng)目寰泰集團(tuán)240960-2023-07-06四川省攀枝花市100MW/500MWh全釩液流儲(chǔ)能示范電站項(xiàng)目國家電投10050016.0合計(jì)3611電池，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理注：部分項(xiàng)目未披露容量和投資額等信息。2026年液流電池新增裝機(jī)量有望達(dá)到19.6GWh隨著全球能源轉(zhuǎn)型，可再生能源的滲透率提升帶動(dòng)新型儲(chǔ)能的發(fā)展，特別是可再生能源大基地的建設(shè)帶動(dòng)長時(shí)儲(chǔ)能的應(yīng)用，我們預(yù)計(jì)2023年全球液流電池行業(yè)進(jìn)入規(guī)?；l(fā)展的元年，2023年全球新增裝機(jī)有望達(dá)到1.7GWh，2026年全球液流電池新增裝機(jī)量有望達(dá)到19.6GWh，2023-2026年均復(fù)合增速達(dá)到125%。請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容16證券研究報(bào)告表9：全球液流電池新增裝機(jī)規(guī)模預(yù)測(cè)2021202120222023E2024E2025E2026EW2741(%).0%0%表前與工商業(yè)儲(chǔ)能(GW)5840(%)流電池儲(chǔ)能(GW)0.1電池儲(chǔ)能(GW)oY(h)4.04.04.04.04.04.0流電池儲(chǔ)能(GWh).6oYWoodMackenzieACPDeltaEEEASESPE，CNESA，GGII，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理與預(yù)測(cè)請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容17鏈?zhǔn)疽鈭D證券研究報(bào)告產(chǎn)業(yè)鏈：電堆與電解液是核心組成部分信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理釩資源：國內(nèi)儲(chǔ)量豐富，釩產(chǎn)能充足中國釩資源儲(chǔ)量豐富，可實(shí)現(xiàn)自給自足。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局?jǐn)?shù)據(jù)，2022年中國釩資源(折金屬釩)儲(chǔ)量約950萬噸，占全球釩總儲(chǔ)量的36.5%，位列全球第一。2022年中國金屬釩產(chǎn)量約為7萬噸，同比-0.4%；占全球總產(chǎn)量的70%，位列全球第一。國內(nèi)具有豐富的釩資源儲(chǔ)量和生產(chǎn)能力，能夠支撐下游各種應(yīng)用場(chǎng)景的持續(xù)發(fā)展。圖18：2022年全球釩資源儲(chǔ)量分布(折金屬釩，萬噸)查局(USGS)，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理圖19：2022年全球釩資源產(chǎn)量分布(折金屬釩，萬噸)查局(USGS)，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理金屬釩的主要生產(chǎn)方式包括：1)釩鈦磁鐵礦經(jīng)鋼鐵冶金加工得到釩渣提釩，其是目前最主要的生產(chǎn)方式，約貢獻(xiàn)了國內(nèi)85-90%左右的釩產(chǎn)量；2)含釩副產(chǎn)品及請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容18證券研究報(bào)告含釩石煤生產(chǎn)；3)直接來自于釩鈦磁鐵礦。國內(nèi)釩生產(chǎn)行業(yè)市場(chǎng)集中度相對(duì)較高。2021年國內(nèi)五氧化二釩產(chǎn)能約17.14萬噸 (折合金屬釩產(chǎn)能為9.6萬噸)，其中釩鈦股份、河鋼股份、成渝釩鈦分別以4.0/2.2/2.0萬噸的年產(chǎn)能排名前三，CR3為47.8%。圖20：國內(nèi)金屬釩主要生產(chǎn)方式院，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理圖21：2021年各家企業(yè)金屬釩產(chǎn)能(折五氧化二釩，萬噸)資料來源：釩鈦股份公告、河鋼股份公告、華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，國信研究所整理釩目前主要應(yīng)用在鋼鐵領(lǐng)域，釩電池的持續(xù)放量有望帶來釩需求的可觀增量。釩的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括鋼鐵、化工、鈦合金及釩電池儲(chǔ)能等，其中鋼鐵領(lǐng)域用釩占2022年在國內(nèi)釩電池蓬勃發(fā)展，其在國內(nèi)消耗約9000噸五氧化二釩，同比+80%以上，在國內(nèi)釩資源消費(fèi)比例達(dá)到8.2%，同比+4pct。我們假設(shè)2026年全球釩液流電池裝機(jī)達(dá)到19.6GWh，對(duì)應(yīng)五氧化二釩需求約為15.7萬噸(折金屬釩8.8萬噸)，為釩需求帶來可觀增量。圖22：2021年全球釩資源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)資料來源：釩鈦股份楊雄飛《中國釩市場(chǎng)供需及展望》主題報(bào)告圖23：2022年全球釩資源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)資料來源：釩鈦股份楊雄飛《中國釩市場(chǎng)供需及展望》主題報(bào)告五氧化二釩價(jià)格對(duì)于釩電池電解液成本影響顯著。根據(jù)大連融科數(shù)據(jù)，1GWh釩電池對(duì)應(yīng)電解液需要8000噸的五氧化二釩。如果五氧化二釩價(jià)格增加1萬元/噸，那么電解液成本將增加0.08元/Wh。請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容19證券研究報(bào)告圖24：五氧化二釩售價(jià)(萬元/噸)國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理表10：不同五氧化二釩價(jià)格對(duì)應(yīng)的電解液成本測(cè)算五氧化二釩價(jià)格(萬元/噸)五氧化二釩單位用量(kg/kWh)五氧化二釩成本(元/Wh)硫酸成本(元/Wh)電解液成本(元/Wh)五氧化二釩成本在總成本中占比980.742.90%0%1180.75.70%80.77.80%80.79.80%80.70%80.70%釩液流電池的技術(shù)進(jìn)展、不同儲(chǔ)能時(shí)長系統(tǒng)的價(jià)格分析及展望.儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)(2022)，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理離子膜：國產(chǎn)替代正當(dāng)時(shí)離子膜是電堆的核心部件，其性能影響了釩電池的容量穩(wěn)定性與壽命。釩電池中離子膜主要起著阻止正負(fù)極活性物質(zhì)互混、傳導(dǎo)氫離子的作用。離子膜需要具備：1)良好的導(dǎo)電性，2)較優(yōu)的機(jī)械性能，3)高離子選擇性，4)良好化學(xué)穩(wěn)定性等。離子膜的性能將會(huì)直接影響釩電池的穩(wěn)定性、壽命等。表11：離子膜的性能要求子的轉(zhuǎn)移來完成電流回路，高離子導(dǎo)電性的膜能夠最小化電壓效率損失。電荷平衡離子具有滲透性才能完成電流回路，但必須防止活性釩離子在溶液中擴(kuò)散、防止表現(xiàn)出活性物質(zhì)的低滲透率，以減少電池自放電、并保證較高的庫倫效率。液體系中，因此需要良好的化學(xué)穩(wěn)定性來保證電池的循環(huán)壽命。在結(jié)構(gòu)，尤其是其聚合程度。合適的范圍內(nèi)，高聚合程度能夠提高其機(jī)械性能，但子膜最大承受限度，則會(huì)導(dǎo)致膜失去其柔性而變得脆斷，從而失去離子交換能力。請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容20表12：釩電池離子膜的分類證券研究報(bào)告離子膜根據(jù)原理差異通常可以分為離子交換膜和多孔離子傳導(dǎo)膜。離子交換膜是通過離子交換基團(tuán)的選擇性傳導(dǎo)氫離子，而多孔離子傳導(dǎo)膜是利用膜孔徑實(shí)現(xiàn)氫離子的篩分和傳導(dǎo)。類型全氟磺酸膜離子交換膜部分氟化膜非氟化膜多孔離子傳導(dǎo)膜原理帶有負(fù)電荷的離子交換基團(tuán)通過靜電作用吸附氫離子膜孔徑介于氫離子和釩離子之間，利用孔徑篩分原理結(jié)構(gòu)由碳氟主鏈和帶有磺酸基團(tuán)的磺酸基、羧基和季銨基等“接磺酸基等離子交換基團(tuán)分醚支鏈構(gòu)成枝”在部分氟化物基體中布在聚芳香族主鏈中由分離層和支撐層構(gòu)成，分離層通常為聚乙烯、聚丙烯等高分子材料優(yōu)點(diǎn)離子導(dǎo)電性好，氧化穩(wěn)定性優(yōu)異成本較低離子選擇性高材料來源廣泛且廉價(jià)穩(wěn)定性好，成本低缺點(diǎn)離子選擇性不足，釩離子滲透率高，工藝復(fù)雜，成本高穩(wěn)定性差氧化穩(wěn)定性不足導(dǎo)電性差離子電導(dǎo)率較低、釩離子滲透率較高全氟磺酸膜是目前釩電池中最常用的離子膜，但目前主要依賴進(jìn)口。PSVE單體(全氟磺?；蚁┗?與四氟乙烯共聚制成全氟磺酸樹脂，樹脂熔融擠出或流延之后即可得到全氟磺酸膜。全氟磺酸膜憑借其良好的導(dǎo)電性以及出色的穩(wěn)定性，成為目前在釩電池產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用最廣泛的離子膜。全氟磺酸膜行業(yè)的核心壁壘在于：1)PSVE單體(全氟磺酰基乙烯基醚)制備反應(yīng)條件苛刻(需無水、惰性氣體保護(hù)等條件)且專利保護(hù)完全；2)四氟乙烯易爆炸、運(yùn)輸難度大，生產(chǎn)全氟磺酸樹脂的企業(yè)多需要具有四氟乙烯自供能力；3)聚合復(fù)雜度高，全氟磺酸樹脂需要PSVE單體、四氟乙烯、六氟丙烯等進(jìn)行多元聚合，反應(yīng)條件控制難度大；4)成膜技術(shù)要求高、工序繁瑣，部分環(huán)節(jié)專利被海外企業(yè)把控。而科慕(原杜邦)的Nafion膜在國內(nèi)市場(chǎng)份額高達(dá)75%。表13：國內(nèi)外部分企業(yè)全氟磺酸膜性能對(duì)比.81(MPa)向≥3230(gf)(23℃)請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容21證券研究報(bào)告國內(nèi)企業(yè)加速全氟磺酸膜國產(chǎn)化，并且積極進(jìn)行其他離子膜探索。國內(nèi)企業(yè)全氟磺酸膜的性能持續(xù)提升，有望憑借性價(jià)比優(yōu)勢(shì)加速進(jìn)口替代。目前，蘇州科潤、東岳未來氫能等在國產(chǎn)化方面進(jìn)展領(lǐng)先，億華通旗下上海神力、國潤儲(chǔ)能等均積極加快產(chǎn)品研發(fā)與布局。而中國科學(xué)院大連化物所等也持續(xù)加快在多孔離子傳導(dǎo)膜等領(lǐng)域研究，現(xiàn)已完成電池系統(tǒng)可靠性驗(yàn)證。表14：國內(nèi)部分全氟磺酸膜生產(chǎn)企業(yè)情況釩電池產(chǎn)品布局磺酸膜布局磺酸離子交換樹脂、全氟磺酸離子交換溶液。公司在國產(chǎn)全氟磺酸膜市場(chǎng)占有率超90%。公司成立于2017年，依托于東岳集團(tuán)氟硅材料產(chǎn)業(yè)園區(qū)和完整的“氟、硅、膜、氫”產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展。公司產(chǎn)品包括氫燃料電池質(zhì)子膜、水電解制氫膜、液流電池膜、膨體聚四氟乙烯、全氟磺酸離子交換樹脂、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE，F(xiàn)40等產(chǎn)品。水制氫和氫燃料電池核心隔膜材料生產(chǎn)的企業(yè)。公司為全釩液流儲(chǔ)能電池產(chǎn)品和全氟離子膜。池信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理電極：碳素類材料為主流路線，國內(nèi)企業(yè)配套能力強(qiáng)電極主要為活性物質(zhì)提供反應(yīng)場(chǎng)所，是電堆的重要組成部分。與鋰離子電池不同，釩電池的電極不含活性物質(zhì)，只為活性物質(zhì)提供電化學(xué)反應(yīng)場(chǎng)所，其自身也并不參與反應(yīng)。電極通常具備電導(dǎo)率高、機(jī)械性能好、耐強(qiáng)酸腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好等性能，主要電極材料包括金屬類電極、碳素類電極等。碳素類電極碳?xì)?石墨氈是目前釩電池電極主流方案。金屬電極雖然導(dǎo)電性好、機(jī)械性能好，但是部分金屬電極電化學(xué)可逆性差、且整體成本較高，故而并未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。碳素類電極，特別是碳?xì)?石墨氈，憑借制備工藝成熟、導(dǎo)電性能優(yōu)、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)以及成本低，成為目前釩電池主要電極材料。碳紙較碳?xì)?石墨氈厚度更薄，可使得電堆各部件更加緊湊，更利于實(shí)現(xiàn)小型化、從而提升電池功率密度；其有望成為下一代電極材料。表15：不同釩電池電極材料對(duì)比電極素類電極(三維)素類電極(二維)基鉑/鈦基氧化鉑墨氈能好化學(xué)性能較好；易形成鈍化膜(2~8mm)復(fù)雜請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容22證券研究報(bào)告電極主要依托國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)。碳?xì)?石墨氈均為碳纖維材料，二者是燒制溫度不同的產(chǎn)品，石墨氈燒制溫度更高、含碳量更高。國內(nèi)主要的碳?xì)?石墨氈生產(chǎn)企業(yè)包括江油潤生、遼寧金谷、江蘇普向等。而碳紙由于制備工藝復(fù)雜，生產(chǎn)企業(yè)多以日本東麗、加拿大Ballard、德國SGL、美國AvCarb等國外企業(yè)為主。表16：部分國內(nèi)電極材料生產(chǎn)企業(yè)情況布局、粘膠基系列碳?xì)?、石墨氈產(chǎn)品，處理、硬質(zhì)合金、光伏太陽能等行于大連融科200MW/800MWh示范項(xiàng)目及其為美國作。種規(guī)格碳?xì)?、碳纖維布、碳纖等。碳材料及高溫真空爐用熱場(chǎng)碳信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理雙極板：電堆重要結(jié)構(gòu)件雙極板是釩電池電堆的重要結(jié)構(gòu)件，主要功能為隔離正負(fù)極電解液、匯集電流和支撐電極等。雙極板通常需具備高導(dǎo)電性、高機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕等性能，目前主要包含石墨雙極板、金屬雙極板、碳塑復(fù)合雙極板等技術(shù)路線。表17：雙極板材料對(duì)比雙極板類型材料優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)石墨雙極板碳塑復(fù)合雙極板金屬雙極板無孔石墨板柔性石墨板導(dǎo)電碳粉與樹脂復(fù)合體貴金屬(鉑、金、鈦等)鉛、不銹鋼導(dǎo)電性良好；耐腐蝕；化學(xué)穩(wěn)定性好導(dǎo)電性良好；耐腐蝕；加工簡單；價(jià)格低廉加工簡單；成本低；機(jī)械強(qiáng)度高導(dǎo)電性好；耐腐蝕；加工簡單導(dǎo)電性好；加工簡單；價(jià)格低廉易碎，加工難度高；價(jià)格貴致密度差；需改性使用電阻大價(jià)格昂貴；鈦表面會(huì)形成鈍化層耐腐蝕性差小型電堆多使用改性石墨雙極板，大功率電堆多使用碳塑復(fù)合雙極板。改性石墨雙極板導(dǎo)電性好、耐腐蝕、價(jià)格低廉且技術(shù)成熟，但是裝配時(shí)易碎，只適合用于小型電堆。碳塑雙極板電導(dǎo)率高、強(qiáng)度高，主要用于大功率電堆中。石墨雙極板的主要生產(chǎn)企業(yè)包括華熔科技、上海弘楓、開封時(shí)代等；碳塑雙極板主要生產(chǎn)企業(yè)為嘉興納科等。此外，中國科學(xué)院大連化物所也開發(fā)出新一代高導(dǎo)電、高韌性、可焊接的碳塑復(fù)合雙極板，并實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容23證券研究報(bào)告表18：部分國內(nèi)企業(yè)雙極板布局情況電池布局釩電池雙極板產(chǎn)能布局石墨舟/燃料電池石墨膜等用電堆及液流電池?zé)o電源等領(lǐng)域電堆及燃料電池電堆線極及接頭生產(chǎn)銷售發(fā)的石墨雙極板項(xiàng)目目前已經(jīng)完及工業(yè)電熱、電磁屏電池電極。信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理電堆：釩電池核心功率單元電堆的數(shù)量與大小決定了釩電池的功率水平。單電池主要由離子膜、電極、密封墊、電極框、雙極板等組成。電堆則是將多個(gè)單電池采用壓濾機(jī)的方式疊合緊固，而后通過焊接等工序制備而成。大功率的釩電池可以通過增加電堆數(shù)量或者增大電堆電極的面積來實(shí)現(xiàn)功率提升。電堆制造企業(yè)往往需要將各類耗材、電子元器件等裝配到一起，特別是大功率電堆，對(duì)于疊合裝配的技術(shù)和工藝經(jīng)驗(yàn)要求更高，行業(yè)具有較高的壁壘。圖25：液流電池電堆結(jié)構(gòu)圖13)，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理圖26：大連200MW/800MWh儲(chǔ)能示范電站模塊化結(jié)構(gòu)示意圖不同儲(chǔ)能時(shí)長系統(tǒng)的(2022)，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理電堆降本的主要手段：1)通過優(yōu)化電極材料性能等方式，提升電堆功率密度；2)優(yōu)化電堆組裝工藝，如依托激光焊接技術(shù)將離子膜與電極框直接密封、減少密封墊使用來降低成本。目前釩電池系統(tǒng)企業(yè)多進(jìn)行電堆自產(chǎn)。釩電池系統(tǒng)主要由電堆、電解液、儲(chǔ)液罐、電池管理系統(tǒng)、逆變器等組成；電解液和電堆是核心構(gòu)件。電池管理系統(tǒng)、逆變器等產(chǎn)品多由鋰電儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈中相關(guān)企業(yè)直接提供。因此，國內(nèi)目前多數(shù)釩液流電池企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化初期，多采用電堆自產(chǎn)的方式來控制成本請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容24證券研究報(bào)告和優(yōu)化功率性能。目前國內(nèi)領(lǐng)先的電堆生產(chǎn)企業(yè)包括融科儲(chǔ)能、北京普能、上海電氣等。表19：部分國內(nèi)企業(yè)釩電池電堆布局情況釩電池產(chǎn)品布局釩電池產(chǎn)能布局統(tǒng)堆W統(tǒng)生產(chǎn)、銷售以及服務(wù)堆發(fā)。南大學(xué)全面覆蓋釩電池電解0-100/100-350/1000/1500k從事單晶硅電池片、光伏組料的生產(chǎn)與銷售以及全釩液項(xiàng)目。公司系永泰能源與海德股份業(yè)務(wù)。信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理電解液：核心能源單元，殘值高回收價(jià)值大電解液釩離子濃度決定了釩電池系統(tǒng)的能量密度。電解液是不同價(jià)態(tài)的釩離子水溶液(正極為+4/+5價(jià)，負(fù)極為+2/+3價(jià))，其分別存儲(chǔ)在正負(fù)極儲(chǔ)液罐中。電解液常見支撐電解質(zhì)包括：鹽酸、硫酸、鹽酸-硫酸混酸。理論上1kWh釩電池需要5.6kg的V2O5，但由于電解液實(shí)際利用率僅在70%左右，故而實(shí)際生產(chǎn)中1kWh釩電解液的制備方式包括：1)物理法：將高純VOSO4直接溶解于硫酸溶液，該方法操作簡單，但是VOSO4成本高、且電解液釩離子濃度較低，使得電池能量密度較差。2)化學(xué)還原法：使用還原劑將V2O5還原成易溶于水的VOSO4或混合價(jià)態(tài)的釩離子，再溶解于酸中。該方法操作及設(shè)備簡單，但是操作較復(fù)雜且容易引入雜質(zhì)元素。3)電解法：將VOSO4或V2O5在酸溶液中進(jìn)行電解還原得到低價(jià)的釩離子溶請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容25g(℃)1.5~1.815~505~405比傳統(tǒng)硫酸體系高20%-20~652.5~3.0--5~50液，該方法工藝簡單、且具有產(chǎn)業(yè)化可行性，但是設(shè)備復(fù)雜。目前電解法與化學(xué)還原法是主流的電解液制備方式。電解液發(fā)展趨勢(shì)：1)高濃度電解液能夠提升能量密度。2)高穩(wěn)定性電解液能夠避免電池使用中較快產(chǎn)生沉淀，提高電池效率；同時(shí)減少系統(tǒng)的熱管理負(fù)荷，降低成本。3)高活性的電解液能夠提高傳質(zhì)速度，提高電解液利用率。電解液性能改善方式主要包括：1)優(yōu)化支撐電解質(zhì)組分，通過添加鹽酸等方式提高釩離子溶解度；2)增加添加劑，優(yōu)化電解液穩(wěn)定性或提升電解液電化學(xué)活性。表20：不同支撐電解質(zhì)的釩電池性能對(duì)比.全釩液流電池提高電解液濃度的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀.儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)(2022)，液流儲(chǔ)經(jīng)濟(jì)研究所整理電解液殘值高，可回收利用。釩電池電解液反應(yīng)過程中無明顯損耗，電解液的殘值可以做到原有的70%。我們假設(shè)儲(chǔ)能時(shí)長為4h的釩電池系統(tǒng)初始建設(shè)成本為3那么使用后回收電解液殘值為1.05元/Wh，其他金屬假設(shè)殘值為0.075元/Wh(折合0.3元/W)的話，那么4h的釩電池系統(tǒng)實(shí)際投資成本為1.875元/Wh，名義初始投資成本下降38%。同時(shí)更高儲(chǔ)能時(shí)長的系統(tǒng)實(shí)際單Wh投資成本下降幅度更大。由此企業(yè)可以通過電解液租賃等商業(yè)模式降低初始投資成本，以此降低電池系統(tǒng)投資成本。表21：不同儲(chǔ)能時(shí)長釩電池實(shí)際投資成本情況時(shí)長4h(元/kWh)本(元/kWh)(元/kWh)本(元/kW)(元/kW)元/kWh)0/kWh)資成本下降44%48%1%釩液流電池的技術(shù)進(jìn)展、不同儲(chǔ)能時(shí)長系統(tǒng)的價(jià)格分析及展望.儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)(2022)，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理國內(nèi)生產(chǎn)電解液的主要企業(yè)包括大連博融、湖南銀峰、星明能源、湖南銀鋒、河鋼股份等。請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)聲明及其項(xiàng)下所有內(nèi)容26證券研究報(bào)告表22：部分釩電池電解