中國儲能網(wǎng)訊：最近一兩年，釩電池儲能電站商業(yè)化正在提速，相關(guān)廠家收到的訂單也在增多。
7月以來，在A股大盤調(diào)整之際，市場對釩電池關(guān)注度反而快速升溫，“釩電池指數(shù)”和“鈦白粉指數(shù)”分別跑贏滬深300指數(shù)13和17個百分點。釩電池指數(shù)一度漲幅超過了20%。
由于釩電池最核心價值部分-電堆和電解液的成本合計占比70%以上，因此板塊中漲幅超10%的個股，如攀鋼釩鈦（32.6%）、振華股份（42%）、河鋼股份（14%）等主要都集中在釩電池上游原材料環(huán)節(jié)。
釩電池，即釩氧化還原液流電池（VRB），是一種較為先進、被廣泛商用的基于金屬釩元素的氧化還原液流電池。
釩電池技術(shù)最早于1984年由澳大利亞新南威爾士大學提出并申請專利，經(jīng)過三十多年發(fā)展，核心技術(shù)主要掌握在日本、中國、澳大利亞、加拿大等國家。
01
儲能打開新空間
截至2021年底，中國已投運電力儲能項目累計裝機規(guī)模46.1GW，占全球市場總規(guī)模的22%。其中，抽水蓄能的累計裝機規(guī)模為39.8GW，占比為86.3%，較去年同期下降3個百分點；市場增量主要來自新型儲能，累計裝機規(guī)模達到5.73GW，同比增長75%，占比達12.5%。
隨著電力市場的逐漸完善，儲能供應鏈配套，新型儲能憑借建設(shè)周期短、環(huán)境影響小、選址要求低等優(yōu)勢，在市場中將呈現(xiàn)穩(wěn)步、快速增長的趨勢。據(jù)CNESA預測，保守場景下新型儲能累計裝機規(guī)模在2022-2026年的年均復合增長率為53.3%，2026年將達到48.5GW；理想場景下，在2022-2026年的年均復合增長率有望達到69.2%，預計2026年累計規(guī)模將達到79.5GW。
流電池的工作原理決定了釩電池是目前化學儲能中安全性較高的技術(shù)路線。與鋰電池不同的是，液流電池電解液與電堆相分離，由于釩電池電解質(zhì)離子存在于水溶液中，不會發(fā)生熱失控、過熱、燃燒和爆炸。同時，釩電池支持頻繁充放電，每天可實現(xiàn)充放電數(shù)百次，液態(tài)電解液使得過充、過放也不會造成爆炸和電池容量下降。
目前，新型儲能領(lǐng)域主要以鋰電池為主，其中磷酸鐵鋰電池占國內(nèi)電化學儲能裝機量的大部分；鉛酸電池以及釩電池等電化學儲能裝機量占比相對較小。不過，最近一兩年，釩電池儲能電站商業(yè)化正在提速，相關(guān)廠家收到的訂單也在增多。
Guidehouse Insights 于2022年二季度發(fā)布的《Vanadium Redox Flow Batteries ：Identifyting Market Opportunities and Enablers》報告顯示， 2022-2031年釩電池年裝機量有望保持 41%的復合增長率，預計2031年全球釩電池年裝機量將達到 32.8GWh。
02
透視產(chǎn)業(yè)鏈
電解液是釩電池的重要組分，占釩電池成本比例約40%，電解液上游原料主要為釩，自然界中釩很難以單體形式存在，主要以釩礦的形式存在。
作為釩電池重要的上游原料，我國釩產(chǎn)量、儲量均居全球第一。
美國地質(zhì)調(diào)查局（以下簡稱“USGS”）數(shù)據(jù)顯示，截至2021年底，全球釩金屬儲量6300萬噸。其中，中國釩礦儲量約950萬噸，占比39%，位居第一；2~4位的澳大利亞、俄羅斯和南非儲量占比分別為25%、21%和15%。
產(chǎn)量方面，USGS數(shù)據(jù)顯示，2021年全球釩產(chǎn)量10.7萬金屬噸，中國產(chǎn)量為7.3萬噸，占比68%，資源可完全自給；俄羅斯、南非和巴西的產(chǎn)量占比分別為18%、8%和6%。
國內(nèi)企業(yè)的釩產(chǎn)品原料主要為副產(chǎn)煉鋼的釩渣，產(chǎn)能規(guī)模較大的企業(yè)主要有攀鋼釩鈦、河鋼集團承鋼公司、北京建龍重工、成渝釩鈦以及四川德勝集團等，其中攀鋼釩鈦的產(chǎn)能為4萬噸/年，位居全國第一。
離子交換膜是釩液流電池中的重要結(jié)構(gòu)部件，其可以分隔陰陽極電解液，選擇性地通過符合條件的粒子，既使得電路形成閉合，又阻礙了電解液間不同價態(tài)釩離子因交叉污染引起的自放電現(xiàn)象。
質(zhì)子交換膜由于制備工藝復雜，長期被杜邦、戈爾、旭硝子等美國和日本少數(shù)廠家壟斷。
杜邦是全球最早開發(fā)并銷售質(zhì)子交換膜的企業(yè)，早在1962年就開發(fā)出性能優(yōu)良的全氟磺酸型質(zhì)子交換膜，即Nafion系列產(chǎn)品，截至目前Nafion膜也是全球使用最廣泛的。目前，國外品牌全氟磺酸膜價格相對較高，以Nafion117為例，價格在500-1000美元/平方米；Nafion212價格在300-400美元/平方米，高價膜也一定程度抑制釩電池的推廣。以東岳、科潤為代表的國內(nèi)企業(yè)也致力于質(zhì)子交換膜的國產(chǎn)化，目前主要集中在主流需求的全氟磺酸質(zhì)子交換膜的生產(chǎn)以及技術(shù)攻關(guān)上。
中游層面，大連融科已成為全球領(lǐng)先的全釩液流電池全產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)、完整自主知識產(chǎn)權(quán)及高端制造能力的服務商。目前已經(jīng)建立了 300MW/年全釩液流電池儲能產(chǎn)業(yè)化裝備基地。
大連融科由大連恒融新能源有限公司和中國科學院大連化學物理研究所共同組建，大連融科領(lǐng)軍國內(nèi)外液流電池標準的制定，引領(lǐng)全球液流電池技術(shù)的發(fā)展。目前成功實施了多項商業(yè)化應用示范項目，在全釩液流電池的核心技術(shù)領(lǐng)域擁有完整的自主知識產(chǎn)權(quán)，擁有的專利超過 300 余項。融科儲能提供的服務涵蓋全釩液流電池關(guān)鍵材料、電堆、電池模塊、KW 至百MW級電池儲能系統(tǒng)的供應以及客戶定制儲能解決方案。2022年2月，融科儲能承建的全球最大的 100MW/400MWh 級全釩液流電池儲能電站進入調(diào)試。
北京普能開發(fā)出目前世界上高安全、大容量、長時儲能和長電池壽命為一體的全釩液流儲能電池和解決方案。據(jù)北京普能官網(wǎng)介紹，其在全球已經(jīng)安裝和正在處于開發(fā)階段項目容量達到 500兆瓦時，安全穩(wěn)定運行的時間累計接近100 萬個小時。
普能特有的低成本的離子交換膜、長壽命的電解液配方以及創(chuàng)新的電堆設(shè)計使普能區(qū)別并領(lǐng)跑于其他供應商。由普能擁有專利的、基于金屬釩元素的氧化還 原反應的全釩氧化還原液流電池儲能系統(tǒng) （VRB-ESS ）可將能量儲存在電解液 中。2021年開發(fā)出全新第三代 MW級500KW釩液流電池儲能產(chǎn)品，啟動 100MW 級大型儲能電站項目開發(fā)。2019 年交付湖北棗陽10MW光儲用首期3MW 及國 內(nèi)多個MW級儲能項目。
總之，全釩液流電池示范項目運行多年、產(chǎn)業(yè)鏈逐步成型、全生命周期成本低，是目前商業(yè)化較為成熟的液流電池，有望率先成為我國新型電力儲能系統(tǒng)的“后備軍”，預計將在長時儲能應用廣泛。
