中國儲能網訊：全球碳中和共識與地緣沖突加劇的背景下，各國越來越重視能源安全與能源轉型，推動能源革命、構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)成為全球共識。
釩被稱為“新型儲能金屬”，受到越來越多國家的重視，美國、加拿大、日本和歐洲等國家地區(qū)相繼將釩列入關鍵礦產清單。
新型儲能市場快速發(fā)展，釩電池受到市場青睞。
2023年，全球新增投運電力儲能項目裝機規(guī)模突破50GW，達到52GW，同比增長69.5%。其中，新型儲能新增投運規(guī)模創(chuàng)歷史新高，達到45.6GW，占比87.7%。
中國、歐洲和美國引領全球新型儲能市場發(fā)展，新增裝機規(guī)模合計占全球市場的88%，中國占比接近50%。
圖1：新型儲能市場裝機規(guī)?？焖僭鲩L
圖2：全球儲能市場份額
資料來源：中國地質調查局
長時儲能（持續(xù)放電4小時以上）是實現“雙碳”目標關鍵技術之一。全釩氧化還原液流電池（以下簡稱“釩電池”）作為新型儲能液流電池中一種，其電解液為釩離子的稀硫酸水溶液，以液體形態(tài)電解發(fā)電，不會發(fā)生熱失控、過熱、燃燒和爆炸，安全性大大提高。
同時，釩電池因正負極都是釩，可通過周期性金屬釩離子電解液共混實現對可逆容量的恢復，循環(huán)次數可達到12000-18000次，約為鋰離子電池的2倍，使用壽命可達20年以上。
表1：不同新型儲能技術的優(yōu)缺點
數據來源：陳仁鳳、龍濤、陳其慎等《新型儲能金屬釩資源需求預測與供應分析》
一、全球釩資源儲量豐富但高度集中
釩是一種重要的稀有金屬元素，自然界中釩資源豐富，在地殼中的豐度約為0.02%，比銅、鋅、鎳、鉻都高，按照地殼中金屬的總含量排在第22位。雖然地殼中含量多，但是沒有發(fā)現單獨的釩礦，釩主要以含釩礦物的形式存在，通常與鐵、鈦、鈾、鉬、銅、鉛、鋅、鋁等金屬礦以及碳質礦、磷礦共生，已發(fā)現含釩礦物65種。
圖3：全球主要釩礦床及主要國家儲量分布
數據來源：楊立飛、李增華、歐陽永棚等《釩礦床研究進展與展望》
二、全球釩資源豐富，分布高度集中
根據美國地質調查局不完全統(tǒng)計，截至2023年底，全球釩儲量超過6300萬噸（金屬量，下同），其中已認定的釩資源中符合當前采掘和生產要求的釩礦儲量約為1882萬噸，主要分布于澳大利亞、俄羅斯、中國和南非四國。
圖4：全球釩資源儲量
資料來源：中國地質調查局
三、釩資源生產原料廣泛，以煉鋼得到的釩渣為主
含釩原料主要包括釩渣、高品位釩鈦磁鐵礦、回收的含釩副產品、石煤等。目前，世界上98%釩產品的生產原料來自于釩鈦磁鐵礦（中國約為63%）。據統(tǒng)計，2022年全球約73%的釩來自于釩鈦磁鐵礦經鋼鐵冶金加工得到的釩渣（中國約為84.5%），以中國和俄羅斯企業(yè)為主；約13.1%的釩（15448噸）來自于釩鈦磁鐵礦直接提釩（中國為0.90%），以南非的布什維爾德礦業(yè)公司和Rhovan公司，以及巴西的Largo資源公司為代表；約13.9%的釩來自于二次回收的含釩副產品（含釩燃油灰渣、廢化學催化劑等）及石煤等，以美國、日本及韓國等企業(yè)為主。
圖5：釩資源來源占比
資料來源：中國地質調查局
圖6：2022年世界主要資源型釩生產企業(yè)及產量(折金屬釩－噸)分布
資料來源：陳仁鳳、龍濤、陳其慎等《新型儲能金屬釩資源需求預測與供應分析》
四、全球釩資源供需集中在中國
近年來，全球釩資源供給整體呈現波動上漲的趨勢。2014-2023年，全球釩資源產量同比增長均在2.8%左右，其中2019年同比增速達21.9%；2021-2022年，全球釩產量受中國粗鋼產能政策限制及結構調整等因素影響略有下滑。
自2012年以來，中國釩資源產量占全球比重均在50%以上，作為全球最大的釩資源產量大國，全球釩資源產量受中國釩資源相關政策影響比較大。2016年，中國全面取締“地條鋼”環(huán)保政策禁止石煤提釩，許多企業(yè)因此關停，從而導致全球釩資源產量出現明顯下滑。
圖7：全球釩資源產量（“e”代表評估礦產量）
資料來源：中國地質調查局
從釩資源生產商來看，全球釩資源生產商主要集中在中國。國外大約有20余家釩制品生產企業(yè)，除利用釩鈦磁鐵礦為原料生產的企業(yè)外，其余都是利用廢催化劑、石油殘渣等含釩廢物為原料，或者利用氧化釩深加工生產釩鐵、釩電解液、催化劑及其他釩功能材料等。
表2：2022年全球自有資源型釩生產企業(yè)概況
數據來源：陳仁鳳、龍濤、陳其慎等《新型儲能金屬釩資源需求預測與供應分析》
表3：2022年全球主要釩生產企業(yè)（非加工型）產量
數據來源：陳仁鳳,龍濤,陳其慎等《新型儲能金屬釩資源需求預測與供應分析》
注：南非Bushveld釩產品產量為Vametco及Vanchem產量之和。
五、釩資源消費集中在鋼鐵行業(yè)
釩因其熔點（1887℃）和沸點（3337℃）高，常與鈮、鉭、鎢、鉬等元素并稱為難熔金屬，且具有延展性好、質堅硬、無磁性、耐鹽酸和硫酸等特性，廣泛應用在鋼鐵、冶金、化工、儲能、顏料、環(huán)保、醫(yī)藥等國民經濟的諸多重要領域，被稱為“現代工業(yè)的味精”。
從消費結構來說，釩作為一種重要的合金添加劑，能提高鋼鐵的硬度和抗拉強度。鋼鐵冶金為其主要下游應用領域。2022年，全球約88.83%的釩應用于鋼鐵冶金領域。
圖8：全國和中國釩消費量
資料來源：中國地質調查局
圖9：全球釩資源消費結構
資料來源：中國地質調查局
六、釩資源有望迎來鋼鐵冶金和釩電池儲能“二元消費”格局
在“雙碳”背景下，世界各國為更好促進風能、太陽能等可再生能源開發(fā)利用，出臺了一系列新型儲能利好政策，支持釩電池產業(yè)的發(fā)展。2020年2月，澳大利亞援助澳大利亞釩業(yè)125萬美元資金，以促進釩電池全產業(yè)鏈一體化開發(fā)。
表4：國內外釩電池相關政策
資料來源：國信證券
在全球各國利好政策推動下，釩電池產業(yè)化加速推進，近年來釩電池儲能對釩的消費持續(xù)上漲。根據Vanitec數據，2022年全球釩電池儲能用釩占比上升至4.37%，中國釩電池儲能用釩占比上升至6.66%，中國釩電池儲能用釩的消費增速大于全球增速。
2020年，受中國螺紋鋼新標的應用、鋼筋產量進一步提升、儲能用釩停滯、減量等因素影響，中國鋼鐵領域用釩占比達到96.6%，釩電池儲能用釩占比出現大幅下降。未來隨著新型儲能裝機規(guī)模的不斷擴大和釩電池滲透率提升，釩電池儲能對釩需求占比將逐漸提升。中國儲能領域用釩量將增長至2.3萬噸和5.7萬噸。預計到2030年釩電池儲能對釩需求占全球釩消費結構的比例將有望上升至40%左右，屆時將形成以鋼鐵冶金和釩電池儲能為主導的需求“二元消費”格局。
圖10：釩在各應用領域消費占比
資料來源：中國地質調查局
七、鋼鐵領域釩求穩(wěn)步增長，但占比下降
鋼鐵冶金是釩消費的最主要領域。根據統(tǒng)計數據顯示，2022年，受中國鋼鐵產能減產影響，全球粗鋼產量減少至18.85億噸，同比下降3.93%；2023年全球粗鋼產量合計18.882億噸，同比基本持平。
借鑒發(fā)達國家鋼鐵需求變化的規(guī)律性經驗——人均鋼鐵消費量與人均GDP關系呈現“S”形理論模型，中國作為全球第一大鋼鐵生產國，正在由快速工業(yè)化進程轉向后工業(yè)化時期，人均鋼消費量將趨于穩(wěn)定，但長期看鋼鐵需求呈現逐漸下降趨勢。印度、東南亞等地區(qū)國家人口眾多，正在逐漸步入快速工業(yè)化時期，未來將成為全球鋼鐵需求的主要增長點。世界鋼鐵協(xié)會預測，隨著全球經濟復蘇和基礎設施建設的推動，鋼鐵需求逐漸增長。
圖11：人均鋼材消費水平與人均GDP“S”形規(guī)律
資料來源：楊軼《簡析釩市場需求結構及未來發(fā)展趨勢》
釩在鋼鐵中消費強度存在地區(qū)差異。隨著中國鋼鐵工業(yè)綠色低碳轉型，高強鋼需求增長帶動其產量持續(xù)增長，釩在鋼鐵中的消費強度將出現結構性增加。印度、東南亞等地區(qū)新興國家逐漸步入工業(yè)化初期，城鎮(zhèn)化進程不斷加速，人均鋼消費量將快速增加，釩在鋼鐵中消費強度也將持續(xù)增加。
圖12：釩在鋼鐵中的消費強度
資料來源：陳仁鳳、龍濤、陳其慎等《新型儲能金屬釩資源需求預測與供應分析》
綜上所述，短期全球釩在鋼鐵領域消費量受中國影響出現下滑。長期來看，全球鋼鐵需求以及釩在鋼鐵中消費強度持續(xù)增長，釩在鋼鐵領域的需求仍將保持穩(wěn)定增長。
根據相關的預測，2025年和2030年全球鋼鐵行業(yè)用釩量將分別增至12.45萬噸和13.67萬噸；中國單位用釩量提升被粗鋼產量下滑抵消，2025年和2030年中國鋼鐵行業(yè)用釩量將達到6.55萬噸和6.59萬噸。預計到2030年鋼鐵領域用釩量占比將下降到54.8%。
八、釩產業(yè)轉型發(fā)展態(tài)勢初現
從產業(yè)鏈看，釩產業(yè)鏈上游原料主要為含釩礦產、釩渣以及含釩固廢；中游釩制品主要為五氧化二釩、三氧化二釩等氧化釩；下游應用領域包括鋼鐵冶金、儲能、鈦合金和化工等領域。
圖13：釩產業(yè)鏈梳理
資料來源：中國地質調查局
九、我國釩資源開發(fā)利用建議
一是加強釩資源勘探開發(fā)，放開釩渣進口。由于國內釩主要來源于釩鈦磁鐵礦煉鋼生產過程中的釩渣且目前國內仍禁止釩渣進口，釩鈦磁鐵礦冶煉經濟性及鋼鐵行業(yè)收縮可能影響釩渣長期供給。因此，可針對釩渣禁止進口政策作出調整，擴大國內釩資源獲取能力。
二是加強石煤中釩資源開發(fā)利用。建議加大石煤中釩的分選和提取技術研究，解決石煤提釩工藝能耗高、成本高和環(huán)境污染等問題，提高石煤釩礦資源綜合利用水平。
三是加快推進釩資源循環(huán)利用。目前，我國釩資源回收利用份額占比較小。在工業(yè)生產過程中會產生大量的含釩廢棄物，如不能得到合理應用，對環(huán)境造成危害的同時，也會對釩資源造成浪費。未來隨著釩電池大規(guī)模列裝產生大量廢舊釩電池，加強釩電池電解液和電極釩資源回收，有利于釩液流電池的可持續(xù)發(fā)展和釩資源的持續(xù)穩(wěn)定供應。
四是優(yōu)化釩資源開發(fā)布局。我國是釩資源儲量和產量最大的國家，長期以來存在開采過量、一礦多采、大礦小開、采富棄貧等現象，生產商集中度不高。建議攀鋼集團、河鋼集團等大型釩資源生產商組成釩資源聯盟，加強釩資源生產規(guī)劃、產業(yè)政策和標準的引導，從全產業(yè)鏈視角推進釩產業(yè)合作，保障釩產業(yè)鏈安全和高質量發(fā)展。
