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(jìn)、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(xué)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(dá)到5.73GW，同比增長75%，占比達(dá)12.5%。
隨著電力市場的逐漸完善，儲能供應(yīng)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(yù)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(fù)合增長率為53.3%，2026年將達(dá)到48.5GW；理想場景下，在2022-2026年的年均復(fù)合增長率有望達(dá)到69.2%，預(yù)計2026年累計規(guī)模將達(dá)到79.5GW。
流電池的工作原理決定了釩電池是目前化學(xué)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(xué)儲能裝機量的大部分；鉛酸電池以及釩電池等電化學(xué)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(fù)合增長率，預(yù)計2031年全球釩電池年裝機量將達(dá)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(tuán)承鋼公司、北京建龍重工、成渝釩鈦以及四川德勝集團(tuán)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(fù)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(wù)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(xué)院大連化學(xué)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(wù)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(yīng)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(jìn)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(dá)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(yīng)商。由普能擁有專利的、基于金屬釩元素的氧化還 原反應(yīng)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(yù)計將在長時儲能應(yīng)用廣泛。
