中國儲能網(wǎng)訊：■全釩液流電池具備本征安全、長壽命、靈活、資源自主可控、綠色環(huán)保等多方面優(yōu)勢，主要適用于大規(guī)模、中長時(shí)儲能場景。全釩液流電池利用正、負(fù)極電解液中釩離子價(jià)態(tài)的變化來實(shí)現(xiàn)電能的儲存和釋放，相較于鋰電池儲能，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在1）安全性：釩離子水系電解液體系具有本征安全性，基本不存在起火爆炸風(fēng)險(xiǎn)；2）長壽命：全釩液流電池中電極不參與反應(yīng)，同時(shí)反應(yīng)過程不涉及相變，循環(huán)壽命可達(dá)20000次，且生命周期中容量衰減后可完全恢復(fù)；3）靈活性：全釩液流電池功率單元與能量單元相互獨(dú)立，可根據(jù)不同應(yīng)用場景靈活設(shè)計(jì)系統(tǒng)功率與儲能時(shí)長，儲能時(shí)長越長則全釩液流電池的單位投資成本越低；4）資源自主可控：中國為釩資源生產(chǎn)與消費(fèi)大國，釩產(chǎn)量約占全球2/3，上游資源相對可控；5）綠色環(huán)保：全釩液流電池電解液可循環(huán)利用，全生命周期內(nèi)對環(huán)境的影響較小?？紤]到當(dāng)前技術(shù)水平下全釩液流電池的能量密度、轉(zhuǎn)換效率、初始投資較鋰電池仍有一定差距，我們認(rèn)為全釩液流電池主要適用于大規(guī)模、長周期的儲能場景。
■儲能市場爆發(fā)已至，全釩液流電池發(fā)展提速。目前儲能在電力系統(tǒng)中主要用于解決短時(shí)間、小范圍的供需不平衡，而隨著新能源逐步成為電力系統(tǒng)的主體，儲能系統(tǒng)需要配套的儲能時(shí)長亦將隨之提升。我們認(rèn)為全釩液流電池在中長時(shí)儲能的場景中具備較強(qiáng)的比較優(yōu)勢，未來應(yīng)用前景向好。與此同時(shí)，近年來海內(nèi)外鋰電池儲能安全事故頻發(fā)，隨著儲能行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)趨嚴(yán)，全釩液流電池本征安全的優(yōu)勢將進(jìn)一步凸顯。從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，我們測算當(dāng)前4h全釩液流電池儲能系統(tǒng)的全生命周期度電成本或已低于鋰電池儲能，而當(dāng)儲能時(shí)長超過4h之后全釩液流電池的度電成本優(yōu)勢將更為明顯。綜上，未來全釩液流電池有望成為一類重要的儲能裝機(jī)形式，若按照10%/30%的裝機(jī)比例測算，則2025/2030年國內(nèi)全釩液流電池儲能裝機(jī)空間或超10/90GWh。
■全釩液流電池儲能方興未艾，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)迎發(fā)展良機(jī)。1）上游資源：當(dāng)前釩資源供需兩端均主要來自鋼鐵行業(yè)，全釩液流電池有望成為未來重要的需求增量，國內(nèi)頭部釩資源企業(yè)正積極布局相關(guān)領(lǐng)域；2）中游制造集成：全釩液流電池儲能系統(tǒng)主要包括功率單元（電堆）與能量單元（電解液）兩大部分，當(dāng)前產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)初步建立，頭部全釩液流電池集成商一體化程度較高；3）下游應(yīng)用：短期內(nèi)全釩液流電池的主要應(yīng)用場景為大規(guī)模電網(wǎng)側(cè)/發(fā)電側(cè)項(xiàng)目，投資主體為大型發(fā)電/電網(wǎng)企業(yè)，長期來看全釩液流電池儲能在大型工商業(yè)用戶側(cè)場景中亦有廣闊的發(fā)展空間。
■投資建議：現(xiàn)階段具備成熟全釩液流電池儲能產(chǎn)品/方案的廠商相對較少，建議優(yōu)先關(guān)注大連融科、北京普能等起步較早、技術(shù)領(lǐng)先、項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)豐富、一體化程度高的全釩液流電池儲能集成商。此外攀鋼釩鈦、河鋼股份等產(chǎn)能領(lǐng)先的釩資源企業(yè)亦有望充分受益下游需求增長。
■風(fēng)險(xiǎn)提示：儲能市場發(fā)展不及預(yù)期、技術(shù)迭代風(fēng)險(xiǎn)、原材料價(jià)格上漲、市場競爭加劇、模型假設(shè)與測算結(jié)果存在偏差等
1. 全釩液流電池：潛力巨大的長時(shí)儲能形式
1.1. 全釩液流電池是目前技術(shù)成熟度最高的液流電池技術(shù)
液流電池是一種具備較大潛力的電化學(xué)儲能技術(shù)。液流電池概念最早由日本科學(xué)家Ashimura和Miyake于1971年提出，1974年NASA科學(xué)家L.H.Thaller以FeCl2和CrCl3作為正負(fù)極活性物質(zhì)構(gòu)建了全球第一款具有實(shí)際意義的液流電池模型。與一般的固態(tài)電池不同，液流電池的正極和負(fù)極以電解質(zhì)溶液的形式儲存于電池外部的儲罐中，通過正、負(fù)極電解質(zhì)溶液活性物質(zhì)發(fā)生可逆的氧化還原反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)電能和化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化。液流電池能量密度相對較低，但在使用壽命、充放電深度、系統(tǒng)容量等方面具有較大優(yōu)勢，因此在大規(guī)模儲能領(lǐng)域正得到越來越多的關(guān)注。
全釩液流電池是目前技術(shù)最為成熟、產(chǎn)業(yè)化程度最高的液流電池技術(shù)。根據(jù)電極活性物質(zhì)的不同，液流電池可分為多種技術(shù)路線，其中已有商業(yè)化應(yīng)用的代表體系包括全釩、鐵鉻、鋅溴等。從技術(shù)成熟度的角度出發(fā)，目前全釩液流電池處于領(lǐng)先位置，其最早由澳大利亞新南威爾士大學(xué)的Skyllas-Kazacos教授及其團(tuán)隊(duì)于1985年開創(chuàng)，日本住友電工、加拿大VRB、國內(nèi)大連化物所等機(jī)構(gòu)從20世紀(jì)90年代起相繼開始進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化的研究，目前國內(nèi)外均有幾十至百M(fèi)Wh級別商業(yè)化項(xiàng)目投運(yùn)。相較而言，鐵鉻液流電池存在析氫反應(yīng)和鉻離子電化學(xué)反應(yīng)活性不足等問題，鋅溴電池的單體容量則相對有限，目前基本處于工程化示范階段。
1.2. 全釩液流電池具備安全、長壽、靈活等多方面優(yōu)勢
1.2.1. 安全性
相較于鋰離子電池，全釩液流電池具有更好的安全性。對于鋰離子電池而言，一旦電池內(nèi)部出現(xiàn)短路或工作溫度過高，電解液就極易發(fā)生分解、氣化，進(jìn)而引發(fā)電池燃燒或爆炸，造成極大的安全隱患。而全釩液流電池的電解液為釩離子的酸性水溶液，在常溫常壓下運(yùn)行，不存在熱失控風(fēng)險(xiǎn)，具有本征安全性。根據(jù)實(shí)證結(jié)果，在理論100%SOC下，即便將正負(fù)極電解液直接互混，溫度由32°C升至70°C，全釩液流電池系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生燃燒、起火等風(fēng)險(xiǎn)。因此，對于人員密集、規(guī)模比較大、安全性要求較高的儲能場景，全釩液流電池是一種更為安全可靠的技術(shù)。
全釩液流電池更高的安全性使其可以采取更為緊密的排布方式，從而在項(xiàng)目層面減少土地的占用。相較于鋰離子電池，全釩液流電池在單體能量密度上存在較大差距，例如大連融科20尺儲能集裝箱產(chǎn)品TPower的儲能容量為0.5MWh，而當(dāng)前主流鋰電池儲能集成商的20尺集裝箱系統(tǒng)儲存容量一般超過3MWh。但是對于大型儲能項(xiàng)目，鋰離子電池儲能系統(tǒng)需要滿足更為嚴(yán)格的消防及安全標(biāo)準(zhǔn)，因此在集裝箱的排布上必須留出更大的安全距離。住建部2022年6月發(fā)布的《電化學(xué)儲能電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）》中明確指出鋰離子電池預(yù)制艙長邊及短邊間距均不宜小于3m，同時(shí)鋰離子電池設(shè)備宜分區(qū)布置，屋外電池預(yù)制艙（柜）布置分區(qū)內(nèi)儲能系統(tǒng)額定能量不宜超過50MWh，相鄰分區(qū)的間距不應(yīng)小于10m，而對于全釩液流電池，征求意見稿并未作出相應(yīng)的規(guī)定。表2列示了部分建成及在建全釩液流電池儲能電站和鋰電池儲能電站的占地面積情況，就這些項(xiàng)目而言全釩液流電池儲能電站的單位占地面積明顯小于鋰電池儲能電站。因此，我們認(rèn)為全釩液流電池的本征安全性可以使其采取更為緊密的排布方式，從而部分彌補(bǔ)其在能量密度上的劣勢，節(jié)省儲能項(xiàng)目的土地占用。
1.2.2. 長壽命、低衰減
全釩液流電池循環(huán)次數(shù)明顯優(yōu)于鋰離子電池，且生命周期內(nèi)容量可完全恢復(fù)，生命周期內(nèi)度電容量可利用率高。一方面，全釩液流電池使用不同價(jià)態(tài)的釩離子作為電池的活性物質(zhì)，反應(yīng)過程僅為釩離子的價(jià)態(tài)變化，不涉及液固相變，且克服了電解質(zhì)交叉污染的問題；另一方面，全釩液流電池的在充放電過程中電極材料不參與電化學(xué)反應(yīng)，屬于惰性電極，電極和雙極板等材料穩(wěn)定性好，不涉及更換；此外，針對全釩液流電池因電解液在正負(fù)極之間的遷移和副反應(yīng)造成的釩離子價(jià)態(tài)失衡帶來的容量衰減問題，一般可以通過低成本的物理和化學(xué)手段進(jìn)行恢復(fù)。因此，全釩液流電池理論上具備極長的循環(huán)壽命，而從早期項(xiàng)目的實(shí)證情況來看，全釩液流電池長壽命的優(yōu)點(diǎn)亦得到了充分驗(yàn)證。例如住友電工2005-2007年實(shí)施的4MW/6MWh全釩液流電池系統(tǒng)配合風(fēng)場在三年間進(jìn)行了20多萬次的充放電，大連融科與國電龍?jiān)春献魍哆\(yùn)的5MW/10MWh全釩液流電池系統(tǒng)從2012年12月并網(wǎng)至今已有9年多的日歷使用時(shí)間，效率和容量均未見衰減。相較而言，目前磷酸鐵鋰電池的循環(huán)次數(shù)僅為5000-10000次，若考慮到儲能系統(tǒng)中電芯一致性的問題，則系統(tǒng)層面的循環(huán)壽命往往更低，同時(shí)鋰離子電池的可用容量亦會(huì)隨著循環(huán)次數(shù)的增加而明顯下降。因此，我們認(rèn)為從全生命周期的角度來看，全釩液流電池具備一定的優(yōu)勢。
1.2.3. 靈活性
全釩液流電池功率單元與能量單元相互獨(dú)立，可根據(jù)不同應(yīng)用場景靈活設(shè)計(jì)。一套完整的全釩液流電池儲能系統(tǒng)主要由功率單元（電堆）、能量單元（電解液和電解液儲罐）、電解液輸送單元（管路、泵閥、傳感器等）、電池管理系統(tǒng)等部分組成，其中功率單元決定系統(tǒng)功率的大小，而能量單元決定系統(tǒng)儲能容量的大小，兩者相互獨(dú)立。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)層面，全釩液流電池儲能可實(shí)現(xiàn)功率和容量分開設(shè)計(jì)以及儲能時(shí)長按需定制，電解液儲罐既可獨(dú)立外置，亦可與電堆共同集成至一體化的集裝箱產(chǎn)品，整體的方案設(shè)計(jì)更為靈活。從成本的角度來看，對于固定功率的全釩液流電池儲能系統(tǒng)，儲能時(shí)長越長則功率單元的單位投資成本越低，進(jìn)而整體系統(tǒng)的單位投資成本越低，因此全釩液流電池更適用于中長時(shí)儲能場景。
1.2.4. 資源儲量豐富且自主可控
釩是地球上廣泛分布的微量元素之一，儲量相對豐富。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）的統(tǒng)計(jì)，目前全球釩儲量（本段均以釩金屬當(dāng)量計(jì)）超過6300萬噸，2021年底可開發(fā)的資源儲量約為2400萬噸，當(dāng)年的全球產(chǎn)量則約為11萬噸，其中90%左右以釩合金的形式用于鋼鐵行業(yè)。按當(dāng)前的技術(shù)水平，1GWh的全釩液流電池所需的釩金屬用量不到0.5萬噸，且釩電解液可長期循環(huán)使用，因此整體來看我們認(rèn)為全球的釩資源儲量可充分支撐全釩液流電池的大規(guī)模發(fā)展。
中國為釩生產(chǎn)與消費(fèi)大國，釩資源自主可控。根據(jù)USGS的估算，2021年底中國釩儲量規(guī)模約為950萬噸（本段均以釩金屬當(dāng)量計(jì)），在全球儲量中的占比約為40%，而從產(chǎn)量來看，2021年中國釩產(chǎn)量達(dá)到7.3萬噸，在全球產(chǎn)量中的占比接近2/3，因此無論是從儲量還是產(chǎn)能的角度出發(fā)，我國對釩資源均有較強(qiáng)的掌控能力。相較而言，2021年國內(nèi)鋰資源的全球儲量占比僅為7%，產(chǎn)量占比不到15%，鋰電產(chǎn)業(yè)鏈對海外礦產(chǎn)資源的依賴較強(qiáng)。
1.2.5. 綠色環(huán)保、資源可循環(huán)利用
全釩液流電池在運(yùn)行過程中不涉及污染與排放，且電解液可循環(huán)利用，是一種綠色環(huán)保的儲能形式。全釩液流電池中釩元素以離子形式存在于酸性水系溶液中，而不是以釩的氧化物形式存在（如五氧化二釩），有一定的腐蝕性但無毒性，且工作過程中封閉運(yùn)行，對環(huán)境與人體基本不會(huì)產(chǎn)生危害。此外，從全生命周期的角度來看，鋰電池儲能系統(tǒng)在壽命到期后各類材料的回收處理難度較大，而全釩液流電池的釩電解液可在電池領(lǐng)域長期循環(huán)使用或進(jìn)行釩提取進(jìn)入鋼鐵、合金等其他市場領(lǐng)域，電堆關(guān)鍵部件（如碳電極、雙極板、離子交換膜等）以及管路、閥泵等的處理也更為簡單，無環(huán)境負(fù)擔(dān)，所以無論是從回收成本角度還是污染排放角度均優(yōu)于鋰電池。根據(jù)根特大學(xué)的研究，在釩電解液50%回收的條件下，全釩液流電池在陸地酸化、人體毒性、細(xì)顆粒物形成、礦產(chǎn)資源消耗、化石能源消耗等方面的環(huán)境影響幾乎全面低于鋰離子電池。
1.3. 全釩液流電池主要適用于大規(guī)模、長周期的儲能場景
隨著儲能場景日漸多元化，多種儲能技術(shù)并存將成為長期發(fā)展趨勢。目前全球范圍內(nèi)傳統(tǒng)火電裝機(jī)仍占據(jù)主體地位，風(fēng)電、光伏的發(fā)電占比僅為10%左右，因此儲能在電力系統(tǒng)中主要起到輔助的作用，用于解決短時(shí)間、小范圍的供需不平衡。但長期來看，隨著新能源逐步成為電力系統(tǒng)的主體，儲能的應(yīng)用場景也將持續(xù)拓寬，功率范圍將涵蓋kW級的用戶側(cè)場景到GW級的發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)場景，儲能時(shí)長則從秒級、分鐘級、小時(shí)級到跨日、跨季不等?？紤]到不同場景的儲能需求存在較大差異，我們認(rèn)為未來不太可能出現(xiàn)一種儲能技術(shù)“一統(tǒng)天下”的局面，而是多種儲能技術(shù)并存，共同支撐電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。
全釩液流電池在大規(guī)模、長周期的儲能場景中具有廣闊的發(fā)展空間。如前所述，全釩液流電池的主要優(yōu)勢為安全、長壽以及靈活，但在當(dāng)前的技術(shù)水平下，其能量密度、轉(zhuǎn)換效率、初始投資較鋰電池仍有一定差距，因此我們認(rèn)為全釩液流電池的適用領(lǐng)域主要為大規(guī)模、長周期的儲能場景。相較于抽水蓄能，全釩液流電池的選址更為靈活，且建設(shè)周期較短；而相較于鋰電池儲能，全釩液流電池的安全性明顯占優(yōu)，可部署于人員密集的城市場景，單位投資成本則隨著儲能時(shí)長的拉長而明顯降低。
2. 儲能市場爆發(fā)已至，全釩液流電池發(fā)展提速
2.1. 全球儲能行業(yè)步入規(guī)?；l(fā)展階段
全球能源轉(zhuǎn)型加速，儲能行業(yè)規(guī)模化發(fā)展的條件已經(jīng)成熟。一方面，根據(jù)IEA的測算，為實(shí)現(xiàn)2050年碳中和的目標(biāo)，可再生能源發(fā)電占比需由2020年的30%以下提升至2030年的60%以上，2050年則需達(dá)到近90%，而隨著光伏、風(fēng)電等波動(dòng)性能源加速取代傳統(tǒng)的火電裝機(jī)，電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)正日益凸顯。另一方面，隨著技術(shù)的進(jìn)步與產(chǎn)能的擴(kuò)張，近年來風(fēng)電、光伏的發(fā)電成本降幅顯著，在上網(wǎng)側(cè)平價(jià)的基礎(chǔ)上，當(dāng)前全球正朝著“新能源+儲能”平價(jià)的方向快速前進(jìn)。與此同時(shí)，經(jīng)過前期的探索與實(shí)踐，儲能在電力系統(tǒng)中的定位與商業(yè)模式正日漸清晰，目前美國、歐洲等發(fā)達(dá)地區(qū)儲能市場化發(fā)展的機(jī)制已基本建立，新興市場的電力系統(tǒng)改革亦持續(xù)加速，儲能行業(yè)規(guī)?；l(fā)展的條件已經(jīng)成熟。
2021年起全球儲能行業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展階段。根據(jù)BNEF統(tǒng)計(jì)，2021年全球新增儲能裝機(jī)規(guī)模為10GW/22GWh，較2020年實(shí)現(xiàn)翻倍以上增長，截至2021年底全球累計(jì)儲能裝機(jī)容量約為27GW/56GWh?？紤]到2021年底全球累計(jì)風(fēng)電/光伏裝機(jī)規(guī)模已達(dá)到837/942GW，以此推算儲能在全球風(fēng)電光伏裝機(jī)中的占比僅為1.5%，我們認(rèn)為儲能市場的高速增長才剛剛開始，行業(yè)發(fā)展前景廣闊。
2.1.1. 國內(nèi)：各環(huán)節(jié)發(fā)展模式日益清晰，大型項(xiàng)目招標(biāo)提速
政策勾勒發(fā)展前景，各環(huán)節(jié)儲能發(fā)展模式逐漸清晰。2022年2月底，國家發(fā)改委、能源局正式印發(fā)《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》，進(jìn)一步明確了“到2025年新型儲能由商業(yè)化初期步入規(guī)?；l(fā)展階段、具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用條件”，“2030年新型儲能全面市場化發(fā)展”的目標(biāo)。此外，本次文件對發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)儲能均進(jìn)行了明確的部署，各環(huán)節(jié)儲能發(fā)展模式逐漸清晰。
2022年國內(nèi)儲能行業(yè)正式步入發(fā)展快車道。2021年國家、地方層面均有儲能政策密集出臺，但主要側(cè)重在整體部署層面，相關(guān)的配套細(xì)則尚不完善，因此2021年為國內(nèi)儲能行業(yè)由商業(yè)化起步邁向規(guī)?；l(fā)展的過渡之年，實(shí)際落地的項(xiàng)目規(guī)模相對有限。根據(jù)CNESA的統(tǒng)計(jì)，2021年國內(nèi)新增新型儲能裝機(jī)2.4GW/4.9GWh，較2020年同比增長約54%，其中電化學(xué)儲能裝機(jī)2.32GW，同比增長近49%。2022年上半年受制于疫情、原材料漲價(jià)等多方面因素的影響，國內(nèi)儲能項(xiàng)目建設(shè)節(jié)奏整體偏慢，但二季度起國內(nèi)儲能項(xiàng)目招標(biāo)已集中啟動(dòng)，根據(jù)我們的不完全統(tǒng)計(jì)，在排除無法取得具體招標(biāo)規(guī)模的項(xiàng)目后，今年上半年國內(nèi)儲能（不包括抽水蓄能）總計(jì)招標(biāo)容量已經(jīng)達(dá)到8GW/22GWh以上（主要統(tǒng)計(jì)EPC、儲能集成系統(tǒng)以及相關(guān)設(shè)備），其中二季度合計(jì)招標(biāo)量超18GWh，招標(biāo)規(guī)模較一季度明顯提升。經(jīng)過上半年的觀望與前期準(zhǔn)備，我們預(yù)計(jì)下半年起國內(nèi)儲能項(xiàng)目建設(shè)速度將明顯加快，僅7月我們統(tǒng)計(jì)到的國內(nèi)儲能項(xiàng)目招標(biāo)規(guī)模就已超過13GWh（包括南網(wǎng)科技、華電等框架性協(xié)議）。
2.1.2. 海外：能源價(jià)格持續(xù)上漲加速儲能滲透
市場化驅(qū)動(dòng)快速發(fā)展，供電側(cè)與用戶側(cè)齊頭并進(jìn)。目前除中國以外，海外儲能市場主要分布在美國、歐洲、日韓、澳洲等發(fā)達(dá)地區(qū)，相對而言這些地區(qū)電力市場化程度較高，隨著近年來儲能成本的持續(xù)下降，行業(yè)已逐步進(jìn)入經(jīng)濟(jì)性驅(qū)動(dòng)的自發(fā)增長階段。從裝機(jī)結(jié)構(gòu)來看，海外市場供電側(cè)與用戶側(cè)儲能的發(fā)展較為均衡，2021年新增裝機(jī)中電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)的占比大致相當(dāng)。
電力價(jià)格持續(xù)走高，海外儲能滲透加速。受地緣政治、氣候變化以及貨幣政策等因素影響，2021年以來全球天然氣、原油等能源價(jià)格漲勢明顯，而在海外發(fā)達(dá)地區(qū)市場化的電力體制下，發(fā)電側(cè)與用戶側(cè)電價(jià)亦隨之水漲船高。尤其是在歐洲地區(qū)，2021年下半年以來電力價(jià)格已上漲數(shù)倍，儲能項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性正快速凸顯，滲透率有望加速提升。
2.2. 全釩液流電池大規(guī)模發(fā)展的條件已較為成熟
2.2.1. 長時(shí)儲能需求顯現(xiàn)
未來長時(shí)儲能將成為一類重要的儲能場景。如前所述，隨著新能源逐步成為電力系統(tǒng)的主體，其波動(dòng)性與間歇性對電網(wǎng)的沖擊將愈發(fā)明顯，現(xiàn)階段儲能系統(tǒng)基本只需要對日內(nèi)、分鐘級/小時(shí)級的波動(dòng)進(jìn)行平滑，而未來的儲能系統(tǒng)則需要考慮日間甚至季節(jié)間的新能源出力波動(dòng)。根據(jù)美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室的定義，長時(shí)儲能是持續(xù)放電時(shí)間不低于4小時(shí)的儲能技術(shù)，主要針對多小時(shí)、跨日乃至跨季的電能轉(zhuǎn)移需求。我們認(rèn)為長時(shí)儲能將成為未來電力系統(tǒng)中不可或缺的一部分，根據(jù)長時(shí)儲能委員會(huì)（LDES）與麥肯錫2021年底聯(lián)合發(fā)布的報(bào)告，預(yù)計(jì)2030年全球長時(shí)儲能的裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到4-8TWh，2040年則將達(dá)到85-140TWh。
長時(shí)儲能的側(cè)重點(diǎn)與現(xiàn)階段的短時(shí)儲能存在一定差異，全釩液流電池在長時(shí)儲能領(lǐng)域具備較強(qiáng)的比較優(yōu)勢。根據(jù)長時(shí)儲能委員會(huì)（LDES）與麥肯錫2021年底聯(lián)合發(fā)布的報(bào)告，長時(shí)儲能應(yīng)具有功率和容量解耦、擴(kuò)大存儲電量時(shí)不需要增加功率、單位儲能成本低、項(xiàng)目建設(shè)周期短、不受地理位置限制、不依賴稀缺資源等典型特征。由于配套的儲能時(shí)長較長，長時(shí)儲能在考慮投資成本時(shí)更加注重單位能量（每Wh）的投資成本而非單位功率（每W）的投資成本。因此，長時(shí)儲能對功率單元投資成本的接受度相對較高（固定成本可隨著儲能時(shí)長的增長而攤?。芰繂卧?jiǎng)t需要具備較低的邊際成本。目前抽水蓄能是主要的長時(shí)儲能形式，技術(shù)與商業(yè)化程度均十分成熟，但其應(yīng)用受制于地理?xiàng)l件的限制，因此未來相當(dāng)一部分的長時(shí)儲能需求將由其他的儲能技術(shù)加以填補(bǔ)。相較于當(dāng)前主流的鋰電池儲能，我們認(rèn)為全釩液流電池在長時(shí)儲能的場景中具備一定的比較優(yōu)勢。從成本的角度來看，隨著儲能時(shí)長的增加，全釩液流電池系統(tǒng)的單位成本將得到明顯攤?。üβ蕟卧杀静蛔儯瑑H需增加能量單元），而鋰電池系統(tǒng)的單位成本則基本固定。此外，由于全釩液流電池中的釩電解液可以循環(huán)使用并靈活配置，因此全釩液流電池儲能在資源與地理位置上所受的限制也相對較小。綜上，我們看好全釩液流電池在中長時(shí)儲能場景中具有更好的應(yīng)用前景。
2.2.2. 行業(yè)規(guī)范逐步確立，全釩液流電池安全優(yōu)勢凸顯
國內(nèi)外鋰電池儲能事故頻發(fā)，安全問題不容忽視。根據(jù)中國能源網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)，2010-2020年間全球范圍內(nèi)發(fā)生了32起儲能電站安全事故，而根據(jù)CNESA的統(tǒng)計(jì)，僅2021年全球就發(fā)生了至少9起儲能安全事故，2022年初韓國又發(fā)生3起電池相關(guān)火災(zāi)事故。頻繁發(fā)生的儲能安全事故不但造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重時(shí)還對人員安全構(gòu)成了較大威脅，在全球儲能市場迎來加速發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，安全問題已經(jīng)成為行業(yè)亟待解決的重要問題之一，我們認(rèn)為未來安全性將成為鋰電池儲能面臨的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。
儲能行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)趨嚴(yán)，全釩液流電池優(yōu)勢凸顯。隨著儲能安全問題日益顯現(xiàn)，近年來海內(nèi)外正加緊出臺針對儲能行業(yè)的安全規(guī)范與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，例如美國于2016年率先發(fā)布全球第一項(xiàng)儲能系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)UL9540，對電化學(xué)儲能、機(jī)械儲能等不同類型儲能系統(tǒng)的安全標(biāo)準(zhǔn)作出了明確規(guī)定。我國儲能行業(yè)起步較晚，長期以來政策標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)規(guī)范相對缺失，但隨著近年來儲能行業(yè)發(fā)展不斷提速，儲能安全問題愈發(fā)得到重視，相關(guān)政策文件陸續(xù)出臺，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)逐步完善。國家能源局2022年6月印發(fā)的《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）》中明確提出“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(dòng)力電池”，且“鋰離子電池設(shè)備間不得設(shè)置在人員密集場所，不得設(shè)置在有人居住或活動(dòng)的建筑物內(nèi)部或其地下空間”，對鋰電池儲能的適用范圍進(jìn)行了嚴(yán)格限制。我們認(rèn)為隨著儲能行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)的提升，安全性更佳的全釩液流電池將得到更多關(guān)注，后續(xù)應(yīng)用場景有望逐步拓寬。
2.2.3. 中長時(shí)儲能場景中全釩液流電池已具備較好的經(jīng)濟(jì)性
當(dāng)前國內(nèi)儲能商業(yè)模式尚未完全建立，初始投資成本較高的全釩液流電池面臨一定壓力。短期內(nèi)國內(nèi)大型儲能項(xiàng)目主要的驅(qū)動(dòng)因素為政策強(qiáng)制要求，在2021年各省發(fā)布的風(fēng)電、光伏項(xiàng)目競爭性配置規(guī)則中，儲能已基本成為新能源項(xiàng)目“標(biāo)配”，目前已有近20個(gè)省份出臺了新能源配套儲能的具體量化要求，大部分省份的儲能配比在10%-20%的區(qū)間內(nèi)，儲能時(shí)長基本為1-2小時(shí)。在現(xiàn)行模式下，國內(nèi)新能源配套儲能尚無明確收益模式，投資業(yè)主更多將配套儲能作為成本項(xiàng)進(jìn)行考慮，傾向于選擇初始投資成本較低的方案，全釩液流電池推廣面臨一定的挑戰(zhàn)。
國內(nèi)儲能商業(yè)模式有望在摸索中走向成熟，全釩液流電池全生命周期成本優(yōu)勢值得期待。2022年1月國家發(fā)改委、能源局發(fā)布《加快建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場體系的指導(dǎo)意見》，明確提出2025年初步建成全國統(tǒng)一電力市場，初步形成有利于新能源、儲能等發(fā)展的市場交易和價(jià)格機(jī)制，十四五開始國內(nèi)儲能的商業(yè)模式有望逐步建立?？紤]到全釩液流電池的適用場景與抽水蓄能較為類似，我們認(rèn)為抽水蓄能當(dāng)前的兩部制電價(jià)體系具有一定的參考價(jià)值，《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》中亦已明確提出建立電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立儲能電站容量電價(jià)機(jī)制以及探索將電網(wǎng)替代性儲能設(shè)施成本收益納入輸配電價(jià)回收。事實(shí)上，當(dāng)前國內(nèi)規(guī)模最大的全釩液流電池示范項(xiàng)目大連液流電池儲能調(diào)峰電站（總建設(shè)規(guī)模200MW/800MWh，一期100MW/400MWh已于2022年5月并網(wǎng)）就采用了兩部制電價(jià)的模式，遼寧發(fā)改委于2018年印發(fā)《關(guān)于同意大連液流電池儲能調(diào)峰電站實(shí)行兩部制電價(jià)有關(guān)事項(xiàng)的批復(fù)》，明確了液流儲能項(xiàng)目可參照抽水蓄能兩部制電價(jià)機(jī)制執(zhí)行，該項(xiàng)目2023年后的容量電費(fèi)資金參照抽水蓄能容量電價(jià)有關(guān)政策納入省級電網(wǎng)輸配電價(jià)解決。隨著儲能商業(yè)模式的成熟，我們認(rèn)為投資業(yè)主對儲能項(xiàng)目的關(guān)注重點(diǎn)將由初始投資成本轉(zhuǎn)為全生命周期內(nèi)的綜合成本，全釩液流電池長壽命、低衰減的優(yōu)勢將充分顯現(xiàn)。
上游資源價(jià)格飆升制約鋰電降本，全釩液流電池與鋰電池儲能的經(jīng)濟(jì)性差距收窄。2021年以來，在新能車、儲能等下游市場旺盛需求的推動(dòng)下，上游鋰資源的供需持續(xù)趨緊，碳酸鋰價(jià)格由2021年初的5萬元/噸左右一度飆升至50萬元/噸，鋰電產(chǎn)業(yè)鏈普遍面臨較大的原材料成本壓力，鋰電池儲能成本亦隨之明顯上行?？紤]到未來新能車等儲能之外的市場對鋰資源的需求仍將保持快速增長，中短期內(nèi)鋰價(jià)或?qū)⒊掷m(xù)保持高位。相較而言，我國釩資源儲量相對豐富，且下游市場主要為鋼鐵行業(yè)，需求較為穩(wěn)定，未來釩價(jià)大幅上行的可能性較小，全釩液流電池可憑借自身的技術(shù)進(jìn)步持續(xù)降本增效。因此，我們認(rèn)為當(dāng)前鋰電池和全釩液流電池的成本正呈“此消彼長”之勢，兩者之間的經(jīng)濟(jì)性差距正迅速縮小。
當(dāng)前4h全釩液流電池的度電成本或已低于鋰電池儲能。我們基于當(dāng)前應(yīng)用較廣的4h儲能系統(tǒng)對全釩液流電池和鋰電池儲能的度電成本進(jìn)行了簡單測算，在我們的假設(shè)下，全釩液流電池的單瓦時(shí)初始投資（2.5元/Wh）高于鋰電池儲能（1.8元/Wh），但更長的壽命、更低的衰減以及更大的充放電深度使得全釩液流電池全生命周期內(nèi)的度電成本（0.60元/kWh）低于鋰離子電池儲能（0.67元/kWh）。從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，我們認(rèn)為當(dāng)前全釩液流電池在中長時(shí)儲能場景中已經(jīng)具備商業(yè)化應(yīng)用的基本條件。
隨著儲能時(shí)長的提升，全釩液流電池的度電成本有望超越鋰電池儲能。如前所述，隨著儲能時(shí)長的提升，全釩液流電池的單位投資成本將明顯攤薄，其度電成本亦隨之下降，而鋰電池儲能的度電成本則基本保持不變。根據(jù)我們的敏感性測算，當(dāng)儲能時(shí)長超過4h之后，全釩液流電池的度電成本將低于鋰離子電池，其在長時(shí)儲能場景中或?qū)⒕邆涓蟮膽?yīng)用空間。
2.3. 未來全釩液流電池將成為重要的儲能裝機(jī)形式
當(dāng)前液流電池仍處于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展初期，占比相對有限。根據(jù)CNESA的統(tǒng)計(jì)，截至2021年底全球新型電力儲能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模中鋰離子電池的占比超過90%，液流電池僅占0.6%，國內(nèi)市場中液流電池在新型儲能裝機(jī)中的占比也僅為0.9%，累計(jì)裝機(jī)規(guī)模略超50MW。
大型項(xiàng)目陸續(xù)啟動(dòng)，全釩液流電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提速。隨著全球儲能市場的爆發(fā)以及全釩液流電池技術(shù)的成熟，我們認(rèn)為全釩液流電池規(guī)?；l(fā)展的節(jié)點(diǎn)已經(jīng)到來。此前全釩液流電池儲能仍處于小規(guī)模示范驗(yàn)證階段，項(xiàng)目單體規(guī)?；静怀^10MW，而2021年以來國內(nèi)已有數(shù)個(gè)百M(fèi)Wh級別的大型全釩液流電池項(xiàng)目陸續(xù)啟動(dòng)。2022年5月由大連融科建設(shè)的首個(gè)國家級大型化學(xué)儲能示范項(xiàng)目大連恒流儲能電站一期100MW/400MWh成功并網(wǎng)，8月開始正式投入商業(yè)運(yùn)營，我們認(rèn)為后續(xù)全釩液流電池儲能的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程將持續(xù)加快。
我們測算2025/2030年國內(nèi)儲能新增裝機(jī)規(guī)模有望達(dá)到107/311GWh，全釩液流電池潛在裝機(jī)空間或超10/90GWh。從結(jié)構(gòu)上來看，我們預(yù)計(jì)十四五期間新能源配套儲能將率先放量，電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)儲能則將隨后大規(guī)模啟動(dòng)，具體假設(shè)與測算如下。
? 新能源發(fā)電側(cè)：2021年國內(nèi)陸上風(fēng)電+集中式光伏電站新增裝機(jī)規(guī)模約為56GW，以此測算儲能配套比例約為1.5%。我們預(yù)計(jì)2022年起國內(nèi)新增風(fēng)光裝機(jī)規(guī)模將保持較快增長，同時(shí)在政策驅(qū)動(dòng)下儲能配套比例將顯著提升。假設(shè)2025/2030年國內(nèi)新增陸上風(fēng)電以及集中式光伏電站的儲能配套比例為20%/30%，儲能時(shí)長由2h逐步提升至3h，則相應(yīng)的新能源配套儲能裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到61/127GWh。
?電源側(cè)輔助服務(wù)：2021年國內(nèi)總發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到2377GW，配套輔助服務(wù)儲能的裝機(jī)比例不到0.1%，而發(fā)達(dá)電力市場中輔助服務(wù)費(fèi)用占總電費(fèi)的比例一般超過1.5%。在國內(nèi)總電力裝機(jī)平穩(wěn)增長的背景下，我們假設(shè)2025/2030年配套輔助服務(wù)儲能的比例為0.5%/1%，則對應(yīng)的電源側(cè)輔助服務(wù)儲能裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到4/7GWh。
?電網(wǎng)側(cè)：隨著我國電氣化率的持續(xù)提升，近年來全國電網(wǎng)最高發(fā)電負(fù)荷呈較快增長，而根據(jù)國務(wù)院《關(guān)于印發(fā)2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案的通知》中的要求，到2030年省級電網(wǎng)將基本具備5%以上的尖峰負(fù)荷響應(yīng)能力。我們預(yù)計(jì)負(fù)荷響應(yīng)能力將主要由電網(wǎng)側(cè)的抽水蓄能與新型儲能提供，根據(jù)《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》十四五/十五五末國內(nèi)抽水蓄能累計(jì)裝機(jī)將達(dá)到62/120GW，以此倒推2025/2030年電網(wǎng)側(cè)新型儲能裝機(jī)規(guī)模有望達(dá)到28/118GWh。
?用戶側(cè)：目前國內(nèi)工商業(yè)光伏滲透率不到2%，而工商業(yè)儲能則處于發(fā)展初期，隨著未來峰谷價(jià)差的拉大，預(yù)計(jì)國內(nèi)工商業(yè)儲能的經(jīng)濟(jì)性將逐漸顯現(xiàn)。2020年國內(nèi)工業(yè)用戶總裝接容量約為3273GW，若假設(shè)未來保持5%的年均增長，同時(shí)工商業(yè)儲能滲透率提升至0.3%/1.5%，則20205/2030年國內(nèi)工商業(yè)儲能的裝機(jī)空間將達(dá)到14/57GWh。
當(dāng)前全釩液流電池在新型儲能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模中的占比僅為1%左右，我們看好未來全釩液流電池將憑借自身安全、長壽、靈活的多重優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)份額的持續(xù)提升。若按照2025/2030年10%/30%左右的裝機(jī)占比測算，則2025/2030年國內(nèi)全釩液流電池新增裝機(jī)規(guī)模有望達(dá)到11/93GWh，發(fā)展空間巨大。
3. 全釩液流電池產(chǎn)業(yè)鏈迎來發(fā)展良機(jī)
全釩液流電池儲能方興未艾，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)迎發(fā)展良機(jī)。全釩液流電池產(chǎn)業(yè)鏈大致可分為上游資源、中游制造集成以及下游應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)，其中上游主要涉及釩資源的開采與冶煉，中游則進(jìn)行全釩液流電池儲能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造，包括功率單元（電堆）與能量單元（電解液）兩大部分，下游主要負(fù)責(zé)儲能項(xiàng)目的開發(fā)和運(yùn)營。隨著全釩液流電池儲能逐步進(jìn)入商業(yè)化推廣階段，產(chǎn)業(yè)鏈的各環(huán)節(jié)均有望迎來較好的發(fā)展機(jī)遇。
3.1. 上游資源：全釩液流電池將明顯拉動(dòng)釩資源需求
當(dāng)前釩資源供需兩端均主要來自鋼鐵行業(yè)，全釩液流電池有望成為未來釩資源重要的需求增量。目前全球大約90%的釩以釩合金的形式用于鋼鐵工業(yè)（作為煉鋼過程中的合金添加劑，可提高鋼的硬度、強(qiáng)度、耐磨度、延展性），5%以釩鋁中間合金的形式用于鈦合金，其余5%用于化工及其他行業(yè)，就國內(nèi)而言，應(yīng)用在鋼鐵領(lǐng)域的釩產(chǎn)品比例更是高達(dá)95%左右。2021年國內(nèi)釩產(chǎn)量（以五氧化二釩計(jì)）約為13.6萬噸，而目前1GWh全釩液流電池裝機(jī)所需的五氧化二釩用量約為0.8萬噸，因此我們預(yù)計(jì)全釩液流電池相關(guān)領(lǐng)域?qū)⒊蔀槲磥砝瓌?dòng)釩產(chǎn)品需求的主要增量。
目前釩鈦磁鐵礦是主要的釩供給來源，未來石煤有望貢獻(xiàn)一定增量。我國釩資源主要以釩鈦磁鐵礦和含釩石煤兩種形式存在，其中石煤礦中釩的品味較低且提釩過程中污染較為嚴(yán)重，整體生產(chǎn)成本高于鋼渣提釩，目前國內(nèi)絕大多數(shù)釩產(chǎn)品來源于釩鈦磁鐵礦經(jīng)鋼鐵冶煉得到的富釩鋼渣（2020年占比超過85%）。考慮到鋼渣提釩的產(chǎn)出一定程度上取決于釩鋼產(chǎn)量，整體供給相對穩(wěn)定，我們認(rèn)為隨著全釩液流電池市場需求的增加以及技術(shù)的進(jìn)步，未來石煤提釩或?qū)⒇暙I(xiàn)一定的增量。例如2019年西部礦業(yè)在甘肅省肅北縣建設(shè)了國內(nèi)首條綠色石煤提釩環(huán)保生產(chǎn)線，一/二期已分別于2020/2022年投產(chǎn)，目前可實(shí)現(xiàn)2000噸偏釩酸銨產(chǎn)能。因此，整體上看未來上游釩資源出現(xiàn)瓶頸的可能性相對較小，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)鋼鐵領(lǐng)域的需求預(yù)計(jì)將保持穩(wěn)定甚至有所萎縮，另一方面釩資源的潛在供給來源較多，一旦釩價(jià)大幅上行（例如2018年螺紋鋼新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后），鋼鐵行業(yè)可通過加大釩鈦磁鐵礦冶煉比例快速新增供給，高成本的石煤提釩亦可釋放一定產(chǎn)能，釩價(jià)難以出現(xiàn)大幅度、持續(xù)性的上漲。
目前釩資源儲量與產(chǎn)能相對集中。國內(nèi)釩鈦磁鐵礦儲量主要集中在集中分布在四川攀枝花-西昌地區(qū)和河北承德地區(qū)，其中四川攀西地區(qū)已探明釩鈦磁鐵礦儲量在100億噸以上，為世界第一大釩資源及釩系產(chǎn)品產(chǎn)區(qū)，河北承德地區(qū)已探明釩鈦磁鐵礦儲量則超過80億噸。從產(chǎn)能情況來看，攀鋼釩鈦目前具備超過4萬噸釩制品產(chǎn)能（以五氧化二釩計(jì)），河鋼股份釩制品產(chǎn)能則為2.2萬噸左右，兩者合計(jì)占據(jù)近一半的國內(nèi)市場份額，此外建龍、成渝釩鈦、四川德勝亦具備萬噸以上的釩制品產(chǎn)能，整體來看國內(nèi)釩資源儲量與產(chǎn)能相對集中。
龍頭釩資源企業(yè)積極布局全釩液流電池市場。在傳統(tǒng)鋼鐵領(lǐng)域需求趨于穩(wěn)定的背景下，新興的全釩液流電池儲能市場正成為釩資源企業(yè)未來重要的潛在增長點(diǎn)，龍頭廠商已在相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行了大量布局。例如攀鋼釩鈦于2021年9月公告與大連融科簽訂《戰(zhàn)略合作協(xié)議》，將根據(jù)生產(chǎn)資源平衡以及釩儲能項(xiàng)目需要優(yōu)先為其安排釩產(chǎn)品供應(yīng)，2022年雙方已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，預(yù)計(jì)交易金額約5億元。2022年以來河鋼、建龍、中核鈦白等上游資源廠商亦相繼與北京普能、偉力得等全釩液流電池廠商簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議。
3.2. 中游制造集成：行業(yè)發(fā)展初期一體化龍頭占據(jù)先機(jī)
現(xiàn)階段全釩液流電池廠商一體化程度較高，產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)初步建立。整體來看當(dāng)前全釩液流電池儲能仍處于商業(yè)化運(yùn)營初期，市場參與者相對較少，行業(yè)前期的發(fā)展很大程度上由頭部廠商進(jìn)行推動(dòng)。國內(nèi)對全釩液流電池的研究始于20世紀(jì)90年代初，早期主要由中國工程物理研究院、大連化學(xué)物理研究所、中南大學(xué)、清華大學(xué)等科研院所進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)，其中大連化物所在國家科技部“863”計(jì)劃項(xiàng)目的支持下于2005年成功研制出當(dāng)時(shí)國內(nèi)規(guī)模最大的10kW全釩液流電池儲能系統(tǒng)，邁出了國內(nèi)全釩液流電池儲能技術(shù)應(yīng)用的第一步。行業(yè)龍頭融科儲能于2008年成立，經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展，公司具備從前端研發(fā)到后端項(xiàng)目運(yùn)營的全產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)能力，深度參與全釩液流電池產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)。由于前期全釩液流電池技術(shù)尚未定型，且項(xiàng)目體量相對較小，行業(yè)呈現(xiàn)出非標(biāo)化、定制化的特點(diǎn)，產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)主要由一體化的頭部廠商主導(dǎo)。
3.2.1. 能量單元：電解液開發(fā)與制備存在較高壁壘
電解液是全釩液流電池中的核心材料，直接影響能量單元的性能與成本。作為電能的存儲介質(zhì)，電解液的體積和濃度決定了全釩液流電池儲能系統(tǒng)能夠儲存的最大能量，理論上儲存1kWh的電能需要5.6kg五氧化二釩，但目前電解液的實(shí)際利用率僅能做到70%左右（即儲存1kWh電能需要大約8kg五氧化二釩）。因此，提升電解液的利用率是降低全釩液流電池成本的重要途徑。此外，電解液的純度（一般需達(dá)到99.9%以上）、穩(wěn)定性、適用溫度范圍等因素也將對全釩液流電池的運(yùn)行效率和壽命造成較大影響。
電解液的開發(fā)和制備能力是全釩液流電池廠商重要的核心競爭力之一。一方面，電解液在制備過程中對雜質(zhì)、價(jià)態(tài)的控制要求較高，如何在低成本的情況下實(shí)現(xiàn)高純度需要長期的工藝積累，目前釩電解液制備方法主要包括物理溶解法、化學(xué)還原法以及電解法三大類，其中規(guī)?；苽渲饕捎秒娊夥?。另一方面，為提升電解液的能量密度、電化學(xué)活性與熱穩(wěn)定性，通常需要在電解液中加入一定的添加劑（包括混酸、無機(jī)鹽、有機(jī)物等多種體系），電解液的配方調(diào)配亦需要深厚的研發(fā)積累。因此，整體來看全釩液流電池電解液的開發(fā)和制備具有較高的壁壘，目前國內(nèi)只有大連融科儲能集團(tuán)股份有限公司、河鋼等少數(shù)企業(yè)具備批量化的生產(chǎn)能力。
3.2.2. 功率單元：離子交換膜、電極以及雙極板為核心部件
全釩液流電池的功率單元由一定數(shù)量和規(guī)格的電堆串并聯(lián)構(gòu)成，其中單個(gè)電堆主要由離子交換膜、電極、雙極板等關(guān)鍵部件構(gòu)成。在充電時(shí)，陽極電解質(zhì)VO2+被氧化為VO2+，陰極電解質(zhì)V3+被還原為V2+，電路中的電子通過集流板端口的導(dǎo)線從陽極傳輸至陰極，陽極的氫離子通過離子交換膜傳輸至陰極，從而形成完整的閉合回路。放電時(shí)電化學(xué)反應(yīng)則朝著相反的方向進(jìn)行。
現(xiàn)階段全釩液流電池電堆關(guān)鍵部件以廠商自產(chǎn)或定制為主，后續(xù)技術(shù)進(jìn)步以及規(guī)?；慨a(chǎn)將帶動(dòng)成本持續(xù)下行。相較于資源成本主導(dǎo)的能量單元（釩占據(jù)成本大頭），我們認(rèn)為功率單元未來存在較大的降本空間。一方面，關(guān)鍵部件以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)層面的技術(shù)進(jìn)步將帶動(dòng)全釩液流電池電堆持續(xù)降本增效，例如開發(fā)高離子選擇性、高導(dǎo)電性、高化學(xué)穩(wěn)定性、低成本的離子交換膜，提升雙極板電導(dǎo)性，提高電極反應(yīng)活性以及導(dǎo)電性等。另一方面，現(xiàn)階段全釩液流電池產(chǎn)業(yè)整體規(guī)模有限，關(guān)鍵部件以全釩液流電池廠商自產(chǎn)或小批量定制為主，后續(xù)隨著生產(chǎn)規(guī)模的提升，整體的制造成本有望明顯攤薄。此外，從原理和構(gòu)成的角度出發(fā)，全釩液流電池與氫燃料電池在關(guān)鍵材料（雙極板、離子膜、電極等）、電堆結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)設(shè)備等方面都存在較大的相似性，后續(xù)氫能產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展也有望推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的快速成熟。
3.2.3. 輔助單元：零部件標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，核心在于系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成
完整的全釩液流電池儲能系統(tǒng)包括電解液輸送系統(tǒng)、溫控、電力電子設(shè)備等輔助單元，核心在于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和集成。其中，電解液輸送單元主要由管路、循環(huán)泵、控制閥等部分構(gòu)成，零部件主要為標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，全釩液流電池廠商主要進(jìn)行管路設(shè)計(jì)和設(shè)備選型。電力電子設(shè)備主要包括BMS、EMS以及PCS，通過對電解液流速、溫度、電流、電壓及輔助部件等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控來實(shí)現(xiàn)儲能系統(tǒng)的監(jiān)測、控制與保護(hù)，整體來看全釩液流電池系統(tǒng)的BMS管理復(fù)雜度低于鋰電池儲能系統(tǒng)。對于全釩液流電池廠商而言，高可靠性、低成本的系統(tǒng)集成方案通常需要較長時(shí)間的積累以及實(shí)際項(xiàng)目的驗(yàn)證。
3.3. 下游應(yīng)用：短期內(nèi)由大型發(fā)電/電網(wǎng)企業(yè)主導(dǎo)，工商業(yè)用戶側(cè)潛在空間較大
短期內(nèi)全釩液流電池的主要應(yīng)用場景為大規(guī)模電網(wǎng)側(cè)/發(fā)電側(cè)項(xiàng)目，投資主體為大型發(fā)電/電網(wǎng)企業(yè)?？紤]到當(dāng)前國內(nèi)儲能最重要的驅(qū)動(dòng)因素為新能源發(fā)電側(cè)的強(qiáng)制配套要求，且全釩液流電池自身的初始投資成本相對較高，我們預(yù)計(jì)短期內(nèi)全釩液流電池儲能項(xiàng)目的投資將主要由大型發(fā)電企業(yè)或電網(wǎng)企業(yè)主導(dǎo)。目前大唐、國家電投、中廣核等大型電力集團(tuán)已經(jīng)啟動(dòng)了百M(fèi)Wh級別的全釩液流電池儲能項(xiàng)目建設(shè)，華電、國網(wǎng)江蘇等亦在進(jìn)行示范性項(xiàng)目的嘗試，經(jīng)過前期項(xiàng)目的驗(yàn)證，未來全釩液流電池有望成為大型電力集團(tuán)重點(diǎn)布局的一類儲能形式。
全釩液流電池儲能在大型工商業(yè)用戶側(cè)場景中亦有廣闊的發(fā)展空間。2021年以來國家層面密集發(fā)布各類政策，整體的思路是推動(dòng)工商業(yè)用戶全部進(jìn)入電力市場、高耗能企業(yè)市場交易電價(jià)不受上浮比例限制、拉大峰谷價(jià)差、新增可再生能源不計(jì)入能耗指標(biāo)等。因此，無論是從保障供電穩(wěn)定性還是降低綜合用電成本的角度出發(fā)，工商業(yè)用戶配置儲能的需求已較為迫切。與此同時(shí)，與盈利模式尚未完全建立的國內(nèi)發(fā)電側(cè)/電網(wǎng)側(cè)儲能市場相比，用戶側(cè)儲能的市場化程度相對較高，全釩液流電池有望憑借全生命周期內(nèi)的成本優(yōu)勢獲取部分大工業(yè)用戶的青睞（尤其是在當(dāng)前鋰電池成本居高不下的背景下）。例如2022年海螺集團(tuán)旗下海螺綠能聯(lián)合大連博融共同合資設(shè)立安徽海螺融華儲能科技有限公司，開展全釩液流儲能電池系統(tǒng)集成、儲能電站投資建設(shè)、電解液租賃等相關(guān)業(yè)務(wù)。2022年6月海螺融華發(fā)布“20MW/120MWh全釩液流電池儲能系統(tǒng)設(shè)備采購及服務(wù)”招標(biāo)公告，全釩液流電池儲能在大型工商業(yè)用戶側(cè)的應(yīng)用持續(xù)加速。
3.4. 全釩液流電池產(chǎn)業(yè)鏈邁向規(guī)?；l(fā)展，助力成本進(jìn)一步下行
全釩液流電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提速。綜上所述，隨著技術(shù)的成熟以及下游需求的啟動(dòng)，我們認(rèn)為全釩液流電池行業(yè)正快速由原先的小范圍、實(shí)驗(yàn)室發(fā)展階段進(jìn)入規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展階段，近期國內(nèi)大量全釩液流電池廠商通過融資、合資、簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議等方式積極擴(kuò)充自身實(shí)力并擴(kuò)張產(chǎn)能，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程較此前明顯加快。
產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速有望助力全釩液流電池成本持續(xù)下降。回顧風(fēng)電、光伏、鋰電等新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，產(chǎn)能擴(kuò)大帶來的規(guī)模效應(yīng)是成本下降的重要驅(qū)動(dòng)因素。此前較低的產(chǎn)業(yè)化程度嚴(yán)重制約了全釩液流電池成本下降的速度，未來隨著產(chǎn)能的快速擴(kuò)張，無論是供應(yīng)鏈還是生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)均有望實(shí)現(xiàn)成本的快速攤薄，行業(yè)或?qū)⑦M(jìn)入“產(chǎn)能擴(kuò)大-成本下降-需求提升-進(jìn)一步助推產(chǎn)業(yè)發(fā)展”的良性循環(huán)。根據(jù)美國太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室（PNNL）的預(yù)測，2030年全釩液流電池的初始投資成本（100MW/4h系統(tǒng)）將由2021年的500美元/kWh以上降低至420美元/kWh左右，考慮到當(dāng)前的技術(shù)進(jìn)步與規(guī)模擴(kuò)張速度，我們認(rèn)為實(shí)際的降本速度有望更快。
4. 投資建議
現(xiàn)階段具備成熟全釩液流電池儲能產(chǎn)品/方案的廠商相對較少，建議優(yōu)先關(guān)注起步較早、技術(shù)領(lǐng)先、項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)豐富、一體化程度高的全釩液流電池儲能集成商。不同于已經(jīng)較為成熟的鋰電池儲能產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前全釩液流電池儲能仍處于發(fā)展早期，成功的實(shí)證項(xiàng)目案例是開拓后續(xù)項(xiàng)目的重要前提條件，因此起步較早的頭部企業(yè)具備較強(qiáng)的先發(fā)優(yōu)勢。與此同時(shí)，在產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)尚未充分建立的階段，全釩液流電池廠商往往需要具備從材料、設(shè)備到集成的一體化能力，從而實(shí)現(xiàn)較好的成本把控與品質(zhì)保障。當(dāng)前國內(nèi)領(lǐng)先的全釩液流電池儲能廠商包括大連融科、北京普能、四川偉力得等，日本的住友電工亦在全釩液流電池儲能領(lǐng)域具備深厚積累。
全釩液流電池儲能發(fā)展有望明顯拉動(dòng)上游釩資源需求，建議關(guān)注攀鋼釩鈦、河鋼股份等產(chǎn)能領(lǐng)先的釩資源企業(yè)。在傳統(tǒng)鋼鐵領(lǐng)域需求趨緩甚至萎縮的情況下，我們認(rèn)為國內(nèi)豐富的釩資源儲量決定了釩價(jià)難以出現(xiàn)持續(xù)性、大幅度的上漲，但相關(guān)釩資源企業(yè)仍有望受益儲能領(lǐng)域新需求的逐步放量，未來釩產(chǎn)品產(chǎn)銷量有望隨全釩液流電池儲能市場發(fā)展而同步增長。
5. 風(fēng)險(xiǎn)提示
1）全球儲能裝機(jī)規(guī)模不及預(yù)期
若未來全球能源轉(zhuǎn)型速度、產(chǎn)業(yè)政策、電力市場供需情況等因素發(fā)生變化，儲能的實(shí)際裝機(jī)規(guī)?？赡艿陀陬A(yù)期。
2）儲能技術(shù)迭代
當(dāng)前儲能行業(yè)存在多種技術(shù)路徑，若未來其他儲能技術(shù)體現(xiàn)出更好的適用性與經(jīng)濟(jì)性，全釩液流電池儲能可能面臨淘汰的風(fēng)險(xiǎn)。
3）原材料價(jià)格上漲
若后續(xù)釩資源供給因?yàn)檎?、環(huán)保等因素出現(xiàn)瓶頸，釩價(jià)可能出現(xiàn)大幅上漲，從而導(dǎo)致全釩液流電池儲能成本上升，影響項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性。
4）市場競爭加劇
目前全釩液流電池儲能領(lǐng)域市場參與者較少，若后續(xù)大量企業(yè)進(jìn)入，市場競爭可能加劇，導(dǎo)致行業(yè)整體盈利能力出現(xiàn)下滑。
5）模型假設(shè)及測算結(jié)果與實(shí)際情況存在誤差
本文中的測算過程涉及到較多假設(shè)條件，若模型假設(shè)與實(shí)際情況存在較大差異，則測算的結(jié)果可能出現(xiàn)偏差。
