中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：■全釩液流電池具備本征安全、長(zhǎng)壽命、靈活、資源自主可控、綠色環(huán)保等多方面優(yōu)勢(shì)，主要適用于大規(guī)模、中長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能場(chǎng)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(lái)實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存和釋放，相較于鋰電池儲(chǔ)能，其優(yōu)勢(shì)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(zhǎng)壽命：全釩液流電池中電極不參與反應(yīng)，同時(shí)反應(yīng)過(guò)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(chǎng)景靈活設(shè)計(jì)系統(tǒng)功率與儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)，儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)越長(zhǎng)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(guó)為釩資源生產(chǎn)與消費(fèi)大國(guó)，釩產(chǎn)量約占全球2/3，上游資源相對(duì)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(duì)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(zhǎng)周期的儲(chǔ)能場(chǎng)景。
■儲(chǔ)能市場(chǎng)爆發(fā)已至，全釩液流電池發(fā)展提速。目前儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)需要配套的儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)亦將隨之提升。我們認(rèn)為全釩液流電池在中長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的場(chǎng)景中具備較強(qiáng)的比較優(yōu)勢(shì)，未來(lái)應(yīng)用前景向好。與此同時(shí)，近年來(lái)海內(nèi)外鋰電池儲(chǔ)能安全事故頻發(fā)，隨著儲(chǔ)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(shì)將進(jìn)一步凸顯。從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，我們測(cè)算當(dāng)前4h全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的全生命周期度電成本或已低于鋰電池儲(chǔ)能，而當(dāng)儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)超過(guò)4h之后全釩液流電池的度電成本優(yōu)勢(shì)將更為明顯。綜上，未來(lái)全釩液流電池有望成為一類(lèi)重要的儲(chǔ)能裝機(jī)形式，若按照10%/30%的裝機(jī)比例測(cè)算，則2025/2030年國(guó)內(nèi)全釩液流電池儲(chǔ)能裝機(jī)空間或超10/90GWh。
■全釩液流電池儲(chǔ)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(lái)自鋼鐵行業(yè)，全釩液流電池有望成為未來(lái)重要的需求增量，國(guó)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(chǔ)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(chǎng)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(zhǎng)期來(lái)看全釩液流電池儲(chǔ)能在大型工商業(yè)用戶側(cè)場(chǎng)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(chǔ)能產(chǎn)品/方案的廠商相對(duì)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(chǔ)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(zhǎng)。
■風(fēng)險(xiǎn)提示：儲(chǔ)能市場(chǎng)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇、模型假設(shè)與測(cè)算結(jié)果存在偏差等
1. 全釩液流電池：潛力巨大的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)存于電池外部的儲(chǔ)罐中，通過(guò)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(lái)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(duì)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(shì)，因此在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域正得到越來(lái)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(kāi)創(chuàng)，日本住友電工、加拿大VRB、國(guó)內(nèi)大連化物所等機(jī)構(gòu)從20世紀(jì)90年代起相繼開(kāi)始進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化的研究，目前國(guó)內(nèi)外均有幾十至百M(fèi)Wh級(jí)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(wèn)題，鋅溴電池的單體容量則相對(duì)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(zhǎng)壽、靈活等多方面優(yōu)勢(shì)
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(duì)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(guò)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(duì)于人員密集、規(guī)模比較大、安全性要求較高的儲(chǔ)能場(chǎng)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(chǔ)能集裝箱產(chǎn)品TPower的儲(chǔ)能容量為0.5MWh，而當(dāng)前主流鋰電池儲(chǔ)能集成商的20尺集裝箱系統(tǒng)儲(chǔ)存容量一般超過(guò)3MWh。但是對(duì)于大型儲(chǔ)能項(xiàng)目，鋰離子電池儲(chǔ)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(chǔ)能電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（征求意見(jiàn)稿）》中明確指出鋰離子電池預(yù)制艙長(zhǎng)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(chǔ)能系統(tǒng)額定能量不宜超過(guò)50MWh，相鄰分區(qū)的間距不應(yīng)小于10m，而對(duì)于全釩液流電池，征求意見(jiàn)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(chǔ)能電站和鋰電池儲(chǔ)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(chǔ)能電站的單位占地面積明顯小于鋰電池儲(chǔ)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(shì)，節(jié)省儲(chǔ)能項(xiàng)目的土地占用。
1.2.2. 長(zhǎng)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(guò)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(wèn)題；另一方面，全釩液流電池的在充放電過(guò)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(duì)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(lái)的容量衰減問(wèn)題，一般可以通過(guò)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(zhǎng)的循環(huán)壽命，而從早期項(xiàng)目的實(shí)證情況來(lái)看，全釩液流電池長(zhǎng)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(chǎng)在三年間進(jìn)行了20多萬(wàn)次的充放電，大連融科與國(guó)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(jiàn)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(chǔ)能系統(tǒng)中電芯一致性的問(wèn)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(lái)看，全釩液流電池具備一定的優(yōu)勢(shì)。
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(chǎng)景靈活設(shè)計(jì)。一套完整的全釩液流電池儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)能可實(shí)現(xiàn)功率和容量分開(kāi)設(shè)計(jì)以及儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)按需定制，電解液儲(chǔ)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(lái)看，對(duì)于固定功率的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)越長(zhǎng)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(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能場(chǎng)景。
1.2.4. 資源儲(chǔ)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(chǔ)量相對(duì)豐富。根據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）的統(tǒng)計(jì)，目前全球釩儲(chǔ)量（本段均以釩金屬當(dāng)量計(jì)）超過(guò)6300萬(wàn)噸，2021年底可開(kāi)發(fā)的資源儲(chǔ)量約為2400萬(wàn)噸，當(dāng)年的全球產(chǎn)量則約為11萬(wàn)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(wàn)噸，且釩電解液可長(zhǎng)期循環(huán)使用，因此整體來(lái)看我們認(rèn)為全球的釩資源儲(chǔ)量可充分支撐全釩液流電池的大規(guī)模發(fā)展。
中國(guó)為釩生產(chǎn)與消費(fèi)大國(guó)，釩資源自主可控。根據(jù)USGS的估算，2021年底中國(guó)釩儲(chǔ)量規(guī)模約為950萬(wàn)噸（本段均以釩金屬當(dāng)量計(jì)），在全球儲(chǔ)量中的占比約為40%，而從產(chǎn)量來(lái)看，2021年中國(guó)釩產(chǎn)量達(dá)到7.3萬(wàn)噸，在全球產(chǎn)量中的占比接近2/3，因此無(wú)論是從儲(chǔ)量還是產(chǎn)能的角度出發(fā)，我國(guó)對(duì)釩資源均有較強(qiáng)的掌控能力。相較而言，2021年國(guó)內(nèi)鋰資源的全球儲(chǔ)量占比僅為7%，產(chǎn)量占比不到15%，鋰電產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)海外礦產(chǎn)資源的依賴(lài)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(guò)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(chǔ)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(wú)毒性，且工作過(guò)程中封閉運(yùn)行，對(duì)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(lái)看，鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在壽命到期后各類(lèi)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(zhǎng)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(chǎng)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(jiǎn)單，無(wú)環(huán)境負(fù)擔(dān)，所以無(wú)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(zhǎng)周期的儲(chǔ)能場(chǎng)景
隨著儲(chǔ)能場(chǎng)景日漸多元化，多種儲(chǔ)能技術(shù)并存將成為長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)。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(chǔ)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(zhǎng)期來(lái)看，隨著新能源逐步成為電力系統(tǒng)的主體，儲(chǔ)能的應(yīng)用場(chǎng)景也將持續(xù)拓寬，功率范圍將涵蓋kW級(jí)的用戶側(cè)場(chǎng)景到GW級(jí)的發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)場(chǎng)景，儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)則從秒級(jí)、分鐘級(jí)、小時(shí)級(jí)到跨日、跨季不等?？紤]到不同場(chǎng)景的儲(chǔ)能需求存在較大差異，我們認(rèn)為未來(lái)不太可能出現(xiàn)一種儲(chǔ)能技術(shù)“一統(tǒng)天下”的局面，而是多種儲(chǔ)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(zhǎng)周期的儲(chǔ)能場(chǎng)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(shì)為安全、長(zhǎng)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(zhǎng)周期的儲(chǔ)能場(chǎng)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(chǔ)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(chǎng)景，單位投資成本則隨著儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)的拉長(zhǎng)而明顯降低。
2. 儲(chǔ)能市場(chǎng)爆發(fā)已至，全釩液流電池發(fā)展提速
2.1. 全球儲(chǔ)能行業(yè)步入規(guī)模化發(fā)展階段
全球能源轉(zhuǎn)型加速，儲(chǔ)能行業(yè)規(guī)?；l(fā)展的條件已經(jīng)成熟。一方面，根據(jù)IEA的測(cè)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(lái)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(chǔ)能”平價(jià)的方向快速前進(jìn)。與此同時(shí)，經(jīng)過(guò)前期的探索與實(shí)踐，儲(chǔ)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(guó)、歐洲等發(fā)達(dá)地區(qū)儲(chǔ)能市場(chǎng)化發(fā)展的機(jī)制已基本建立，新興市場(chǎng)的電力系統(tǒng)改革亦持續(xù)加速，儲(chǔ)能行業(yè)規(guī)?；l(fā)展的條件已經(jīng)成熟。
2021年起全球儲(chǔ)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(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模為10GW/22GWh，較2020年實(shí)現(xiàn)翻倍以上增長(zhǎng)，截至2021年底全球累計(jì)儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)能市場(chǎng)的高速增長(zhǎng)才剛剛開(kāi)始，行業(yè)發(fā)展前景廣闊。
2.1.1. 國(guó)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(chǔ)能發(fā)展模式逐漸清晰。2022年2月底，國(guó)家發(fā)改委、能源局正式印發(fā)《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》，進(jìn)一步明確了“到2025年新型儲(chǔ)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(chǔ)能全面市場(chǎng)化發(fā)展”的目標(biāo)。此外，本次文件對(duì)發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)儲(chǔ)能均進(jìn)行了明確的部署，各環(huán)節(jié)儲(chǔ)能發(fā)展模式逐漸清晰。
2022年國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能行業(yè)正式步入發(fā)展快車(chē)道。2021年國(guó)家、地方層面均有儲(chǔ)能政策密集出臺(tái)，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(guó)內(nèi)儲(chǔ)能行業(yè)由商業(yè)化起步邁向規(guī)模化發(fā)展的過(guò)渡之年，實(shí)際落地的項(xiàng)目規(guī)模相對(duì)有限。根據(jù)CNESA的統(tǒng)計(jì)，2021年國(guó)內(nèi)新增新型儲(chǔ)能裝機(jī)2.4GW/4.9GWh，較2020年同比增長(zhǎng)約54%，其中電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)2.32GW，同比增長(zhǎng)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(guó)內(nèi)儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)節(jié)奏整體偏慢，但二季度起國(guó)內(nèi)儲(chǔ)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(wú)法取得具體招標(biāo)規(guī)模的項(xiàng)目后，今年上半年國(guó)內(nèi)儲(chǔ)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(chǔ)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(guò)上半年的觀望與前期準(zhǔn)備，我們預(yù)計(jì)下半年起國(guó)內(nèi)儲(chǔ)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(guó)內(nèi)儲(chǔ)能項(xiàng)目招標(biāo)規(guī)模就已超過(guò)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(chǔ)能滲透
市場(chǎng)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(guó)以外，海外儲(chǔ)能市場(chǎng)主要分布在美國(guó)、歐洲、日韓、澳洲等發(fā)達(dá)地區(qū)，相對(duì)而言這些地區(qū)電力市場(chǎng)化程度較高，隨著近年來(lái)儲(chǔ)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(zhǎng)階段。從裝機(jī)結(jié)構(gòu)來(lái)看，海外市場(chǎng)供電側(cè)與用戶側(cè)儲(chǔ)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(chǔ)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(lái)全球天然氣、原油等能源價(jià)格漲勢(shì)明顯，而在海外發(fā)達(dá)地區(qū)市場(chǎng)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(lái)電力價(jià)格已上漲數(shù)倍，儲(chǔ)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(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能需求顯現(xiàn)
未來(lái)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能將成為一類(lèi)重要的儲(chǔ)能場(chǎng)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(duì)電網(wǎng)的沖擊將愈發(fā)明顯，現(xiàn)階段儲(chǔ)能系統(tǒng)基本只需要對(duì)日內(nèi)、分鐘級(jí)/小時(shí)級(jí)的波動(dòng)進(jìn)行平滑，而未來(lái)的儲(chǔ)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(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的定義，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能是持續(xù)放電時(shí)間不低于4小時(shí)的儲(chǔ)能技術(shù)，主要針對(duì)多小時(shí)、跨日乃至跨季的電能轉(zhuǎn)移需求。我們認(rèn)為長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能將成為未來(lái)電力系統(tǒng)中不可或缺的一部分，根據(jù)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)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(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到4-8TWh，2040年則將達(dá)到85-140TWh。
長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的側(cè)重點(diǎn)與現(xiàn)階段的短時(shí)儲(chǔ)能存在一定差異，全釩液流電池在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域具備較強(qiáng)的比較優(yōu)勢(shì)。根據(jù)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能委員會(huì)（LDES）與麥肯錫2021年底聯(lián)合發(fā)布的報(bào)告，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能應(yīng)具有功率和容量解耦、擴(kuò)大存儲(chǔ)電量時(shí)不需要增加功率、單位儲(chǔ)能成本低、項(xiàng)目建設(shè)周期短、不受地理位置限制、不依賴(lài)稀缺資源等典型特征。由于配套的儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)較長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)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(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能對(duì)功率單元投資成本的接受度相對(duì)較高（固定成本可隨著儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)的增長(zhǎng)而攤薄），而能量單元?jiǎng)t需要具備較低的邊際成本。目前抽水蓄能是主要的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)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(lái)相當(dāng)一部分的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能需求將由其他的儲(chǔ)能技術(shù)加以填補(bǔ)。相較于當(dāng)前主流的鋰電池儲(chǔ)能，我們認(rèn)為全釩液流電池在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的場(chǎng)景中具備一定的比較優(yōu)勢(shì)。從成本的角度來(lái)看，隨著儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)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?，僅需增加能量單元），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(chǔ)能在資源與地理位置上所受的限制也相對(duì)較小。綜上，我們看好全釩液流電池在中長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能場(chǎng)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(shì)凸顯
國(guó)內(nèi)外鋰電池儲(chǔ)能事故頻發(fā)，安全問(wèn)題不容忽視。根據(jù)中國(guó)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(chǔ)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(chǔ)能安全事故，2022年初韓國(guó)又發(fā)生3起電池相關(guān)火災(zāi)事故。頻繁發(fā)生的儲(chǔ)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(duì)人員安全構(gòu)成了較大威脅，在全球儲(chǔ)能市場(chǎng)迎來(lái)加速發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，安全問(wèn)題已經(jīng)成為行業(yè)亟待解決的重要問(wèn)題之一，我們認(rèn)為未來(lái)安全性將成為鋰電池儲(chǔ)能面臨的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。
儲(chǔ)能行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)趨嚴(yán)，全釩液流電池優(yōu)勢(shì)凸顯。隨著儲(chǔ)能安全問(wèn)題日益顯現(xiàn)，近年來(lái)海內(nèi)外正加緊出臺(tái)針對(duì)儲(chǔ)能行業(yè)的安全規(guī)范與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，例如美國(guó)于2016年率先發(fā)布全球第一項(xiàng)儲(chǔ)能系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)UL9540，對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能、機(jī)械儲(chǔ)能等不同類(lèi)型儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全標(biāo)準(zhǔn)作出了明確規(guī)定。我國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)起步較晚，長(zhǎng)期以來(lái)政策標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)規(guī)范相對(duì)缺失，但隨著近年來(lái)儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展不斷提速，儲(chǔ)能安全問(wèn)題愈發(fā)得到重視，相關(guān)政策文件陸續(xù)出臺(tái)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)逐步完善。國(guó)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(jiàn)稿）》中明確提出“中大型電化學(xué)儲(chǔ)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(chǎng)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(duì)鋰電池儲(chǔ)能的適用范圍進(jìn)行了嚴(yán)格限制。我們認(rèn)為隨著儲(chǔ)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(chǎng)景有望逐步拓寬。
2.2.3. 中長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能場(chǎng)景中全釩液流電池已具備較好的經(jīng)濟(jì)性
當(dāng)前國(guó)內(nèi)儲(chǔ)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(guó)內(nèi)大型儲(chǔ)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(jìng)爭(zhēng)性配置規(guī)則中，儲(chǔ)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(tái)了新能源配套儲(chǔ)能的具體量化要求，大部分省份的儲(chǔ)能配比在10%-20%的區(qū)間內(nèi)，儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)基本為1-2小時(shí)。在現(xiàn)行模式下，國(guó)內(nèi)新能源配套儲(chǔ)能尚無(wú)明確收益模式，投資業(yè)主更多將配套儲(chǔ)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(guó)內(nèi)儲(chǔ)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(shì)值得期待。2022年1月國(guó)家發(fā)改委、能源局發(fā)布《加快建設(shè)全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)體系的指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確提出2025年初步建成全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)，初步形成有利于新能源、儲(chǔ)能等發(fā)展的市場(chǎng)交易和價(jià)格機(jī)制，十四五開(kāi)始國(guó)內(nèi)儲(chǔ)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(chǎng)景與抽水蓄能較為類(lèi)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(chǔ)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(chǔ)能電站容量電價(jià)機(jī)制以及探索將電網(wǎng)替代性儲(chǔ)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(guó)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(jí)電網(wǎng)輸配電價(jià)解決。隨著儲(chǔ)能商業(yè)模式的成熟，我們認(rèn)為投資業(yè)主對(duì)儲(chǔ)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(zhǎng)壽命、低衰減的優(yōu)勢(shì)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(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性差距收窄。2021年以來(lái)，在新能車(chē)、儲(chǔ)能等下游市場(chǎng)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(wàn)元/噸左右一度飆升至50萬(wàn)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(chǔ)能成本亦隨之明顯上行。考慮到未來(lái)新能車(chē)等儲(chǔ)能之外的市場(chǎng)對(duì)鋰資源的需求仍將保持快速增長(zhǎng)，中短期內(nèi)鋰價(jià)或?qū)⒊掷m(xù)保持高位。相較而言，我國(guó)釩資源儲(chǔ)量相對(duì)豐富，且下游市場(chǎng)主要為鋼鐵行業(yè)，需求較為穩(wěn)定，未來(lái)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(zhǎng)”之勢(shì)，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(chǔ)能。我們基于當(dāng)前應(yīng)用較廣的4h儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)全釩液流電池和鋰電池儲(chǔ)能的度電成本進(jìn)行了簡(jiǎn)單測(cè)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(chǔ)能（1.8元/Wh），但更長(zhǎng)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(chǔ)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(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能場(chǎng)景中已經(jīng)具備商業(yè)化應(yīng)用的基本條件。
隨著儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)的提升，全釩液流電池的度電成本有望超越鋰電池儲(chǔ)能。如前所述，隨著儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)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(chǔ)能的度電成本則基本保持不變。根據(jù)我們的敏感性測(cè)算，當(dāng)儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)超過(guò)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(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能場(chǎng)景中或?qū)⒕邆涓蟮膽?yīng)用空間。
2.3. 未來(lái)全釩液流電池將成為重要的儲(chǔ)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(duì)有限。根據(jù)CNESA的統(tǒng)計(jì)，截至2021年底全球新型電力儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模中鋰離子電池的占比超過(guò)90%，液流電池僅占0.6%，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中液流電池在新型儲(chǔ)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(chǔ)能市場(chǎng)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(lái)。此前全釩液流電池儲(chǔ)能仍處于小規(guī)模示范驗(yàn)證階段，項(xiàng)目單體規(guī)模基本不超過(guò)10MW，而2021年以來(lái)國(guó)內(nèi)已有數(shù)個(gè)百M(fèi)Wh級(jí)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(guó)家級(jí)大型化學(xué)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目大連恒流儲(chǔ)能電站一期100MW/400MWh成功并網(wǎng)，8月開(kāi)始正式投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)，我們認(rèn)為后續(xù)全釩液流電池儲(chǔ)能的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程將持續(xù)加快。
我們測(cè)算2025/2030年國(guó)內(nèi)儲(chǔ)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(lái)看，我們預(yù)計(jì)十四五期間新能源配套儲(chǔ)能將率先放量，電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)儲(chǔ)能則將隨后大規(guī)模啟動(dòng)，具體假設(shè)與測(cè)算如下。
? 新能源發(fā)電側(cè)：2021年國(guó)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(cè)算儲(chǔ)能配套比例約為1.5%。我們預(yù)計(jì)2022年起國(guó)內(nèi)新增風(fēng)光裝機(jī)規(guī)模將保持較快增長(zhǎng)，同時(shí)在政策驅(qū)動(dòng)下儲(chǔ)能配套比例將顯著提升。假設(shè)2025/2030年國(guó)內(nèi)新增陸上風(fēng)電以及集中式光伏電站的儲(chǔ)能配套比例為20%/30%，儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)由2h逐步提升至3h，則相應(yīng)的新能源配套儲(chǔ)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(guó)內(nèi)總發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到2377GW，配套輔助服務(wù)儲(chǔ)能的裝機(jī)比例不到0.1%，而發(fā)達(dá)電力市場(chǎng)中輔助服務(wù)費(fèi)用占總電費(fèi)的比例一般超過(guò)1.5%。在國(guó)內(nèi)總電力裝機(jī)平穩(wěn)增長(zhǎng)的背景下，我們假設(shè)2025/2030年配套輔助服務(wù)儲(chǔ)能的比例為0.5%/1%，則對(duì)應(yīng)的電源側(cè)輔助服務(wù)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到4/7GWh。
?電網(wǎng)側(cè)：隨著我國(guó)電氣化率的持續(xù)提升，近年來(lái)全國(guó)電網(wǎng)最高發(fā)電負(fù)荷呈較快增長(zhǎng)，而根據(jù)國(guó)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(jí)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(chǔ)能提供，根據(jù)《抽水蓄能中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》十四五/十五五末國(guó)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(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模有望達(dá)到28/118GWh。
?用戶側(cè)：目前國(guó)內(nèi)工商業(yè)光伏滲透率不到2%，而工商業(yè)儲(chǔ)能則處于發(fā)展初期，隨著未來(lái)峰谷價(jià)差的拉大，預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)工商業(yè)儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性將逐漸顯現(xiàn)。2020年國(guó)內(nèi)工業(yè)用戶總裝接容量約為3273GW，若假設(shè)未來(lái)保持5%的年均增長(zhǎng)，同時(shí)工商業(yè)儲(chǔ)能滲透率提升至0.3%/1.5%，則20205/2030年國(guó)內(nèi)工商業(yè)儲(chǔ)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(chǔ)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(lái)全釩液流電池將憑借自身安全、長(zhǎng)壽、靈活的多重優(yōu)勢(shì)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(cè)算，則2025/2030年國(guó)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(lái)發(fā)展良機(jī)
全釩液流電池儲(chǔ)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(kāi)采與冶煉，中游則進(jìn)行全釩液流電池儲(chǔ)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(chǔ)能項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)和運(yùn)營(yíng)。隨著全釩液流電池儲(chǔ)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(lái)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(lái)自鋼鐵行業(yè)，全釩液流電池有望成為未來(lái)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(guò)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(guó)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(guó)內(nèi)釩產(chǎn)量（以五氧化二釩計(jì)）約為13.6萬(wàn)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(wàn)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?lái)拉動(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(lái)源，未來(lái)石煤有望貢獻(xiàn)一定增量。我國(guó)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(guò)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(guó)內(nèi)絕大多數(shù)釩產(chǎn)品來(lái)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(guò)85%）?？紤]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(duì)穩(wěn)定，我們認(rèn)為隨著全釩液流電池市場(chǎng)需求的增加以及技術(shù)的進(jìn)步，未來(lái)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(guó)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(lái)上游釩資源出現(xiàn)瓶頸的可能性相對(duì)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(lái)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(guò)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(chǔ)量與產(chǎn)能相對(duì)集中。國(guó)內(nèi)釩鈦磁鐵礦儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)量則超過(guò)80億噸。從產(chǎn)能情況來(lái)看，攀鋼釩鈦目前具備超過(guò)4萬(wàn)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(wàn)噸左右，兩者合計(jì)占據(jù)近一半的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額，此外建龍、成渝釩鈦、四川德勝亦具備萬(wàn)噸以上的釩制品產(chǎn)能，整體來(lái)看國(guó)內(nèi)釩資源儲(chǔ)量與產(chǎn)能相對(duì)集中。
龍頭釩資源企業(yè)積極布局全釩液流電池市場(chǎng)。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(chǔ)能市場(chǎng)正成為釩資源企業(yè)未來(lái)重要的潛在增長(zhǎng)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(chǔ)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(chǔ)能介質(zhì)委托加工和釩儲(chǔ)能介質(zhì)購(gòu)銷(xiāo)簽訂了商業(yè)合同，預(yù)計(jì)交易金額約5億元。2022年以來(lái)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(lái)看當(dāng)前全釩液流電池儲(chǔ)能仍處于商業(yè)化運(yùn)營(yíng)初期，市場(chǎng)參與者相對(duì)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(guó)內(nèi)對(duì)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(guó)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(guó)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(guó)內(nèi)規(guī)模最大的10kW全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，邁出了國(guó)內(nèi)全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用的第一步。行業(yè)龍頭融科儲(chǔ)能于2008年成立，經(jīng)過(guò)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(yíng)的全產(chǎn)業(yè)鏈開(kāi)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(duì)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(kāi)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(chǔ)介質(zhì)，電解液的體積和濃度決定了全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠儲(chǔ)存的最大能量，理論上儲(chǔ)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(chǔ)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(duì)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(kāi)發(fā)和制備能力是全釩液流電池廠商重要的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。一方面，電解液在制備過(guò)程中對(duì)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(zhǎng)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(lèi)，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(wú)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(lái)看全釩液流電池電解液的開(kāi)發(fā)和制備具有較高的壁壘，目前國(guó)內(nèi)只有大連融科儲(chǔ)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(yáng)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(guò)集流板端口的導(dǎo)線從陽(yáng)極傳輸至陰極，陽(yáng)極的氫離子通過(guò)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(lái)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(kāi)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(chǔ)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(guò)對(duì)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(lái)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、控制與保護(hù)，整體來(lái)看全釩液流電池系統(tǒng)的BMS管理復(fù)雜度低于鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。對(duì)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(zhǎng)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(chǎng)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)。考慮到當(dāng)前國(guó)內(nèi)儲(chǔ)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(duì)較高，我們預(yù)計(jì)短期內(nèi)全釩液流電池儲(chǔ)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(guó)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(jí)別的全釩液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)，華電、國(guó)網(wǎng)江蘇等亦在進(jìn)行示范性項(xiàng)目的嘗試，經(jīng)過(guò)前期項(xiàng)目的驗(yàn)證，未來(lái)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(lèi)儲(chǔ)能形式。
全釩液流電池儲(chǔ)能在大型工商業(yè)用戶側(cè)場(chǎng)景中亦有廣闊的發(fā)展空間。2021年以來(lái)國(guó)家層面密集發(fā)布各類(lèi)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(chǎng)、高耗能企業(yè)市場(chǎng)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(wú)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(chǔ)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(guó)內(nèi)發(fā)電側(cè)/電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能市場(chǎng)相比，用戶側(cè)儲(chǔ)能的市場(chǎng)化程度相對(duì)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(shì)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(chǔ)能科技有限公司，開(kāi)展全釩液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng)集成、儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備采購(gòu)及服務(wù)”招標(biāo)公告，全釩液流電池儲(chǔ)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)?；?、產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展階段，近期國(guó)內(nèi)大量全釩液流電池廠商通過(guò)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?；仡欙L(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(lái)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(lái)隨著產(chǎn)能的快速擴(kuò)張，無(wú)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(guó)太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（PNNL）的預(yù)測(cè)，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(chǔ)能產(chǎn)品/方案的廠商相對(duì)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(chǔ)能集成商。不同于已經(jīng)較為成熟的鋰電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前全釩液流電池儲(chǔ)能仍處于發(fā)展早期，成功的實(shí)證項(xiàng)目案例是開(kāi)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(shì)。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(guó)內(nèi)領(lǐng)先的全釩液流電池儲(chǔ)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(chǔ)能領(lǐng)域具備深厚積累。
全釩液流電池儲(chǔ)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(guó)內(nèi)豐富的釩資源儲(chǔ)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(chǔ)能領(lǐng)域新需求的逐步放量，未來(lái)釩產(chǎn)品產(chǎn)銷(xiāo)量有望隨全釩液流電池儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展而同步增長(zhǎng)。
5. 風(fēng)險(xiǎn)提示
1）全球儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模不及預(yù)期
若未來(lái)全球能源轉(zhuǎn)型速度、產(chǎn)業(yè)政策、電力市場(chǎng)供需情況等因素發(fā)生變化，儲(chǔ)能的實(shí)際裝機(jī)規(guī)?？赡艿陀陬A(yù)期。
2）儲(chǔ)能技術(shù)迭代
當(dāng)前儲(chǔ)能行業(yè)存在多種技術(shù)路徑，若未來(lái)其他儲(chǔ)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(chǔ)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)檎摺h(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(chǔ)能成本上升，影響項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性。
4）市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇
目前全釩液流電池儲(chǔ)能領(lǐng)域市場(chǎng)參與者較少，若后續(xù)大量企業(yè)進(jìn)入，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(cè)算結(jié)果與實(shí)際情況存在誤差
本文中的測(cè)算過(guò)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(cè)算的結(jié)果可能出現(xiàn)偏差。
