中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：全釩液流電池賽道正備受關(guān)注。
全釩液流電池，俗稱“釩電池”。作為當(dāng)前液流電池中發(fā)展時(shí)間最長、技術(shù)最成熟、商業(yè)化程度最高的一種技術(shù)，全釩液流電池具有成本低、安全性高、循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)，在大型儲(chǔ)能運(yùn)用上優(yōu)勢(shì)明顯，尤其在大規(guī)模長時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)領(lǐng)域具有巨大發(fā)展?jié)摿Α?
高工產(chǎn)業(yè)研究院（GGII）認(rèn)為，除了鋰、鈉離子電池外，全釩液流電池成為最被看好的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)。
2022年9月7日晚，釩電池上游材料企業(yè)——釩鈦股份公告稱，自9月8日起將由 "攀鋼釩鈦 " 變更為 "釩鈦股份"。
據(jù)悉，國內(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(chǎng)份額。
具備年產(chǎn)釩制品4萬噸生產(chǎn)能力的釩鈦股份高調(diào)官宣入局“釩電池”。
釩鈦股份公開表示，目前公司主營業(yè)務(wù)包括釩、鈦和電，其中釩、鈦是公司戰(zhàn)略重點(diǎn)發(fā)展業(yè)務(wù)。第一步，更名是為了準(zhǔn)確體現(xiàn)公司主營業(yè)務(wù)，改善資本市場(chǎng)對(duì)公司的行業(yè)定位認(rèn)知。簡單來說，釩鈦股份的定位是更為聚焦“釩鈦”了。
財(cái)報(bào)顯示，2022年上半年釩鈦股份實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入 82.48 億元，較上年同期上升16%；歸屬于上市公司股東的凈利潤 10.73 億元，較上年同比上升55.5%。分產(chǎn)品看，釩產(chǎn)品和鈦產(chǎn)品分別占總營收 39%、42%。
第二步，釩鈦股份發(fā)布定增公告募資不超過 22.8億元，分別用于產(chǎn)業(yè)類、四化類、研發(fā)類項(xiàng)目及 5.6億元用于補(bǔ)充流動(dòng)資金。
釩鈦股份表示，募投項(xiàng)目通過對(duì)全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù)的攻關(guān)，集成從釩渣、浸出液 、高純釩、電解液、高能量密度電解液低成本制備工藝和系列應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，形成了全產(chǎn)業(yè)鏈的成套技術(shù)及裝備，推動(dòng)公司全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù)革新，增強(qiáng)釩電池儲(chǔ)能技術(shù)的市場(chǎng)競爭力。
“上游材料龍頭”釩鈦股份的更名、募資、入局釩電池一系列舉動(dòng)只是全釩液流電池賽道火熱的一個(gè)“縮影”。
事實(shí)上，近幾個(gè)月來，釩電池已經(jīng)成為資本界追逐的熱點(diǎn)。國網(wǎng)英大、上海電氣、北京普能、大連融科、中核鈦白等釩電池相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)加速產(chǎn)業(yè)動(dòng)作。就在數(shù)天前，華為也被曝出調(diào)研全釩液流電池儲(chǔ)能。
釩電池 “出圈”，第一個(gè)主要原因在主要在于政策的推動(dòng)。
2021年7月，國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布的《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出，要堅(jiān)持儲(chǔ)能技術(shù)多元化，推動(dòng)鋰離子電池等相對(duì)成熟新型儲(chǔ)能技術(shù)成本持續(xù)下降和商業(yè)化規(guī)模應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)釩電池等液流電池長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展初期。
2022年3月21日，國家發(fā)改委和國家能源局聯(lián)合發(fā)布《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》明確提出，要推動(dòng)儲(chǔ)能多元化技術(shù)開發(fā)，液流電池被重點(diǎn)提及?！秾?shí)施方案》將百兆瓦級(jí)液流電池技術(shù)納入“十四五”新型儲(chǔ)能核心技術(shù)裝備攻關(guān)重點(diǎn)方向之一。
2022年6月29日，國家能源局發(fā)布的《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(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。盡管目前國內(nèi)中大型化學(xué)儲(chǔ)能電站以磷酸鐵鋰電池為主，這一政策實(shí)則對(duì)國內(nèi)的大型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)沖擊相對(duì)較小。但這也讓鋰電儲(chǔ)能敲響了安全的“警鐘”。
出于安全考慮，國家住建部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。這也加快行業(yè)對(duì)更安全電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的追求。
而釩電池出圈最重要的原因之一仍在于釩電池本身。其具有高安全性、長壽命、巨大儲(chǔ)備、滿足長時(shí)儲(chǔ)能需求等優(yōu)勢(shì)，從而能夠迅速獲得關(guān)注。
?更具資源優(yōu)勢(shì)
相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，全球鋰資源的儲(chǔ)量約合1600萬噸，釩資源的儲(chǔ)量為2200萬噸。作為釩電池重要的上游原料，我國釩產(chǎn)量及儲(chǔ)量均居全球第一。
?更高安全性能
據(jù)統(tǒng)計(jì)，過去10年間全球至少發(fā)生了34起儲(chǔ)能電站起火、爆炸事故，其中32起是鋰電池事故。在高容量和多頻次充放電需求下，因此對(duì)儲(chǔ)能安全提出了更高的要求。
液流電池的工作原理決定了釩電池是目前化學(xué)儲(chǔ)能中安全性較高的技術(shù)路線。在低溫或者極高溫環(huán)境下，全釩液流電池比鋰電池及鉛酸電池更加安全與可靠。由于釩電池電解質(zhì)離子存在于水溶液中，其功能與電極結(jié)構(gòu)無關(guān)，即使過充也沒有安全問題，不會(huì)發(fā)生熱失控、過熱、燃燒和爆炸。
?更長循環(huán)壽命，滿足中長時(shí)儲(chǔ)能需求
全釩液流電池是大規(guī)模、大容量、長壽命、高安全性儲(chǔ)能的首選技術(shù)，能夠在大規(guī)模、大容量的場(chǎng)景發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，更適合中長時(shí)儲(chǔ)能（即4～12小時(shí)的儲(chǔ)能），最典型的應(yīng)用場(chǎng)景就是配套風(fēng)電、光伏的儲(chǔ)能。
釩液流電池的充放電循環(huán)次數(shù)超過10000次，有的甚至超過20000次，能夠更好地適應(yīng)長時(shí)大容量儲(chǔ)能電站的需求。儲(chǔ)能時(shí)長越長，釩電池的單位造價(jià)就越低，因而有望在長時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。
第三個(gè)重要原因，則是由于“長坡厚雪”的儲(chǔ)能賽道激發(fā)了釩電池的潛能。
業(yè)界人士稱，儲(chǔ)能時(shí)代的加速到來，可以說是給了釩電池新的機(jī)會(huì)。在“雙碳”目標(biāo)之下，儲(chǔ)能需求爆發(fā)，各地都在建儲(chǔ)能電站。伴隨國家對(duì)高安全性、更長時(shí)長儲(chǔ)能方式的追求，釩電池成為首要選擇。
值得一提的是，體積大曾是釩電池的重要短板之一，如今由于其本征安全將逐漸被弱化。
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3MWh。與鋰電池相比，要存一樣的電，釩電池的體積一般要大5倍以上。
不過在大型儲(chǔ)能項(xiàng)目上，國家已經(jīng)對(duì)鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)提出更為嚴(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。有專家稱，未來，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。
在多方面因素助推下，整體來看當(dāng)前全釩液流電池儲(chǔ)能仍處于商業(yè)化運(yùn)營初期，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)。
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。
目前，釩電池最大的缺點(diǎn)是初始投資成本過高，大概是鋰電池的2倍以上，這也成為制約其發(fā)展的一大痛點(diǎn)。
GGII調(diào)研顯示，國內(nèi)最先進(jìn)的全釩液流電池單瓦時(shí)成本可達(dá)到3.3元/Wh，預(yù)計(jì)2022年內(nèi)可以下降到2.2元/Wh的水平（按照4小時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)計(jì)算）。
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。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。
其次，釩電池目前的能量密度、轉(zhuǎn)換效率均低于鋰電池。釩電池的能量密度僅為12-40Wh/kg。釩電池的電解液儲(chǔ)存在罐子中，需要用泵來維持電解液的流動(dòng)，這也造成不少的能量損耗，目前釩電池的能量轉(zhuǎn)化效率為70～75%，大幅低于鋰電池的90%。
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(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)只有少數(shù)企業(yè)具備批量化的生產(chǎn)能力。
