中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：
1.后來(lái)者居上，國(guó)內(nèi)釩電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速
1.1.釩電池行業(yè)已步入產(chǎn)業(yè)化推廣階段
全球釩電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展脈絡(luò)可以總結(jié)為：國(guó)外先行，國(guó)內(nèi)趕超。1）海外：1984 年新南威爾士大學(xué)（UNSW）首次提出全釩液流電池原理，釩電池技術(shù)正式問(wèn)世；1997 年 UNSW 向 Pinnacle 出售釩電池專利，后者于 1999 年將相關(guān)專利授予 Vanteck（VRB 前身），借此技術(shù)優(yōu)勢(shì) VRB 快速成長(zhǎng)為當(dāng)時(shí)全球最大的釩電池公司；2008 年受經(jīng)濟(jì)危機(jī)影響，VRB 停止其所有業(yè)務(wù)，海外釩電池發(fā)展由此陷入停滯。2）國(guó)內(nèi)：我國(guó)釩電池基礎(chǔ)研究始于 20 世紀(jì) 80 年代末，1995 年中國(guó)工程物理研究院 開(kāi)啟釩電池研制，并于同年成功制出 500W、1KW 樣機(jī)；2009 年中國(guó)普能收購(gòu) VRB，獲得 其核心技術(shù)及研發(fā)團(tuán)隊(duì)，我國(guó)釩電池發(fā)展正式進(jìn)入快車(chē)道；2022 年我國(guó)首個(gè)國(guó)家級(jí)釩儲(chǔ)能 示范項(xiàng)目“大連融科 100MW/400MWh 項(xiàng)目”正式投入商運(yùn)，標(biāo)志著我國(guó)釩電池行業(yè)正由 大規(guī)模的商用示范階段向產(chǎn)業(yè)化推廣階段轉(zhuǎn)型。
1.2.技術(shù)日益成熟，國(guó)內(nèi)釩電池項(xiàng)目加速落地
技術(shù)日益成熟、產(chǎn)業(yè)鏈逐漸完備，國(guó)內(nèi)釩電池儲(chǔ)能項(xiàng)目加速落地。目前釩電池核心技術(shù) 掌握在中國(guó)、日本、澳大利亞等少數(shù)國(guó)家手中，我國(guó)液流電池技術(shù)位居世界前列，代表企業(yè) 包括上海電氣、大連融科、北京普能、武漢南瑞（國(guó)網(wǎng)英大旗下子公司）等，國(guó)外領(lǐng)先的釩 電池企業(yè)主要包括日本住友電工、美國(guó) UniEnergy Technologies、德國(guó) Voltstorage、英國(guó) Invinity 等。隨著產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)技術(shù)發(fā)展逐步成熟，我國(guó)釩電池儲(chǔ)能項(xiàng)目正加速落地。
2.電化學(xué)儲(chǔ)能路線之爭(zhēng)：安全為核，釩電池“錯(cuò)位 競(jìng)爭(zhēng)”優(yōu)勢(shì)顯著
釩電池主要由電解液、電極、質(zhì)子交換膜、雙極板和集流體構(gòu)成，并通過(guò)質(zhì)子交換膜將 電池分為正負(fù)兩個(gè)“半單元”。在正、負(fù)半電池中，釩離子分別以+4/+5 價(jià)態(tài)、+2/+3 價(jià)態(tài)存 在于正、負(fù)極電解液中，充放電時(shí)，電解液通過(guò)推送泵由外部?jī)?chǔ)液罐流經(jīng)正、負(fù)極室，在電 極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生電流。
釩電池本征安全、擴(kuò)容具備高度靈活性且邊際成本隨儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)遞減的特點(diǎn)決定其可充分 定位于大容量、長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)當(dāng)前主流儲(chǔ)能方案包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和電化 學(xué)儲(chǔ)能等，電化學(xué)儲(chǔ)能又具體分為鋰電池、液流電池、鈉電池及鉛酸電池等。與鋰電池相比， 釩電池安全性能突出、擴(kuò)容簡(jiǎn)便、無(wú)資源瓶頸。我們有別于市場(chǎng)的判斷：市場(chǎng)普遍認(rèn)為釩電池存在能量密度低、運(yùn)行溫度區(qū)間窄等性能 短板，但由于釩電池一致性好、安全性高，在大型儲(chǔ)能電站等實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域其溫控系統(tǒng)較鋰 電反而更為簡(jiǎn)單、占地面積較鋰電也無(wú)明顯缺陷，我們認(rèn)為源網(wǎng)側(cè)的大容量、長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能將成 為其打開(kāi)市場(chǎng)的重要突破口。
2.1.優(yōu)勢(shì)：本征安全，邊際成本隨儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)遞減
1）高安全性：電池本體為儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全核心，釩電池采用水基電解液，具備本征安 全性。2011 年至今全球儲(chǔ)能電站事故頻發(fā)，政策端對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)安全性的要求日益提升，與 目前主流路線鋰電池相比，釩電池安全優(yōu)勢(shì)突出。從材料端來(lái)看：鋰/鈉電池負(fù)極為碳材料、電解液分別為 LiPF6/ NaPF6 的混合碳酸酯溶 液，均為易燃物質(zhì)，而釩電池/鉛蓄電池均采用水基電解液，無(wú)起火爆炸風(fēng)險(xiǎn)。從電池結(jié)構(gòu)來(lái)看：鋰電池正負(fù)極及電解液均共存于一個(gè)體系之中，當(dāng)電池過(guò)充或處于低 溫環(huán)境下時(shí)會(huì)出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象，形成鋰枝晶，易造成短路、帶來(lái)熱失控風(fēng)險(xiǎn)；而釩電池電解液 獨(dú)立儲(chǔ)存于電解罐中，充放電時(shí)反應(yīng)物可通過(guò)循環(huán)泵從電極表面快速抽離，可有效避免濃差 極化和熱積累效應(yīng)，無(wú)熱失控風(fēng)險(xiǎn)。
2）長(zhǎng)循環(huán)壽命：所有電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)之最。釩電池正負(fù)極均為釩離子，在充放電過(guò)程 中可避免因離子穿過(guò)隔膜交叉污染導(dǎo)致的容量衰減問(wèn)題。其循環(huán)壽命達(dá)到 20000+次，使用 年限可達(dá) 15 年以上，而鋰/鈉/鉛蓄電池循環(huán)次數(shù)普遍在 5000 次以下。
3）高度靈活性：可根據(jù)負(fù)載需求靈活調(diào)節(jié)功率及容量大小，擴(kuò)容具備天然一致性。首 先，釩電池反應(yīng)物質(zhì)與電堆相分離的結(jié)構(gòu)特性使得電池容量（由電解液的體積或濃度決定）與功率（由電堆數(shù)量或電極表面積決定）相互獨(dú)立，可通過(guò)單獨(dú)改變電堆數(shù)量或電解液體積 實(shí)現(xiàn)功率或容量的調(diào)節(jié)。其次，與鋰電池相比，釩電池?cái)U(kuò)容具備天然一致性，更適合大規(guī)模、 大容量、長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)能場(chǎng)景。鋰電池系統(tǒng)功率與容量高度耦合，增加功率或提升容量須將數(shù) 個(gè)電芯串聯(lián)或并聯(lián)，電芯數(shù)量的改變將降低電池模組的一致性，影響系統(tǒng)使用壽命及安全性；而釩電池由于活性反應(yīng)物質(zhì)均來(lái)自于同一儲(chǔ)液罐，改變?nèi)萘恐恍柚苯釉鰷p電解液，故其擴(kuò)容 具備天然的一致性，更適合大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能場(chǎng)景。
4）原材料高度自給，上游價(jià)格較為穩(wěn)定。鋰/鈉/釩電池三類(lèi)電化學(xué)路線中，鋰電池存在 嚴(yán)重的資源瓶頸，而鈉/釩電池的上游原材料可高度自給。從資源分布來(lái)看：鋰資源地殼豐度為 0.0065%，主要集中于南美，2022 年我國(guó)鋰資源 儲(chǔ)量占比僅為 6.9%，資源儲(chǔ)量相對(duì)較少；釩資源地殼豐度為 0.0136%，我國(guó)為釩儲(chǔ)量第一 大國(guó)，2022 年釩資源儲(chǔ)量占比約 39.3%；鈉資源地殼豐度為 2.75%，在全球范圍內(nèi)均勻分 布。
從對(duì)外依存度來(lái)看：我國(guó)鋰資源對(duì)外依存度較高，2019 年以來(lái)碳酸鋰凈進(jìn)口量持續(xù)增 長(zhǎng)，2022 年全年碳酸鋰凈進(jìn)口量達(dá) 12.57 萬(wàn)噸，同比+71.7%；供需關(guān)系失衡使得碳酸鋰價(jià) 格劇烈波動(dòng)，近三年最高價(jià)差達(dá)到 53 萬(wàn)元/噸。與鋰資源相反，我國(guó)釩資源高度自給，2022 年凈出口量達(dá) 0.33 萬(wàn)噸，同比+166.6%；釩資源高度可控使得下游釩產(chǎn)品價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定， 2020 年至今 V2O5 價(jià)差未超過(guò) 7.5 萬(wàn)元/噸。
5）邊際成本隨儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)遞減，全生命周期具備成本優(yōu)勢(shì)。目前國(guó)內(nèi)已規(guī)劃的釩電池儲(chǔ) 能項(xiàng)目時(shí)長(zhǎng)大部分在 4 小時(shí)以上，我們以湖北陽(yáng)光鴻志 30KW/150KWh（5 小時(shí)）釩電池儲(chǔ) 能系統(tǒng)為例對(duì)釩電池儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)的邊際成本及全生命周期度電成本進(jìn)行測(cè)算：從儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)增加所帶來(lái)的邊際成本變動(dòng)來(lái)看：該釩電池項(xiàng)目 1KWh 全系統(tǒng)成本約為 4204 元，其中電解液成本約為 1561 元（占比約 37.1%）、電堆成本約為 2289 元（占比約 為 54.4%）；考慮到釩電池增加儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)僅需增加電解液，故若將該儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)長(zhǎng)增加至 6 小時(shí)，則每 KWh 電解液成本不變，電堆及控制系統(tǒng)成本攤薄至 1907 元/KWh、143 元/KWh， 分別下降 16.7%、3.1%，全系統(tǒng)成本攤薄至 3784 元/KWh，下降 10.0%?？梢?jiàn)釩電池邊際 成本隨儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)增加而有著較為明顯的遞減，而鋰/鈉電池增加儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)需相應(yīng)增加電芯數(shù) 量，其單位成本相對(duì)固定，釩電池較其他電化學(xué)路線在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域具備成本優(yōu)勢(shì)。
而從全生命周期成本來(lái)看：假設(shè)釩電池循環(huán)壽命為 20000 次、能量轉(zhuǎn)換效率為 70%， 則全生命周期成本約為 0.30 元/KWh；考慮釩電解液高度可回收（使用 15 年后回收率可達(dá) 70%），電解液期末殘值約為 1093 元/KWh，則其全生命周期度電成本可以低至 0.22 元/KWh。當(dāng)前階段，釩電池全生命周期成本接近鈉離子電池（0.19 元/KWh）、優(yōu)于鋰電池（受原材料 價(jià)格波動(dòng)影響較大，約 0.27~0.33 元/KWh）。
2.2.劣勢(shì)：定位長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能市場(chǎng)，釩電池“避短揚(yáng)長(zhǎng)”
1）運(yùn)行溫度區(qū)間較窄。釩電池最佳運(yùn)行溫度為 0~45℃，窄于鋰電池（-20~60℃）和 鈉電池（-40~80℃），當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)，電解液凝固會(huì)影響電池正常運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，正 極五價(jià)釩會(huì)析出為五氧化二釩沉淀，造成流道堵塞、電堆性能惡化。解決方式：釩電池自帶“液冷系統(tǒng)”，熱管理難度較鋰/鈉電池更低。釩電池充放電過(guò)程 中電解液循環(huán)流動(dòng)，電堆熱量可直接通過(guò)輸送管中的熱交換器散熱（類(lèi)似自帶“液冷系統(tǒng)”）， 熱管理難度相對(duì)較低，可通過(guò)風(fēng)冷方式進(jìn)行溫控。而鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)涉及大量電芯（如寧德 時(shí)代 EnerC-3.72MWh 儲(chǔ)能系統(tǒng)含 4160 個(gè)電芯），除需保障整個(gè)電池系統(tǒng)處于合適的溫度區(qū) 間外，還需將單體電芯間的溫度差控制在合理水平，對(duì)熱管理要求更高，主流溫控路線為風(fēng) 冷或液冷（風(fēng)冷較液冷散熱溫差仍然較高，液冷為趨勢(shì)）。相較于液冷，風(fēng)冷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成 本低、更易維護(hù)。
2）能量轉(zhuǎn)換率低。除 BMS、PCS 等之外，釩電池比鋰/鈉電池多兩個(gè)循環(huán)泵，產(chǎn)生額 外的能量損耗，因此能量轉(zhuǎn)化率較鋰電池（90%）和鈉電池（95%）更低，約為 70~75%；但考慮到釩電池循環(huán)壽命遠(yuǎn)高于鈉/鋰電池，故能量轉(zhuǎn)換率偏低并不會(huì)顯著降低釩電池的經(jīng) 濟(jì)性。
3）能量密度低，適用于靜態(tài)儲(chǔ)能領(lǐng)域。電解液/電堆相分離設(shè)計(jì)+電解液濃度限制使得 釩電池的能量密度（先進(jìn)產(chǎn)品能量密度約 40Wh/kg）遠(yuǎn)低于鋰電池和鈉電池，相同容量下 釩電池體積約為鋰電池的 3~5 倍、質(zhì)量約為鋰電池的 2~3 倍。較低的能量密度使得釩電池 更適用于對(duì)體積、質(zhì)量要求不高的靜態(tài)儲(chǔ)能領(lǐng)域（如固定儲(chǔ)能電站），難以應(yīng)用于動(dòng)力及移 動(dòng)電源領(lǐng)域。安全性彌補(bǔ)能量密度缺陷，兆瓦級(jí)以上儲(chǔ)能電站中占地面積與鋰電相當(dāng)。我們認(rèn)為，盡 管釩電池能量密度低于鋰電池，但由于其安全性較高，在大型儲(chǔ)能電站中釩電池防火等級(jí)（丁 級(jí)，足夠人通行即可）低于鋰電池（甲級(jí)，需保留 10~20 米間隔距離），占地面積較鋰電池 儲(chǔ)能電站無(wú)明顯差距，且釩電池可通過(guò)將電解液與電堆上下疊放形成立體結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步節(jié)約 占地面積，如融科儲(chǔ)能 10MW/40MWh 儲(chǔ)能系統(tǒng)，平鋪布置占地約 3850m2，上下疊層占地 約 2250m2，節(jié)約面積 41.6%。
2.3.乘政策東風(fēng)，高安全性的釩電池發(fā)展適逢其時(shí)
安全問(wèn)題已成為儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素，釩電池發(fā)展適逢其時(shí)。2022 年國(guó)家能源局 發(fā)布《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）》，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、鈉硫電池及不宜選用梯次利用動(dòng)力電池，由此我們 判斷：1）梯次利用電池裝機(jī)受限，鐵鋰裝機(jī)成本上升。梯次利用動(dòng)力電池因一致性無(wú)法保證， 安全性能較低，動(dòng)力電池梯次利用受限將導(dǎo)致鐵鋰儲(chǔ)能裝機(jī)成本上升，在一定程度上會(huì)限制 儲(chǔ)能領(lǐng)域中磷酸鐵鋰電池的應(yīng)用比例。2）三元鋰電池、鈉硫電池被排除使用，二者所釋放的空間將成為釩電池發(fā)展的重要機(jī) 遇。截止政策頒布前的 2021 年，我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)達(dá) 5.12GW，其中三元鋰電池、 鈉硫電池裝機(jī)約 0.47/0.18GW，占比分別為 9.2%/3.6%，而液流電池累計(jì)裝機(jī)僅為 0.036GW、 占比僅為 0.7%，具備較大的替代空間。
3.長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能路線之爭(zhēng)：靈活適用源網(wǎng)荷各側(cè)，綜合 優(yōu)勢(shì)突出
3.1.可再生能源發(fā)展疊加政策推動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能大勢(shì)所趨
風(fēng)光等新能源發(fā)電占比持續(xù)提升，電力系統(tǒng)消納及調(diào)峰調(diào)頻等問(wèn)題逐現(xiàn)。1）風(fēng)光等新能源發(fā)電滲透率持續(xù)提升。碳中和背景之下，全球新能源發(fā)電量快速增長(zhǎng)， 2022年全球總發(fā)電量為28528.1TWh，其中風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電量分別為 2139.2/1289.3 TWh， 同比分別增長(zhǎng) 15.7%/24.0%，在總發(fā)電量中的占比分別為 7.5%/4.5%。2020 年我國(guó)正式提 出“雙碳”目標(biāo)，可再生能源發(fā)電快速發(fā)展，風(fēng)光發(fā)電占比由 2020 年的 9.8%提升至 2022 年 的 14.2%。
2）“時(shí)間+空間錯(cuò)配” 提升調(diào)峰調(diào)頻需求，大規(guī)模并網(wǎng)加大消納壓力。風(fēng)光等可再生能 源出力波動(dòng)大且伴有不確定性，使得電力系統(tǒng)日內(nèi)、跨季及遠(yuǎn)距離調(diào)峰調(diào)頻等需求提升。從日內(nèi)出力及負(fù)荷峰谷來(lái)看，不考慮風(fēng)光出力（視為新能源滲透率為 0 時(shí)的情形），用 電負(fù)荷呈現(xiàn)早晚兩個(gè)高峰，但整體負(fù)荷波動(dòng)相對(duì)較小；考慮新能源出力情形，風(fēng)電日間出力 低、夜晚出力高，光伏發(fā)電午間出力高、夜晚失去電力支撐作用，在此特征之下，日凈負(fù)荷 （用電負(fù)荷-風(fēng)光出力）呈典型“鴨型曲線”，即在風(fēng)光出力峰值時(shí)期凈負(fù)荷高峰明顯減小， 負(fù)荷波動(dòng)性顯著增加，這種波動(dòng)性將隨新能源滲透率提升而進(jìn)一步加大；負(fù)荷波動(dòng)日間的急 速變動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)平衡、調(diào)節(jié)的靈活性及快速爬坡能力提出了更高要求。從季節(jié)性出力及負(fù)荷峰谷來(lái)看，風(fēng)電出力高峰為春、秋兩季，光伏發(fā)電高峰為夏、秋兩 季，夏季負(fù)荷電量高而新能源發(fā)電量低，電力系統(tǒng)存在季節(jié)性電量平衡的難題。而從新能源出力及負(fù)荷空間分布來(lái)看，我國(guó)風(fēng)光資源稟賦與電力消費(fèi)逆向分布，光伏資 源及風(fēng)能主要分布于三北地區(qū)而用電負(fù)荷高的地區(qū)主要為中東部地區(qū)，大規(guī)模遠(yuǎn)距離傳輸對(duì) 電網(wǎng)穩(wěn)定性及調(diào)峰能力帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。
需求端：儲(chǔ)能具備平滑新能源出力、輔助調(diào)峰調(diào)頻、提供容量備用等多種支撐功能，可 再生能源滲透率提升催生出各時(shí)間尺度的儲(chǔ)能需求：1）秒-分級(jí)儲(chǔ)能需求：風(fēng)光發(fā)電輸出與風(fēng)力、光照強(qiáng)度高度相關(guān)，受天氣因素影響（有 風(fēng)/無(wú)風(fēng)、晴天/陰雨），風(fēng)光出力會(huì)出現(xiàn)分鐘級(jí)變化，會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成瞬時(shí)擾動(dòng)，需要儲(chǔ)能 通過(guò)頻繁充放電平滑分鐘級(jí)波動(dòng)。2）小時(shí)-日級(jí)儲(chǔ)能需求：如前文所述，新能源發(fā)電裝機(jī)增長(zhǎng)使得電網(wǎng)日間凈負(fù)荷波動(dòng)加 劇，風(fēng)光出力晝夜差距顯著，需要儲(chǔ)能進(jìn)行小時(shí)級(jí)以上調(diào)峰。3）月度級(jí)及以上儲(chǔ)能需求：新能源出力與負(fù)荷需求電量在季節(jié)性和空間上的差異，需 要儲(chǔ)能進(jìn)行大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)間、遠(yuǎn)距離的能量轉(zhuǎn)移。短時(shí)側(cè)重電網(wǎng)安全，長(zhǎng)時(shí)彌補(bǔ)峰谷供需錯(cuò)配。與短時(shí)儲(chǔ)能相比，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能兼具“快速響 應(yīng)調(diào)節(jié)擾動(dòng)”+“長(zhǎng)期輸出平衡電力”的能力，在極端天氣下還可發(fā)揮應(yīng)急保供作用。風(fēng)光 等可再生能源的滲透率越高，對(duì)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的需求越高。目前業(yè)內(nèi)對(duì)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能暫無(wú)一致定義， 國(guó)內(nèi)一般將充放電循環(huán)時(shí)長(zhǎng)在 4 小時(shí)以上的儲(chǔ)能統(tǒng)稱為長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能。
政策端：海內(nèi)外長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能政策扶持力度持續(xù)加大。1）國(guó)內(nèi)：政策頻出明確儲(chǔ)能長(zhǎng)時(shí)趨勢(shì)，多地鼓勵(lì) 4 小時(shí)以上配儲(chǔ)。2022 年 1 月國(guó)家發(fā) 改委、能源局印發(fā)《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》，提出到 2025 年實(shí)現(xiàn)氫儲(chǔ)能、熱（冷） 儲(chǔ)能等長(zhǎng)時(shí)間尺度儲(chǔ)能技術(shù)突破；加大液流電池、鈉離子電池等關(guān)鍵技術(shù)裝備研發(fā)力度。截 止 2023 年 7 月底，我國(guó)已有三十多個(gè)地區(qū)明確新能源配儲(chǔ)要求，配儲(chǔ)比例由 10%~20%逐 步上升至 15%~30%，配儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)均已突破 2 小時(shí)，其中河北、西藏、內(nèi)蒙古等多地規(guī)劃時(shí)長(zhǎng) 已突破 4 小時(shí)，政策頻出使得儲(chǔ)能長(zhǎng)時(shí)化成確定趨勢(shì)。2）海外：政府注資支持長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)制造，財(cái)政扶持力度漸強(qiáng)。2022 年 11 月美 國(guó)能源部宣布為儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng) 10~24 小時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)給予 3.49 億美元資金資助；2022 年 10 月 澳大利亞可再生能源署宣布投入 0.45 億澳元建設(shè)一個(gè) 200MW/1600MWh 壓縮空氣儲(chǔ)能設(shè) 施，儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)達(dá) 8 小時(shí)。
市場(chǎng)端：長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目密集簽約，最大儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)已突破 100 小時(shí)。2023 年 1-7 月國(guó)內(nèi) 簽約 4 小時(shí)以上儲(chǔ)能項(xiàng)目 22 個(gè)，包含壓縮空氣儲(chǔ)能、液流電池、重力儲(chǔ)能等多種技術(shù)路線；2023 年 7 月美國(guó)明尼蘇達(dá)州批準(zhǔn)建造 10MW/1GWh 鐵-空氣長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能設(shè)施，儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)達(dá) 100 小時(shí)；國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目正在接連落地。
3.2.釩電池 vs 其他長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能路線：有望率先對(duì)抽蓄形成替代
現(xiàn)階段長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)路線主要為抽水蓄能、熔鹽儲(chǔ)熱、液流儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、氫儲(chǔ) 能五大類(lèi)。目前各路線中，抽水蓄能市場(chǎng)滲透率最高、經(jīng)濟(jì)性最強(qiáng)，但受選址條件限制，預(yù) 計(jì)未來(lái)成本將會(huì)上升；壓縮空氣儲(chǔ)能在一定程度上仍受自然資源限制，經(jīng)濟(jì)性與選址靈活性 不可兼得；熔鹽儲(chǔ)熱及氫儲(chǔ)能初始投資成本較高、系統(tǒng)轉(zhuǎn)化效率較低，度電成本仍處于相對(duì) 高位；與其他路線相比，釩電池在應(yīng)用場(chǎng)景、儲(chǔ)能時(shí)間尺度及經(jīng)濟(jì)性等方面綜合優(yōu)勢(shì)突出。
1）抽水蓄能：已處大規(guī)模商用階段，技術(shù)最為成熟但發(fā)展空間有限，優(yōu)質(zhì)建站資源趨 于飽和，未來(lái)或?qū)⒚媾R度電成本上升、裝機(jī)占比降低。工作原理：電能與重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)換。抽蓄電站建有上下兩個(gè)水庫(kù)，用電低谷時(shí)將水 從下水庫(kù)抽送至上水庫(kù)實(shí)現(xiàn)能量存儲(chǔ)（電能→重力勢(shì)能），用電高峰時(shí)將上水庫(kù)的水排放至 下水庫(kù)實(shí)現(xiàn)放電（重力勢(shì)能→電能），抽蓄電站容量與水庫(kù)間落差及水庫(kù)容積成正比。應(yīng)用場(chǎng)景：主要作為供電或調(diào)峰電源，受選址限制，與風(fēng)光等可再生能源發(fā)電項(xiàng)目無(wú)法 完全匹配（如我國(guó)西北地區(qū)）。
優(yōu)勢(shì)：①技術(shù)成熟度高：世界首座抽水蓄能電站早于 1882 年即在瑞士建成，技術(shù)發(fā)展 至今已有百余年歷史，我國(guó)抽蓄技術(shù)研究始于 20 世紀(jì) 60 年代，目前已高度成熟。②裝機(jī) 容量大：普遍為 GW 級(jí)別。③放電時(shí)間及使用壽命長(zhǎng)：適宜儲(chǔ)能時(shí)間為小時(shí)級(jí)~周級(jí)，使用 壽命超 30 年。④與其他機(jī)械儲(chǔ)能相比，能量轉(zhuǎn)換效率較高，約為 70%。劣勢(shì)：①選址受限，優(yōu)質(zhì)建站資源趨于飽和：抽水蓄能對(duì)建設(shè)選址要求極高，建壩應(yīng)盡 量靠近水源及電站、基巖需無(wú)集中滲漏風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)為節(jié)約建設(shè)成本，上下水庫(kù)之間的距高比 （水平距離與垂直高度比值）較小為宜；②建設(shè)周期漫長(zhǎng)，或無(wú)法匹配風(fēng)光裝機(jī)增速：抽水 蓄能電站建設(shè)期約 7~10 年，無(wú)法匹配風(fēng)光裝機(jī)快速增長(zhǎng)所帶來(lái)的消納及調(diào)峰調(diào)頻等需求。儲(chǔ)能市場(chǎng)裝機(jī)占比：商業(yè)化成熟階段，存量市場(chǎng)占比下降，增量市場(chǎng)略高于新型儲(chǔ)能。受制于新型儲(chǔ)能技術(shù)快速發(fā)展，抽水蓄能在存量裝機(jī)市場(chǎng)中的占比有所下降。2022 年底全 球/中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模分別為 237.2GW/59.8GW，抽水蓄能在全球及中國(guó)市場(chǎng)中的 裝機(jī)占比分別為 79.3%/77.1%，與 2021 年相比分別下降 6.8/8.3pct。2022 年中國(guó)新增儲(chǔ)能 裝機(jī) 16.5GW ，其中抽水蓄能、新型儲(chǔ)能裝機(jī)分別為 9.1GW/7.3GW ，占比分別為 55.2%/44.2%。由于抽水蓄能技術(shù)進(jìn)步空間相對(duì)有限、發(fā)展受自然資源約束較強(qiáng)，未來(lái)其在 儲(chǔ)能市場(chǎng)中的滲透率或?qū)⑦M(jìn)一步下降。
經(jīng)濟(jì)性：抽蓄電站初始投資較大，全生命周期度電成本隨優(yōu)質(zhì)選址資源趨于飽和而上升。以 1200MW/6000MWh 抽水蓄能電站為例，其初始投資成本約為 6025~8780 元/KW，若使 用壽命為 50 年，不考慮充電成本，其全生命周期度電成本約 0.31~0.40 元/KWh；未來(lái)隨著優(yōu)質(zhì)建站資源趨于飽和，LCOE 將隨之上升；此外，抽水蓄能產(chǎn)業(yè)鏈已實(shí)現(xiàn)高度國(guó)產(chǎn)化，與 其他儲(chǔ)能路線相比，其在設(shè)備端的降本空間相對(duì)有限。
2）熔融鹽儲(chǔ)熱：光熱發(fā)電與火電靈活性改造為主要應(yīng)用領(lǐng)域，其中光熱發(fā)電發(fā)儲(chǔ)一體， 可在一定程素上克服傳統(tǒng)太陽(yáng)能發(fā)電固有的氣候限制，但初始投資成本高、全生命周期度電 成本尚未達(dá)到規(guī)?；健９ぷ髟恚骸叭埯}儲(chǔ)熱+熔鹽放熱”構(gòu)成一次儲(chǔ)能循環(huán)。熔鹽儲(chǔ)熱時(shí)，熔鹽儲(chǔ)罐（冷鹽罐） 中的低溫熔鹽進(jìn)入熔鹽電加熱器，利用風(fēng)電、光伏、夜間低谷電加熱，加熱后回到熔鹽儲(chǔ)罐 （熱鹽罐）中存儲(chǔ)；熔鹽放熱時(shí)，高溫熔鹽進(jìn)入換熱系統(tǒng)與水進(jìn)行換熱用于供暖或生成蒸汽 用作工業(yè)蒸汽或用于發(fā)電等。熔融鹽儲(chǔ)熱主要用于光熱發(fā)電、火電靈活性改造、清潔供熱、 工業(yè)蒸汽等領(lǐng)域，其中光熱發(fā)電及火電靈活性改造為主要應(yīng)用領(lǐng)域。光熱電站工作原理：太陽(yáng)能→熱能→機(jī)械能→電能。光熱發(fā)電原理為通過(guò)反射鏡將光照 匯聚到太陽(yáng)能收集裝置中，利用太陽(yáng)能加熱收集裝置內(nèi)的熔鹽，最后通過(guò)加熱后的熔鹽傳遞 熱量加熱蒸汽，推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。應(yīng)用場(chǎng)景：光熱電站定位電源側(cè)配套儲(chǔ)能，存量市場(chǎng)單體光熱電站為主，增量市場(chǎng)“光 熱+光伏/風(fēng)電”模式占比提升。截止 2022 年底，國(guó)內(nèi)已投運(yùn)光熱項(xiàng)目 8 個(gè)，其中僅 1 個(gè)為 風(fēng)光熱儲(chǔ)調(diào)荷一體化項(xiàng)目，單體光熱電站占據(jù)主流；2022 年國(guó)家發(fā)改委、能源局印發(fā)《“十 四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》推動(dòng)儲(chǔ)熱型光熱發(fā)電與光伏、風(fēng)電等波動(dòng)性電源配套發(fā)展，目前 在建項(xiàng)目中“光熱+光伏/風(fēng)電”發(fā)電模式已占主流（在建項(xiàng)目共計(jì) 32 個(gè)，其中 5 個(gè)為單體 光熱電站，27 個(gè)為“光熱+”項(xiàng)目）。
優(yōu)勢(shì)：①裝機(jī)規(guī)模相對(duì)較大：普遍為兆瓦到百兆瓦級(jí)。②放電時(shí)間及使用壽命長(zhǎng)：適宜 儲(chǔ)能時(shí)間為 6-15 小時(shí)，使用壽命在 25 年左右。③受天氣影響相對(duì)較小、夜間仍可發(fā)電：與 光伏發(fā)電相比，光熱發(fā)電可在夜間利用白天富余的熱鹽發(fā)電，受天氣影響相對(duì)較小。④安全 性高：熔鹽存儲(chǔ)于儲(chǔ)鹽罐中，整個(gè)系統(tǒng)閉環(huán)運(yùn)行，安全性高。⑤響應(yīng)速度快：升、降負(fù)荷平 均調(diào)節(jié)速率分別約為 1.5%~3%Pe/min、2.5%~5%Pe/min，與常規(guī)燃煤機(jī)組水平相當(dāng)。劣勢(shì)：①能量轉(zhuǎn)換效率較低：低于 60%。②熔鹽具有腐蝕性、對(duì)蓄熱裝置材料要求較 高：光熱熔鹽主要為硝酸鉀與硝酸鈉的二元混合物，其熱導(dǎo)率低、比熱容低、具備腐蝕性且 相變過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生液體泄露，故對(duì)蓄熱裝置材料的抗腐蝕要求較高。③光熱電站選址高 度依賴太陽(yáng)能資源：太陽(yáng)能輻照量與光熱發(fā)電成本高度相關(guān)（直接輻射量越大，單位發(fā)電成 本越低），我國(guó)西北地區(qū)光照資源豐富，但冬季氣溫較低影響電站啟動(dòng)。④占地面積大：光 熱電站發(fā)電量與集熱（定日鏡等）面積及儲(chǔ)鹽罐容積成正比，占地面積較大，目前我國(guó)在建 及投運(yùn)太陽(yáng)能熱發(fā)電項(xiàng)目單兆瓦時(shí)占地面積約 500~1600m2，遠(yuǎn)高于電化學(xué)儲(chǔ)能。⑤建設(shè)周 期較長(zhǎng)：光熱電站建設(shè)周期約 1.5~2.5 年，雖短于抽蓄電站但較電化學(xué)路線仍較長(zhǎng)。
儲(chǔ)能市場(chǎng)裝機(jī)占比：處示范階段，裝機(jī)占比相對(duì)較低。光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)尚處示范階段，全 球及國(guó)內(nèi)滲透率相對(duì)較低，2022 年底全球太陽(yáng)能熱發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量約 7.05GW，同比 +3.7%，其中中國(guó)累計(jì)裝機(jī) 0.59GW，同比+9.3%。聚光集熱環(huán)節(jié)成本高、效率低為產(chǎn)業(yè)化 應(yīng)用主要難點(diǎn)，我國(guó)太陽(yáng)能關(guān)鍵部件（玻璃鏡、吸熱管、聚光器等）生產(chǎn)環(huán)節(jié)技術(shù)發(fā)展相對(duì) 緩慢。
經(jīng)濟(jì)性：初始投資規(guī)模過(guò)大，LCOE 相對(duì)較高。以 100MW/1200MWh 塔式光熱電站為 例，其初始投資成本約為 25000~30000 元/KW（其中集熱系統(tǒng)成本占比超 50%），若使用 壽命為 25 年，不考慮充電成本，其全生命周期度電成本約 0.79~0.94 元/KWh。光熱電站增 加儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)需相應(yīng)擴(kuò)大聚光場(chǎng)面積，目前定日鏡等聚光設(shè)備價(jià)格較高（2022 年張家口太陽(yáng) 能塔式聚光系統(tǒng)中定日鏡單位成本達(dá) 888 元/m2），未來(lái)有望通過(guò)各細(xì)分環(huán)節(jié)（吸熱器、熔鹽 泵等）國(guó)產(chǎn)替代實(shí)現(xiàn)降本。
3）壓縮空氣：度電成本與抽蓄水平相當(dāng)，選址靈活性與經(jīng)濟(jì)性不可兼得。工作原理：電能與空氣內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化。用電低谷時(shí)段使用電能將空氣壓縮存儲(chǔ)于洞穴 或容器中實(shí)現(xiàn)能量存儲(chǔ)（電能→空氣內(nèi)能），用電高峰時(shí)段釋放高壓空氣、驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)實(shí)現(xiàn) 放電。
儲(chǔ)庫(kù)形式：主要包括高壓氣罐、低溫儲(chǔ)罐、廢舊礦洞、新建洞穴、鹽穴等。其中：①鹽 穴儲(chǔ)氣庫(kù)容量大、單位投資低但選址局限強(qiáng)（我國(guó)主要分布于長(zhǎng)江中下游、山東及廣東等地， 與風(fēng)光分布的匹配度較低），鹽巖具有極強(qiáng)的蠕變特性，鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)長(zhǎng)期運(yùn)行后體積可能會(huì) 減少；②舊洞改造、新建洞穴選址較鹽穴靈活，但單位投資略高于鹽穴，且舊洞改造存在受 礦井水、 有毒有害氣體危害的風(fēng)險(xiǎn)；③地上儲(chǔ)庫(kù)（高壓氣罐、低溫儲(chǔ)罐）可完全突破選址 限制但價(jià)格昂貴，一般用于中小型電站，目前多處于試驗(yàn)階段。應(yīng)用場(chǎng)景：主要用于削峰填谷、電源側(cè)可再生能源消納、電網(wǎng)輔助服務(wù)、用戶側(cè)（工業(yè) 園區(qū)）服務(wù)場(chǎng)景等。
優(yōu)勢(shì)：?jiǎn)螜C(jī)容量大、儲(chǔ)能時(shí)間及使用壽命長(zhǎng)。目前壓縮空氣電站單機(jī)容量普遍為 100MW （規(guī)劃項(xiàng)目單機(jī)容量已擴(kuò)展至 500MW），儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)可達(dá) 4 小時(shí)以上，使用壽命超 30 年。劣勢(shì)：①壓縮過(guò)程放熱損失能量，膨脹過(guò)程需吸熱補(bǔ)充燃料，系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化效率較低：補(bǔ)燃式約 42%~55%、非補(bǔ)燃式提升至 60%~65%，但仍然較低。②選址靈活性與建造成本 不可兼得：壓縮空氣儲(chǔ)能選址相對(duì)受限，若擺脫對(duì)地理資源依賴，將導(dǎo)致建造成本大幅提升。②建設(shè)周期短于抽蓄，但較電化學(xué)路線仍較長(zhǎng)：約 1.5~2 年。儲(chǔ)能市場(chǎng)裝機(jī)占比：目前壓縮空氣儲(chǔ)能處于示范應(yīng)用階段向商業(yè)化階段過(guò)渡期，滲透率 相對(duì)較低。據(jù)CNESA數(shù)據(jù)，截止2022年底壓縮空氣在全球新型儲(chǔ)能裝機(jī)中的占比僅為0.3%， 在中國(guó)新型儲(chǔ)能裝機(jī)中的占比為 1.5%。經(jīng)濟(jì)性：轉(zhuǎn)化效率較低，經(jīng)濟(jì)性隨充電成本上升而下降。壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目單位建造成 本因儲(chǔ)氣方式而異，初始投資約 3000~10000 元/KW。以 60MW/300MWh 壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng) 目為例，其單位建造成本約 7167 元/KW，假設(shè)使用壽命為 30 年、能量轉(zhuǎn)化效率為 60%， 則在不考慮充電成本的情況下，其全生命周期度電成本約 0.38 元/KWh，與抽蓄電站水平相 當(dāng)；當(dāng)考慮充電成本時(shí)，因其系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化率較低，經(jīng)濟(jì)性將有所下降。目前設(shè)備環(huán)節(jié)中， 300MW 級(jí)大規(guī)模壓縮機(jī)生產(chǎn)核心技術(shù)仍主要為外國(guó)企業(yè)掌握，擴(kuò)大裝機(jī)規(guī)模須通過(guò)將現(xiàn)有 壓縮機(jī)串聯(lián)或并聯(lián)，成本相應(yīng)提升。
4）氫儲(chǔ)能：應(yīng)用場(chǎng)景豐富、響應(yīng)速度快，可靈活適用于短時(shí)調(diào)頻與長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能等多領(lǐng)域， 但“電-氫-電”場(chǎng)景下能量轉(zhuǎn)化率低、度電成本處于高位，成本端暫不具備規(guī)?；瘧?yīng)用條件。工作原理：電能與氫能之間的相互轉(zhuǎn)化。氫儲(chǔ)能利用風(fēng)光等富余電力通過(guò)電解反應(yīng)將水 轉(zhuǎn)化為氫氣與氧氣，并將氫氣存儲(chǔ)于儲(chǔ)氫罐中，在需要用電時(shí)將氫能通過(guò)燃料電池轉(zhuǎn)化為電 能輸出。目前制氫路線主要包括煤炭制氫（價(jià)格低廉，但設(shè)備成本高、碳排放量大）、天然 氣制氫和可再生能源制氫，其中可再生能源制氫為發(fā)展重點(diǎn)。應(yīng)用場(chǎng)景：靈活適用于“源-網(wǎng)-荷”各側(cè)。氫儲(chǔ)能在電源側(cè)可用于消納并網(wǎng)、提供慣量 支撐，在電網(wǎng)側(cè)可用于調(diào)峰調(diào)頻、緩解輸電阻塞、平衡季節(jié)性電量等，在負(fù)荷側(cè)可通過(guò)構(gòu)建 氫能建筑/園區(qū)參與需求側(cè)響應(yīng)、用作電力電量支撐等；此外氫能還可用于熱電聯(lián)供等領(lǐng)域。
優(yōu)勢(shì)：①長(zhǎng)周期、跨季節(jié)、遠(yuǎn)距離儲(chǔ)能：氫儲(chǔ)能可以通過(guò)氫氣儲(chǔ)輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)能量的跨季 節(jié)、跨區(qū)域轉(zhuǎn)移，提升新能源電量外送能力。②儲(chǔ)能容量大：可達(dá)太瓦時(shí)級(jí)。劣勢(shì)：①可再生能源耦合制氫存在動(dòng)態(tài)適應(yīng)性匹配難題：制氫環(huán)節(jié)在瞬變工況下可能會(huì) 出現(xiàn)氣體滲透現(xiàn)象，降低產(chǎn)氣質(zhì)量。②大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)氫技術(shù)尚待突破：目前地下儲(chǔ)氫（主要 為鹽穴）建設(shè)周期長(zhǎng)、選址受限，管段/液態(tài)/固態(tài)儲(chǔ)氫在材料等方面存在技術(shù)難點(diǎn)。③全周 期效率較低：“電-氫-電”全周期轉(zhuǎn)化效率僅 30%~40%。市場(chǎng)發(fā)展階段：仍處產(chǎn)業(yè)化發(fā)展初期。目前全球制氫結(jié)構(gòu)以化石能源為主，電解水制氫 占比較低（僅為 0.04%），未來(lái)綠氫對(duì)灰氫存在較大替代空間；從應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，氫氣主要 應(yīng)用于化工行業(yè)，在電力能源等領(lǐng)域的應(yīng)用程度有待提升。
經(jīng)濟(jì)性：系統(tǒng)轉(zhuǎn)化效率低，“電-氫-電”場(chǎng)景下度電成本處于高位。以 200MW/800MWh 氫儲(chǔ)能發(fā)電工程項(xiàng)目為例，其初始投資成本約 12200 元/KW，若使用壽命為 15 年，不考慮 充電成本，其全生命周期度電成本約 1.85~1.92 元/KWh。氫儲(chǔ)能成本與技術(shù)路線高度相關(guān)， 其中制氫系統(tǒng)中堿性制氫裝置技術(shù)成熟，成本低，若采用 PEM 電解水制氫裝置，則度電成 本相應(yīng)上升約 73%；儲(chǔ)氣系統(tǒng)方面，固態(tài)儲(chǔ)氫裝置成本較高，高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫成本略低；未 來(lái) PEM 電解槽、PEM 燃料電池用質(zhì)交換膜等關(guān)鍵材料和核心部件的國(guó)產(chǎn)替代將成為氫儲(chǔ)能 重要的降本路徑。
5）釩電池：與其他長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能路線相比，兼具應(yīng)用場(chǎng)景、時(shí)間尺度及經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)，有望 在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域?qū)Τ樾钚纬捎辛μ娲?。?yīng)用場(chǎng)景優(yōu)勢(shì)：選址靈活、占地面積較小、建設(shè)周期短可滿足風(fēng)光裝機(jī)高增需求，在表 后儲(chǔ)能市場(chǎng)同樣具備應(yīng)用潛力。①國(guó)內(nèi)：新能源強(qiáng)制配儲(chǔ)背景下，大儲(chǔ)成為儲(chǔ)能項(xiàng)目主要應(yīng)用場(chǎng)景。從與風(fēng)光等項(xiàng)目的 適配度上來(lái)看，我國(guó)風(fēng)光發(fā)電項(xiàng)目主要集中于新疆、內(nèi)蒙古、甘肅、青海、寧夏、河北等地， 該類(lèi)地區(qū)主要以沙漠、戈壁為主，水資源及鹽穴分布較少，故抽蓄及壓縮空氣電站在該類(lèi)地 區(qū)的適配性較差（否則將提升投資成本、加大輸電損耗），光熱及釩液流儲(chǔ)能電站適配度較 高，與光熱電站相比，釩液流儲(chǔ)能電站占地面積小、配置更加靈活。從建設(shè)周期來(lái)看，抽蓄、壓縮空氣、光熱、地下儲(chǔ)氫項(xiàng)目建設(shè)周期較長(zhǎng)，較難追趕風(fēng)光裝機(jī)增速，而釩液流電站建設(shè) 周期僅 3~6 個(gè)月，可滿足風(fēng)光裝機(jī)高增需求。②海外：能源危機(jī)之下用電成本增加，表后儲(chǔ)能快速增長(zhǎng)。相較于抽蓄、光熱、壓縮空 氣等儲(chǔ)能路線（多應(yīng)用于表前市場(chǎng)），釩電池儲(chǔ)能在用戶側(cè)仍然具備較大應(yīng)用潛力，2022 年 12 月全球最大釩液流電池用戶側(cè)儲(chǔ)能電站順利并網(wǎng)，規(guī)模為 6MW/36MWh。
時(shí)間尺度優(yōu)勢(shì)：兼具短時(shí)波動(dòng)平抑及長(zhǎng)時(shí)電量平移功能。①可再生能源出力受天氣影響 易出現(xiàn)分鐘級(jí)波動(dòng)，需儲(chǔ)能通過(guò)頻繁充放電進(jìn)行平滑，與抽蓄、壓縮空氣、熔鹽儲(chǔ)熱、氫儲(chǔ) 能（響應(yīng)時(shí)間均為分鐘級(jí)，且氫儲(chǔ)能在瞬變工況下制氫系統(tǒng)穩(wěn)定性將受到影響）相比，釩電 池動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度更快（百毫秒級(jí)）、效率更高。②小時(shí)-日度-季度級(jí)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能需具備大容量、 低衰減特性，釩電池?cái)U(kuò)容靈活且循環(huán)過(guò)程中容量幾乎無(wú)衰減，可滿足長(zhǎng)時(shí)間尺度儲(chǔ)能需求。經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)：初始投資已處于下降通道，LCOE 優(yōu)勢(shì)初現(xiàn)。①?gòu)某跏纪顿Y來(lái)看，釩儲(chǔ)能 電站單位投資成本約 14000~16000 元/KW，與氫儲(chǔ)能相當(dāng)，優(yōu)于光熱電站，較抽蓄及壓縮 空氣儲(chǔ)能略高。②從全生命周期度電成本來(lái)看，釩電池 LCOE 約 0.75~0.86 元/KWh，僅次 于抽蓄及壓縮空氣儲(chǔ)能（以上測(cè)算均未考慮充電成本，由于釩電池能量轉(zhuǎn)化效率優(yōu)于其他各 路線，故若考慮充電成本其經(jīng)濟(jì)性較其他路線將進(jìn)一步提升）。③從降本空間來(lái)看，釩儲(chǔ)能 電站初始投資已處于下降通道之中，由 2012 年的 90000 元/KW（龍?jiān)瓷蜿?yáng)法庫(kù)臥牛石風(fēng)電 場(chǎng)調(diào)增配套儲(chǔ)能釩電站）降至目前的 14000~16000 元/KW（2023 年 7 月開(kāi)封時(shí)代榆中縣 300MW/1200MWh 全釩液流獨(dú)立共享儲(chǔ)能電站初始投資成本已低至 5333 元/KW），未來(lái)隨 著電解液及電堆各環(huán)節(jié)商業(yè)模式創(chuàng)新及國(guó)產(chǎn)替代加速，初始投資與 LCOE 有望進(jìn)一步下降。
3.3.滲透率加速提升，2025 年釩電池需求量預(yù)計(jì)達(dá) 13.1GWh
儲(chǔ)能規(guī)劃趨于長(zhǎng)時(shí)，釩電池對(duì)儲(chǔ)能市場(chǎng)加速滲透中。據(jù) CNESA DataLink 數(shù)據(jù)，截止 2023 年 6 月底，我國(guó)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)達(dá) 70.2GW，同比+44%；其中新型儲(chǔ)能裝機(jī)為 21.06GW、占比達(dá) 30.0%，抽水蓄能裝機(jī)為 48.51GW、占比為 69.1%，同比下降約 10pct。新型儲(chǔ)能裝機(jī)中，鋰電池占據(jù)主流，占比達(dá) 95.9%，液流電池占比為 0.8%。目前液流電池 在儲(chǔ)能市場(chǎng)的滲透率仍然較低，隨著政策對(duì)儲(chǔ)能安全重視度提升及儲(chǔ)能規(guī)劃趨向于長(zhǎng)時(shí)，釩 電池或?qū)⒃谛滦蛢?chǔ)能市場(chǎng)中加速滲透。
表前表后儲(chǔ)能市場(chǎng)同步受益，預(yù)計(jì) 2023-2025 年釩電池儲(chǔ)能新增裝機(jī) 1.6/5.0/13.1GWh。我們按照表前、表后儲(chǔ)能市場(chǎng)對(duì)釩電池裝機(jī)需求進(jìn)行測(cè)算，核心假設(shè)如下：1）表前儲(chǔ)能市場(chǎng)：主要為集中式光伏、風(fēng)電側(cè)配儲(chǔ)及電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能。碳中和背景下清潔 能源需求提升，預(yù)計(jì)風(fēng)光裝機(jī)量相應(yīng)增長(zhǎng)，2023/2024/2025 年集中式光伏及風(fēng)電裝機(jī)合計(jì) 將達(dá) 260/312/370GW，同時(shí)根據(jù)相關(guān)配儲(chǔ)要求，我們假設(shè)儲(chǔ)能滲透率分別為 10%/13%/15%， 對(duì)應(yīng)風(fēng)光側(cè)儲(chǔ)能裝機(jī)需求為 26/41/56GW?？稍偕茉礉B透率提升加大電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能調(diào)頻調(diào)峰 需求，預(yù)計(jì) 2023/2024/2025 年電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能新增裝機(jī)為 5/6/7GW。2）表后儲(chǔ)能市場(chǎng)：主要為分布式光伏配儲(chǔ)。全球能源危機(jī)之下用電成本提升，預(yù)計(jì)分 布式光伏呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，2023/2024/2025 年全球分布式光伏裝機(jī)將達(dá) 169/203/242GW；海外電價(jià)較國(guó)內(nèi)高、用戶側(cè)儲(chǔ)能裝機(jī)積極性更高，假設(shè) 2023/2024/2025 年海內(nèi)外用戶側(cè)儲(chǔ) 能滲透率分別為 5%/8%/10% 、 10%/13%/15% ，對(duì)應(yīng)全球分布式儲(chǔ)能裝機(jī)增量約 13/22/31GW。3）釩電池滲透率：電化學(xué)儲(chǔ)能在電網(wǎng)側(cè)（頻繁啟停需求）及用戶側(cè)儲(chǔ)能市場(chǎng)具備先發(fā) 優(yōu)勢(shì)，故假設(shè) 2023/2024/2025 年釩電池在風(fēng)光側(cè)大儲(chǔ)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)的裝機(jī)滲透率分別 為 0.5%/1%/2%、1%/1.5%/3%和 0.8%/1.5%/2%，儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)假設(shè)為 4/5/6 小時(shí)，對(duì)應(yīng)釩電 池裝機(jī)需求約 1.6/5.0/13.1GWh。
4.釩電池產(chǎn)業(yè)鏈：上游資源及電解液制造端布局企 業(yè)眾多，電堆環(huán)節(jié)國(guó)產(chǎn)替代加速
4.1.產(chǎn)業(yè)鏈基本形成，市場(chǎng)需求待釋放
釩電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速，產(chǎn)業(yè)鏈已基本形成。釩電池產(chǎn)業(yè)鏈上游包括釩礦、含釩固廢等 釩原料供給、電解液制備、離子交換膜/雙極板/電極等電堆材料生產(chǎn)；中游包括電池模組裝 配及循環(huán)泵、儲(chǔ)液罐等控制系統(tǒng)；下游為用戶側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、發(fā)電側(cè)等各類(lèi)儲(chǔ)能應(yīng)用市場(chǎng)。
4.1.1.釩礦及電解液：國(guó)內(nèi)布局企業(yè)眾多，儲(chǔ)能用釩需求提升，釩供需將趨緊
釩電解液為含釩離子的硫酸溶液，電解液的濃度和體積決定電池容量的大小、電解液的 穩(wěn)定性及溫度適應(yīng)性決定電池的使用壽命和使用范圍。
1）釩原料端：以釩渣提釩為主，國(guó)內(nèi)產(chǎn)能約 17.84 萬(wàn)噸/年。釩來(lái)源：鋼鐵冶煉所形成的富釩鋼渣為釩制品主要來(lái)源。釩極少以單一礦物存在，常伴 生或共生于鈦磁鐵礦、磷礦、煤矸石等礦物中，我國(guó)釩礦主要為釩鈦磁鐵礦和含釩石煤。當(dāng) 前含釩材料中，鋼鐵冶煉所形成的富釩鋼渣為釩的主要來(lái)源，全球約有 76.0%的釩來(lái)自于釩 渣提釩（中國(guó)約 88.7%）。
提釩工藝：目前仍以釩渣提釩為主，但產(chǎn)量擴(kuò)張受限，石煤清潔提釩技術(shù)發(fā)展或?qū)⑼苿?dòng) 釩制品突破產(chǎn)能瓶頸。釩渣提釩：釩鈦磁鐵礦經(jīng)過(guò)煉鐵工序進(jìn)入鐵水中，通過(guò)轉(zhuǎn)爐吹煉方式得到釩渣，釩渣中 V2O5 的含量為 10%~25%；釩渣提釩主要方式根據(jù)焙燒時(shí)加鹽不同可以分為鈉化焙燒法（最 傳統(tǒng)、技術(shù)和裝備成熟）、鈣化焙燒法（鈣鹽替代鈉鹽，可減少有害氣體的產(chǎn)生，攀鋼已在西昌建設(shè)鈣化焙燒提釩產(chǎn)線）、亞熔鹽法（河鋼集團(tuán)建成世界首條亞熔鹽提釩示范工程，并 已投產(chǎn)）以及無(wú)鹽焙燒法（屬于清潔提釩技術(shù)，有害氣體和廢水產(chǎn)生量大幅減少，已進(jìn)行半 工業(yè)化放大試驗(yàn)）等；受上游鋼鐵產(chǎn)能限制，釩渣提釩產(chǎn)量擴(kuò)張較緩。石煤提釩：含釩石煤為我國(guó)特有釩礦資源，傳統(tǒng)石煤提釩采用鈉鹽焙燒-酸浸工藝，將 含釩粘土礦物、云母類(lèi)礦物及氧化鐵礦物混合后，添加氯化鈉高溫焙燒，使含釩化合物轉(zhuǎn)化 為水溶性釩酸鹽，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提釩，該法設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低，但環(huán)境污染嚴(yán)重、回收率僅 45%~50%。新型石煤提釩采用濕法酸浸提釩工藝，較傳統(tǒng)路線減少了焙燒環(huán)節(jié)，無(wú)廢氣污 染，且收率可提升至 75%左右。2023 年西部礦業(yè)建成國(guó)內(nèi)首條綠色環(huán)保石煤清潔提釩生產(chǎn) 線，未來(lái)隨著石煤清潔提釩工藝的不斷成熟，石煤提釩產(chǎn)量有望增加。
主要企業(yè)：目前國(guó)內(nèi)釩產(chǎn)品產(chǎn)能合計(jì)約 17.84 萬(wàn)噸/年，布局企業(yè)主要為釩鈦股份、成 渝釩鈦、承德釩鈦（河鋼股份旗下）、承德建龍、四川德勝等，其中釩鈦股份為國(guó)內(nèi)最大的 釩產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)，其釩產(chǎn)品年產(chǎn)能達(dá) 4.3 萬(wàn)噸（以 V2O5 計(jì)），主要包含氧化釩、釩鐵、釩氮 合金、釩鋁合金等。
2）電解液制備端：釩離子濃度為性能關(guān)鍵指標(biāo)，國(guó)內(nèi)布局企業(yè)眾多。制備方法：主要使用化學(xué)法和電解法，短流程制備法在多數(shù)企業(yè)處于中試階段。釩電解 液制備方法主要有物理法（直接將高純度 VOSO4 溶于硫酸，原料成本高，難以大規(guī)模制備）、 化學(xué)法（使用還原劑將高價(jià)釩氧化物或釩酸鹽還原為低價(jià)）、電解法（以純度較高的 V2O5 為原料，操作工藝簡(jiǎn)單，適于大規(guī)模生產(chǎn)）和萃取法（又稱短流程制備法，直接利用含釩鋼 渣、廢水等含釩物質(zhì)通過(guò)富集、有相萃取等方法生產(chǎn)電解液，該法跳過(guò)釩產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)降低 成本）。應(yīng)用難點(diǎn)：釩離子濃度受限。釩電解液濃度決定電池能量密度，高濃度、高溫環(huán)境下析 晶及低溫環(huán)境下結(jié)晶將導(dǎo)致電解液濃度下降，當(dāng)前多數(shù)商用釩電解液釩離子濃度低于 2mol/L（約 1.7mol/L）。提高電解液濃度的方法主要有：①通過(guò)更換電解質(zhì)提升高濃度條件 下的釩離子穩(wěn)定性，如使用甲基磺酸可以使釩離子濃度保持 4mol/L；②通過(guò)使用含羧基和 磺酸基團(tuán)的添加劑來(lái)增加釩離子在高溫條件下的穩(wěn)定性。主要企業(yè)：大連融科、釩鈦股份、河鋼股份、星明能源、湖南銀峰、中核鈦白等，其中 大連融科為全球最大釩電解液生產(chǎn)企業(yè)，全球市占率達(dá) 80%。
3）釩供需：儲(chǔ)能領(lǐng)域用釩需求拉升，釩供需或?qū)②吘o。需求端：2025 年我國(guó)釩需求量將達(dá) 16.5 萬(wàn)噸，其中儲(chǔ)能領(lǐng)域釩需求量約為 6.09 萬(wàn)噸。釩下游應(yīng)用領(lǐng)域主要包括鋼鐵、鈦合金及化工、儲(chǔ)能等三大領(lǐng)域，根據(jù)前文測(cè)算，我們預(yù)計(jì) 2023/2024/2025 年我國(guó)釩電池裝機(jī)需求分別為 0.69/2.25/6.23GWh，假設(shè)每 GWH 五氧化 二釩消耗量為 0.98 萬(wàn)噸，則對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能領(lǐng)域釩需求分別為 0.68/2.20/6.09 萬(wàn)噸；假設(shè)鋼鐵、 鈦合金和化工領(lǐng)域需求相對(duì)穩(wěn)定、2023~2025 年需求增速均為 10%，則 2023/2024/2025 年我國(guó)釩需求總量分別為 9.29/11.67/16.51 萬(wàn)噸。供給端：產(chǎn)能小幅提升，2025 年我國(guó)釩產(chǎn)量預(yù)計(jì)約為 15.70 萬(wàn)噸。目前我國(guó)釩產(chǎn)品主 要來(lái)源于釩渣提釩，產(chǎn)能受上游鋼鐵限制擴(kuò)張較緩，但考慮石煤清潔提釩技術(shù)的發(fā)展，我們 預(yù)計(jì) 2023~2025 年釩產(chǎn)能小幅增長(zhǎng)，假設(shè)增速為 5%；假設(shè)產(chǎn)能利用率穩(wěn)步提升， 2023/2024/2025 年分別為 70%/75%/80%，對(duì)應(yīng)釩產(chǎn)量分別為 12.46/14.02/15.70 萬(wàn)噸。
4.1.2.電堆環(huán)節(jié)：國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程加速
1）電極：基本可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，石墨氈為商用主流。功能：電極本身不參與反應(yīng)，僅為釩離子提供氧化還原活性點(diǎn)位。商用主流：石墨氈等碳素類(lèi)電極。釩電池電極主要包括金屬類(lèi)電極和碳素類(lèi)電極，其中 金屬類(lèi)電極導(dǎo)電性強(qiáng)、電阻低、機(jī)械強(qiáng)度高，但價(jià)格較貴、難以大規(guī)模商用；而碳素類(lèi)電極 （碳?xì)?，石墨氈等）表面不飽和碳原子多、表面活性大，可為釩離子提供給比金屬電極更多 的活性位點(diǎn)，同時(shí)碳素材料耐腐蝕性強(qiáng)、導(dǎo)電性好、成本低，已成為釩電池電極商用主流。技術(shù)進(jìn)步空間：盡管碳素類(lèi)電極較金屬電極綜合優(yōu)勢(shì)突出，但仍存在電化學(xué)活性較差、 對(duì)釩離子氧化還原反應(yīng)催化效果不佳等問(wèn)題，需通過(guò)對(duì)材料修飾改性來(lái)解決。目前研究熱點(diǎn) 為使用鉍納米粒子對(duì)碳素材料進(jìn)行改性，以抑制析氫反應(yīng)（釩電池負(fù)極析氫是導(dǎo)致電池電荷 不平衡的主要原因），進(jìn)而增強(qiáng)電池內(nèi)氧化還原反應(yīng)，提高電池能量效率。
主要企業(yè)：釩電池電極基本可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，主要布局企業(yè)包括潤(rùn)生石墨氈、嘉興納科、 遼寧金谷等，其中潤(rùn)生石墨氈為國(guó)內(nèi)石墨氈生產(chǎn)領(lǐng)先企業(yè)，已建成國(guó)內(nèi)首條儲(chǔ)能石墨氈連續(xù) 化產(chǎn)線，客戶包括國(guó)內(nèi)幾乎所有液流電池企業(yè)，國(guó)內(nèi)市占率達(dá) 50%。
2）隔膜：決定電池充放率和使用壽命的關(guān)鍵，國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)行中。功能：分離正負(fù)極電解液以防止電池短路，允許電荷載體（H+、HSO4 -等）自由通過(guò)保 證正負(fù)兩極電荷平衡，構(gòu)成電池回路。性能要求：①釩離子與水分子滲透率需低，以降低交叉污染及電池自放電，提高能量效 率。②質(zhì)子或硫酸根離子的透過(guò)率需高，以減小膜電阻、降低效率損失。③具備一定機(jī)械強(qiáng) 度，耐化學(xué)腐蝕、耐氧化，使用壽命長(zhǎng)，價(jià)格低。分類(lèi)：分為陽(yáng)離子/陰離子/兩性離子交換膜，陽(yáng)離子交換膜應(yīng)用限制主要在于使用成本， 而陰離子交換膜則存在安全性短板。市場(chǎng)主流為全氟磺酸膜（屬陽(yáng)離子交換膜），其穩(wěn)定性 強(qiáng)、導(dǎo)電性能好，但對(duì)釩離子的選擇性較弱，易造成電解液污染、影響電池使用壽命，增加 使用成本。陰離子交換膜雖能較好阻隔釩離子滲透，但其電導(dǎo)率低、內(nèi)阻大，存在熱安全隱 患。
主要企業(yè)：科慕化學(xué)、戈?duì)?、東岳未來(lái)、科潤(rùn)新材料、大連融科等。目前市場(chǎng)主流產(chǎn)品 為美國(guó)科慕的 Nafion 膜，其產(chǎn)品厚度極低、電阻較低，但價(jià)格較貴（NR212 約 2000~2700 元/m2）。盡管低厚度隔膜（如科慕 N117、戈?duì)柕?MX765.08）技術(shù)仍主要為國(guó)外企業(yè)所掌 握，但國(guó)內(nèi)企業(yè)在隔膜領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)替代已在加速進(jìn)行中，如東岳集團(tuán)的 DMV850 膜產(chǎn)品厚 度及性能已接近科慕 NR212，且具備明顯價(jià)格優(yōu)勢(shì)（價(jià)格僅 1000~1500 元/m2）；蘇州科潤(rùn) 已實(shí)現(xiàn)全氟離子膜的批量化生產(chǎn)（液流電池質(zhì)子膜年產(chǎn)能已達(dá) 500 萬(wàn) m2 /年），其產(chǎn)品在國(guó) 內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá) 90%；大連化物所則在非氟膜方向上投入研究，其生產(chǎn)的可焊接多孔離子 傳導(dǎo)膜也已投入大連融科的儲(chǔ)能系統(tǒng)中使用。
3）雙極板：碳素復(fù)合雙極板為應(yīng)用主流。功能：串聯(lián)相鄰單電池的正負(fù)極，導(dǎo)通內(nèi)電路，阻隔兩側(cè)電解液，支撐正負(fù)極。性能要求：需具備良好的導(dǎo)電性、一定的機(jī)械強(qiáng)度以及良好的耐腐蝕性。商用主流：碳素復(fù)合雙極板。釩電池雙極板根據(jù)材質(zhì)主要分為石墨雙極板、金屬雙極板、 復(fù)合材料雙極板（由 2 種或 2 種以上的材料構(gòu)成）和一體化電極-雙極板（將電極壓入石墨 板中，最小化接觸電阻，提高能量轉(zhuǎn)化效率）等。石墨質(zhì)脆，金屬易腐蝕，目前最常用的雙 極板為碳素復(fù)合材料（以導(dǎo)電填料、熱塑性樹(shù)脂或熱固性樹(shù)脂為原料，通過(guò)注塑或模壓的方 式制備得到，抗腐蝕性和阻液性能較好）。主要企業(yè)：嘉興納科、上海弘楓、開(kāi)封時(shí)代、大連化物所等。不同雙極板廠家的碳粉和 其他聚合物的比例不同，碳含量越高，導(dǎo)電性能越強(qiáng)，但韌性變差，不利于電堆的壓緊組裝。目前，大連化物所的可焊接碳素復(fù)合板已實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。
4.2.電解液和電堆的有效降本是釩電池實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化運(yùn)用的核心
電解液和電堆的有效降本是釩電池實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化運(yùn)用的核心：根據(jù)前文測(cè)算，釩電 池中電解液及電堆為其成本主要構(gòu)成，成本占比分別為 37.1%和 54.4%。
4.2.1.電解液：一體化布局、材料優(yōu)化、商業(yè)租賃新模式為三大降本路徑
1）一體化布局：釩電解液主要原料為氧化釩（在電解液成本中的占比達(dá) 99.8%），釩企 向下布局電解液成本優(yōu)勢(shì)顯著。據(jù)釩鈦股份 2020 年年報(bào)問(wèn)詢函，釩鈦股份向其關(guān)聯(lián)方攀鋼 集團(tuán)采購(gòu)釩渣的成本為 3019 元/噸，以釩渣含釩率 17%、釩收率 84.1%計(jì)，釩鈦股份單噸 V2O5 釩渣成本約 2.11 萬(wàn)元/噸，考慮提釩工藝等制造費(fèi)用，單噸 V2O5 生產(chǎn)成本總計(jì)約 7.05 萬(wàn)元/噸，而市場(chǎng)同期 V2O5 采購(gòu)價(jià)格為 9.5 萬(wàn)元/噸，故釩鈦股份向下布局電解液較其他電解 液企業(yè)（V2O5 外購(gòu)企業(yè)）每 KWh 成本可減少 25.8%。目前國(guó)內(nèi)多數(shù)電解液企業(yè)原材料仍需 外購(gòu)，部分電解液企業(yè)已向上謀求與釩企合作（如大連融科與釩鈦股份于 2021 年達(dá)成戰(zhàn)略 合作，釩鈦股份將向其優(yōu)先供應(yīng)釩產(chǎn)品），未來(lái)隨著電解液端一體化布局逐步打通，電解液 制造端成本有望進(jìn)一步下降。
2）材料優(yōu)化：通過(guò)減少電解液用量、提升電解液回收率，間接降低釩電池成本。電解 液中釩離子濃度上限決定電池效率，提升五價(jià)釩離子在電解液中的濃度和穩(wěn)定性可以拓寬電解液應(yīng)用的溫度范圍、提高電池效率，進(jìn)而降低釩電池成本。優(yōu)化方法主要包括：①加入添 加劑以拓寬電解液應(yīng)用溫度范圍，如 UNSW 發(fā)現(xiàn)通過(guò)添加磷酸和磷酸銨可以抑制高溫下五 價(jià)釩離子水解以及增大低溫下負(fù)極釩的溶解性。②改變支撐電解質(zhì)以提高濃度，如 HCl/H2SO4 混合支撐電解質(zhì)可將電解液濃度穩(wěn)定提升至 2.5mol/L，該類(lèi)電解質(zhì)開(kāi)發(fā)相對(duì)成熟， 目前已可實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。
3）商業(yè)租賃新模式：大幅度降低初始投資成本。釩電解液高度可回收使得釩電解液租 賃模式具備可行性，以 30KW/150KWh 釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)為例，其初始投資約為 63.06 萬(wàn)元， 其中電解液成本約為 23.41 萬(wàn)元，若采用租賃模式（參考 redT 歐洲釩電解液租賃項(xiàng)目，該 項(xiàng)目為 20 年只付息模式），假設(shè)年租金為電解液價(jià)值的 7%，則電解液初始投資相應(yīng)降至 1.64 萬(wàn)元，電池系統(tǒng)成本降至 41.29 萬(wàn)元，降幅達(dá) 34.5%。
4.2.2.電堆：國(guó)產(chǎn)替代為降本關(guān)鍵
電極與雙極板國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程順利，隔膜國(guó)產(chǎn)化率有待提升。電堆端材料主要為電極、雙極 板和隔膜，其中電極與雙極板國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程較快，國(guó)內(nèi)企業(yè)潤(rùn)生石墨氈、遼寧金谷等產(chǎn)品已應(yīng) 用于國(guó)內(nèi)下游企業(yè)釩電池系統(tǒng)之中，并成功實(shí)現(xiàn)出海。隔膜端國(guó)產(chǎn)滲透率仍然較低，國(guó)內(nèi)市 場(chǎng)主流產(chǎn)品仍為科慕 Nafion 膜，市場(chǎng)占有率達(dá) 75%，未來(lái)隨著低成本國(guó)產(chǎn)膜逐步推向市場(chǎng)， 國(guó)產(chǎn)膜滲透率有望提升。
大連物化所多孔離子膜可從單位成本與單耗兩方面同時(shí)降低隔膜成本。全氟磺酸膜生產(chǎn) 方法主要為熔融擠出法和流延法，美國(guó)和日本在熔融擠出法上具備先發(fā)優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)企業(yè)如東 岳、科潤(rùn)等在流延法上嘗試國(guó)產(chǎn)替代；大連物化所則開(kāi)發(fā)了多孔離子隔膜，該膜基于“孔道 篩分”可同時(shí)實(shí)現(xiàn)高離子選擇性和高電導(dǎo)率，相較于 Nafion 膜，其克服了陽(yáng)離子交換膜固有 的釩離子滲透問(wèn)題，且成本＜100 元/平方米，此外該膜還可使電堆膜材料使用面積下降 30%， 隔膜使用面積減少+價(jià)格下降，使得釩電池隔膜總成本可下降約 40%。
5.釩電池產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)
5.1.釩資源及電解液企業(yè)
5.1.1.釩鈦股份：世界主要釩制品供應(yīng)商，業(yè)務(wù)拓展至釩電解液制造
釩鈦股份為我國(guó)最大產(chǎn)釩企業(yè)，釩產(chǎn)品銷(xiāo)量快速提升。公司釩產(chǎn)品主要包括氧化釩、釩 鐵、釩氮合金、釩鋁合金、釩電解液等，2019 年以來(lái)公司釩產(chǎn)品銷(xiāo)量快速增長(zhǎng)，近三年 CAGR 為 29.9%。2023H1 公司營(yíng)收為 76.27 億元，同比-7.5%（主要系釩、鈦產(chǎn)品價(jià)格較去年同 期下降所致），其中釩制品營(yíng)收 28.44 億元，占比達(dá) 37.3%。
上游釩產(chǎn)品資源優(yōu)勢(shì)疊加合作伙伴技術(shù)優(yōu)勢(shì)，公司在釩電池領(lǐng)域布局漸深。1）從資源 端來(lái)看，公司背靠控股股東攀鋼集團(tuán)（處我國(guó)攀西地區(qū)、釩鈦資源豐富，擁有攀枝花、白馬 兩大礦區(qū)），粗釩渣等原材料供應(yīng)穩(wěn)定；2021 年 10 月公司正式收購(gòu)西昌釩制品，同年公司 釩產(chǎn)品產(chǎn)能（以 V2O5 計(jì)）提升至 4 萬(wàn)噸/年；2023 年 8 月收購(gòu)陽(yáng)潤(rùn)科技 51%股權(quán)，陽(yáng)潤(rùn)科 技擁有片狀 V2O5 產(chǎn)能 4200 噸/年；截止 2023 年上半年公司釩制品年產(chǎn)能已達(dá) 4.3 萬(wàn)噸。2）從技術(shù)端來(lái)看，公司深度綁定大連融科（全球釩儲(chǔ)能介質(zhì)領(lǐng)跑企業(yè)，自 2019 年達(dá)成合 作關(guān)系），產(chǎn)業(yè)布局延伸至下游電解液環(huán)節(jié)，目前已有 2000m3 /年電解液產(chǎn)能進(jìn)入試生產(chǎn)階 段；另規(guī)劃有 60000m3 /年電解液產(chǎn)能將視行業(yè)發(fā)展情況于 2023-2024 年啟動(dòng)建設(shè)。
5.1.2.河鋼股份：釩電池產(chǎn)業(yè)布局涉及釩礦資源、電解液及電池模組制造
釩產(chǎn)品產(chǎn)能全國(guó)第二，盈利水平高于公司整體業(yè)務(wù)，隨釩電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速，公司釩 產(chǎn)品營(yíng)收有望快速放量。截止 2023 年上半年公司已形成釩產(chǎn)品產(chǎn)能 2.2 萬(wàn)噸/年，位居全國(guó) 第二；已建成 1000 噸/年釩電解液產(chǎn)能，并計(jì)劃于 2025 年前分三期建設(shè) 5 萬(wàn)立/年釩電解液產(chǎn)線和 300MW/年釩電池裝備產(chǎn)線；公司釩電池產(chǎn)業(yè)鏈布局涉及釩礦資源、電解液及電池模 組制造等多個(gè)環(huán)節(jié)。2023H1 公司釩產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)營(yíng)收 6.88 億元，同比略有下降，但盈利水平 維持較好，毛利率約 20.1%，釩產(chǎn)品端盈利能力領(lǐng)先其他各類(lèi)業(yè)務(wù)，未來(lái)隨著釩電池產(chǎn)業(yè)化 進(jìn)程加速，公司釩產(chǎn)品營(yíng)收有望快速放量。
5.1.3.永泰能源：轉(zhuǎn)型儲(chǔ)能、布局全產(chǎn)業(yè)鏈，積極打造第二增長(zhǎng)極
主營(yíng)煤炭電力，布局儲(chǔ)能打造第二增長(zhǎng)極。永泰能源成立于 1992 年，并于 1998 年在 上交所成功上市。公司主營(yíng)煤炭、電力、石化等能源產(chǎn)業(yè)，煤炭產(chǎn)量多年維持在千萬(wàn)噸級(jí)水 平，目前擁有優(yōu)質(zhì)焦煤總產(chǎn)能規(guī)模 1100 萬(wàn)噸/年；燃煤機(jī)組供電煤耗低于全國(guó)平均水平，性 能先進(jìn)。2020-2023 年公司營(yíng)收由 221.44 億元增長(zhǎng)至 355.56 億元，CAGR 達(dá) 26.7%。2022 年公司牽手海德股份正式進(jìn)軍儲(chǔ)能領(lǐng)域，未來(lái)儲(chǔ)能板塊業(yè)務(wù)有望成為公司第二增長(zhǎng)極。
并購(gòu)礦企+購(gòu)買(mǎi)專利等，公司全面加快釩電池全產(chǎn)業(yè)鏈布局。2022 年 9 月，公司（51%） 和海德股份（49%）共同出資成立北京德泰儲(chǔ)能，并將其作為公司釩電池儲(chǔ)能技術(shù)平臺(tái)；2022 年 12 月公司與長(zhǎng)沙理工大學(xué)簽訂技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同，獲得十項(xiàng)電堆材料制備相關(guān)專利，同月公 司以 1.9 億元收購(gòu)匯宏礦業(yè) 65%股份，用以獲取上游優(yōu)質(zhì)釩礦以及高純度釩產(chǎn)品冶煉技術(shù)， 匯宏礦業(yè)一期 3000 噸/年高純五氧化二釩已于 2023 年 6 月底開(kāi)工，預(yù)計(jì) 2024 年下半年投 產(chǎn)；2023 年 6 月，德泰儲(chǔ)能一期 300MW/年釩電池儲(chǔ)能模塊裝配及系統(tǒng)集成產(chǎn)線開(kāi)工，預(yù) 計(jì) 2024 年下半年投產(chǎn)，屆時(shí)將形成一期 300MWh/年釩電池產(chǎn)能。
5.1.4.銀峰新能源：產(chǎn)業(yè)鏈布局完備，電解液產(chǎn)能領(lǐng)先
建有全球最大電解液生產(chǎn)基地，全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)完備。湖南銀峰新能源成立于 2013 年， 是致力于全釩液流電池關(guān)鍵材料及儲(chǔ)能系統(tǒng)的研發(fā)、制造與商業(yè)化應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)。2020 年公司在江西宜春建成全球最大釩電解液生產(chǎn)基地，年產(chǎn)能達(dá) 6.6 萬(wàn)立方米，成功打 通從釩礦冶煉、電解液生產(chǎn)到釩回收的釩資源產(chǎn)業(yè)鏈；2022 年公司引進(jìn)電堆自動(dòng)化生產(chǎn)線， 年產(chǎn)能達(dá) 30MW；2023 年引進(jìn)系統(tǒng)全自動(dòng)化產(chǎn)線。截止目前公司已擁有電解液和電堆材料、 光伏發(fā)電和供電系統(tǒng)等方向共計(jì) 40 項(xiàng)專利，全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)完備。合作客戶優(yōu)質(zhì)廣泛。公司全釩液流電池儲(chǔ)能方案已應(yīng)用于風(fēng)電/光伏發(fā)電、智能電網(wǎng)和 離網(wǎng)供電系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域，合作客戶包括國(guó)家能源投資集團(tuán)、中國(guó)電建集團(tuán)、北京能源集團(tuán)、 上海電氣集團(tuán)等。
5.2.電堆及電池模組企業(yè)
5.2.1.大連融科：全球領(lǐng)先的釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)服務(wù)商
國(guó)內(nèi)最大釩電池全產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)商，背靠大連化物所，技術(shù)雄厚。大連融科成立于 2008 年，背靠中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所，技術(shù)實(shí)力雄厚，目前已在國(guó)內(nèi)擁有三大生產(chǎn)基地， 項(xiàng)目建設(shè)遍布國(guó)內(nèi)外。2022 年 10 月全球最大規(guī)模的全釩液流電池儲(chǔ)能電站——大連 100MW/400MWh 液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站正式并網(wǎng)發(fā)電，其所使用的釩電池即為大連融科所 供。積極布局上游釩資源，2021 年 9 月其關(guān)聯(lián)企業(yè)大連博融（現(xiàn)更名為大連融科儲(chǔ)能集團(tuán) 股份有限公司）與釩鈦股份達(dá)成戰(zhàn)略合作，釩鈦股份將為其優(yōu)先供應(yīng)釩產(chǎn)品。
5.2.2.北京普能：國(guó)內(nèi)最早布局商業(yè)化大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)的釩電池儲(chǔ)能公司
收購(gòu) VRB 實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級(jí)，釩電池各環(huán)節(jié)成本優(yōu)勢(shì)領(lǐng)先。北京普能成立于 2007 年，公 司專注于開(kāi)發(fā)長(zhǎng)時(shí)、長(zhǎng)壽命、本征安全的全釩氧化還原液流電池系統(tǒng)；2009 年收購(gòu)當(dāng)時(shí)全 球最大釩電池公司加拿大 VRB Power，獲得其全部專利技術(shù)及生產(chǎn)設(shè)備，快速實(shí)現(xiàn)技術(shù)升 級(jí)，公司現(xiàn)已在隔膜、電解液、雙極板、電堆等各環(huán)節(jié)形成成本優(yōu)勢(shì)。截至目前，公司已安裝投運(yùn)項(xiàng)目達(dá) 70 多個(gè)、總?cè)萘拷咏?100MWh，已完成和正在開(kāi)發(fā)的國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能項(xiàng)目容量總計(jì) 達(dá) 2GWh。
