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一、全釩液流電池：降本是當(dāng)前行業(yè)發(fā)展的首要工作
目前全釩液流電池中成本中,43%是電解液，27%是膜，其他零部件合計占比約30%。因此電解液和膜的降本是全釩液流電池降本的重點方向。
01 電解液的降本途徑主要包括①降低單位千瓦時五氧化二釩的用量②減少加工費用③電解液租賃
（1）電解液單位用量的降低取決于配方的研發(fā)。降低五氧化二釩成本的路徑首先是降低單位千瓦時五氧化二釩的用量，理論上儲存1kWh的電能需要5.6kg五氧化二釩，當(dāng)前行業(yè)平均水平，電解液的利用率為70%，即實際上儲存1kWh的電能大約需要8kg五氧化二釩。
（2）規(guī)模效應(yīng)和生產(chǎn)流程縮短能夠降低加工費用。加工費用上，目前全釩液流電池行業(yè)仍然在發(fā)展，規(guī)模仍然較小，若后續(xù)需求擴大帶動產(chǎn)能和產(chǎn)量增加，單kW加工費用將因規(guī)模效應(yīng)減少。此外，如果直接由釩渣/石煤制作電解液，生產(chǎn)流程將會縮短，成本也會因此而下降。
（3）電解液租賃可降低項目初始投資成本。即由租賃公司出資購買電解液，液流電池出資方與租賃公司簽訂租賃合同，向租賃公司支付租金。出資方初始投資的前期投資壓力降低，項目現(xiàn)金流得到優(yōu)化，電解液租賃公司也能夠獲得穩(wěn)定的現(xiàn)金流。該模式已經(jīng)在大連融科和海螺融華的“樅陽海螺水泥6MW36MWh項目”得到首次應(yīng)用。
02 膜成本的降低主要來自于國產(chǎn)替代以及其他品種膜的開發(fā)
目前全球范圍內(nèi)全釩液流電池主要采用的膜是美國Nafion膜，國產(chǎn)替代方面，江蘇科潤的Nempem-11系列膜產(chǎn)品采用全新流延法工藝制造，并加入了阻釩性能好的新型氟樹脂混合配方，產(chǎn)品的彈性模量、斷裂伸長率、電導(dǎo)率等部分技術(shù)指標已經(jīng)優(yōu)于杜邦的Nafion膜，機械強度和含水率也相差無幾。
其他品種膜方面，中科院大連化物所的張華民團隊成功研發(fā)出了一種非氟多孔膜，該膜的化學(xué)（電化學(xué)）性能及機械強度等物理性能都非常優(yōu)異，實際測試效果也優(yōu)于Nafion膜。目前多孔膜的研究重點是平衡其離子選擇性和離子傳導(dǎo)性之間的矛盾，同時提高其穩(wěn)定性并降低成本。
03 如果未來電解液利用率在產(chǎn)業(yè)持續(xù)研發(fā)的過 程中由 70%提升至 80%，電解液材料成本下降 12.5%，規(guī)模化和加工鏈條縮短使得電解 液成本下降 20%，國產(chǎn)替代和新型膜材料研發(fā)應(yīng)用使得膜成本下降 50%，產(chǎn)業(yè)規(guī)模生產(chǎn) 使得其他部件成本均下降 5%，預(yù)計全釩液流電池整體成本的下降空間在 20%以上， 以 3000 元/kWh 作為成本基準，未來整體成本有望下降至約 2357 元/kWh。
二、 釩液流電池是當(dāng)前主流，其他路線尚存技術(shù)難點
01 當(dāng)前液流電池體系內(nèi)商業(yè)化進度靠前的技術(shù)路線分別是全釩液流電池、鐵鉻液流電池以及鋅溴液流電池，全釩液流電池因為在技術(shù)方案上更具有優(yōu)勢起步更快，產(chǎn)品在MW級別、百MW級別示范項目中長時間穩(wěn)定運行，技術(shù)得到充分驗證，因此是目前最有放量潛力的技術(shù)路線。
02 新型液流電池技術(shù)路線尚處于實驗階段，可以分為水系和非水系兩大類，水系液流電池以水為支持電解質(zhì)，非水系則使用有機物作為支持電解質(zhì)。對非水系液流電池的研究主要是利用其高電位，能量密度高的特點；對水系液流電池研究旨在降低原材料成本，提高電池能量密度從而降低電池成本。
盡管液流電池新體系在研究方面取得較大進步，但這些體系目前仍在理論和實驗階段，滿足實際應(yīng)用仍面臨巨大的挑戰(zhàn)。
三、全釩液流電池未來市場規(guī)模
2023年以來，全釩液流電池備案裝機規(guī)模達到1.6GW/6.5GWh。根據(jù)國家能源局數(shù)據(jù)，截至2022年底，我國已投運新型儲能項目裝機規(guī)模為8.7GW，液流電池儲能占比1.6%，因此可以推算得出全釩液流電池已投運規(guī)模為139.2MW，相對比例和絕對規(guī)模都較少。
但今年以來液流電池行業(yè)發(fā)展迅速，根據(jù)GGII儲能數(shù)據(jù)庫，2023年以來液流電池備案及中標項目總數(shù)達1.6GW/6.5GWh，是目前已投運規(guī)模的十倍以上。預(yù)計2025年新增全釩液流電池裝機規(guī)模達到0.53GW，累計裝機規(guī)模1.15GW；到2027年，新增裝機規(guī)模將達到1.07GW，累計裝機規(guī)模約2.99GW。
具體的市場規(guī)模上，因為全釩液流電池的定位是長時配儲，同時配儲時間越長，單位成本更低，因此在計算市場規(guī)模時，假設(shè)全釩液流電池均配儲4小時，對應(yīng)價格為3000元/kWh。
在《Research and analysis of performance improvement of vanadium redox flow battery in micro grid: A technology review》（Zebo Huang, Anle Mu）論文認為全釩液流電池單位成本在2018/2025年/2030年分別為500/300/250美元/kWh，2025年至2030年預(yù)計累計降幅16.7%?？紤]到目前的行業(yè)發(fā)展趨勢，預(yù)計我國全釩液流電池未來若干年的成本會逐年以個位數(shù)降幅下降。
在以上假設(shè)下，預(yù)測2025年全釩液流電池市場規(guī)模將達到58.1億元，2027年將達到109.3億元，2023E-27E復(fù)合增長率為55.51%。
四、相關(guān)公司
01 上游原材料企業(yè)積極布局電解液環(huán)節(jié)
原材料環(huán)節(jié)產(chǎn)能位居前列的是釩鈦股份與河鋼股份，釩年產(chǎn)能分別為4萬噸/年和2.2萬噸/年，兩者合計占據(jù)國內(nèi)近一半的釩產(chǎn)品市場份額。釩鈦股份對釩電池的態(tài)度較為積極，與大連融科簽訂了《戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，目前正在開展釩電解液研發(fā)項目，自身也有一定的技術(shù)積累；河鋼股份也成功研發(fā)了釩電池電解液產(chǎn)品。安寧股份直接銷售釩鈦鐵精礦，但在釩電解液制備方面也有一定技術(shù)儲備。
非釩行業(yè)的部分公司的釩礦資源以及釩電池產(chǎn)業(yè)鏈也表現(xiàn)積極，中核鈦白與電堆廠商四川偉力得進行合作，尋求釩礦資源并準備后續(xù)電解液產(chǎn)線建設(shè)；煤炭公司永泰能源對各產(chǎn)業(yè)鏈均進行布局，包括釩礦、電解液以及電堆產(chǎn)線，項目正在建設(shè)之中。
02 中游企業(yè)普遍歷史較長，經(jīng)驗豐富
中游電堆制造與系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)的企業(yè)絕大部分成立時間在10年以上，有一定的研發(fā)積累，技術(shù)經(jīng)驗豐富。發(fā)展路線上，大連融科由大連融科儲能集團和中科院大連物化所共同組建，技術(shù)主要來源于科研院所的技術(shù)轉(zhuǎn)化。
北京普能于2007年成立，2009年收購加拿大VRB，并在全球范圍內(nèi)安裝投運數(shù)十個項目。國網(wǎng)英大、上海電氣、湖南銀峰、四川偉力得等廠商均多年深耕，同時也有項目成功落地。
03 下游企業(yè)主要為電網(wǎng)和發(fā)電企業(yè)
目前釩電池產(chǎn)業(yè)鏈下游應(yīng)用的投資主體主要是電網(wǎng)以及發(fā)電企業(yè)，包括大唐電力、國投電力、中廣核電力、國家能源集團、華電國際等，主要原因是當(dāng)前全釩液流電池初始投資成本較高，行業(yè)整體又由新能源發(fā)電側(cè)強制配儲要求推進，而電網(wǎng)和大型電力企業(yè)有足夠財力和動機進行應(yīng)用。
