中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：釩電池儲(chǔ)能的最大優(yōu)勢(shì)是安全性，但面臨國內(nèi)釩資源供應(yīng)不足和其它新技術(shù)的挑戰(zhàn)
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文 | 劉丁
編輯 | 馬克
近日，釩電池概念帶動(dòng)若干股票大幅波動(dòng)。尤其是釩資源龍頭企業(yè)攀鋼集團(tuán)釩鈦資源股份有限公司（000629.SZ，下稱攀鋼釩鈦），其股價(jià)自6月29日以來接近翻倍。
“熱度近期提升了很多，不僅表現(xiàn)在產(chǎn)品銷售方面，投資方面也特別活躍，不停有投資者來討論融資的可能性”，北京普能世紀(jì)科技有限公司（下稱普能）亞太區(qū)銷售經(jīng)理匡楨仁對(duì)《財(cái)經(jīng)十一人》說。
普能是國內(nèi)釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)模塊化產(chǎn)品提供商，成立于2007年，目前在全球12個(gè)國家和地區(qū)安裝投運(yùn)了70多個(gè)釩電池儲(chǔ)能項(xiàng)目。
7月27日，國家能源局電力司司長(zhǎng)何洋在國新辦舉行的新聞發(fā)布會(huì)上說，鋰離子電池、液流電池（釩電池）、壓縮空氣等多種新型儲(chǔ)能技術(shù)路線的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程在顯著提速，下一步，國家能源局將繼續(xù)推動(dòng)新型儲(chǔ)能的試點(diǎn)和示范。
釩電池要火了起來嗎？近來的熱度究竟是真趨勢(shì)還是假風(fēng)口？釩電池有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？
釩電池和鋰電池的競(jìng)爭(zhēng)
相比于傳統(tǒng)的抽水儲(chǔ)能和熔融鹽儲(chǔ)能，包括鋰離子電池、鉛蓄電池、鈉硫電池、壓縮空氣、液流電池（目前主要是釩電池）、超級(jí)電容和飛輪儲(chǔ)能在內(nèi)的儲(chǔ)能方式被稱之為新型儲(chǔ)能。
新型儲(chǔ)能剛剛興起。根據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，截止2021年底，中國新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)占整體儲(chǔ)能裝機(jī)的比例為12.5%。
“新型儲(chǔ)能市場(chǎng)潛力很大，并且剛剛興起，還沒有哪種技術(shù)路線能獨(dú)霸天下，實(shí)際上是多種技術(shù)路線爭(zhēng)鳴的態(tài)勢(shì)”， 廈門大學(xué)中國能源政策研究院院長(zhǎng)林伯強(qiáng)對(duì)《財(cái)經(jīng)十一人》說。
目前，鋰電池暫時(shí)領(lǐng)先。
根據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，截至2021年底，鋰電池占中國新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模的89.6%，釩電池占0.9%。原因是在新能源車應(yīng)用的帶動(dòng)下，鋰電池更便宜、技術(shù)更成熟。
根據(jù)光大證券統(tǒng)計(jì)，2022年初，鋰電池儲(chǔ)能項(xiàng)目的成本約為1.8元/Wh；而根據(jù)普能科技的數(shù)據(jù)，目前釩電池的成本約為3元/Wh，規(guī)模大的項(xiàng)目能夠?qū)⒊杀纠偷?.5元/Wh。
但鋰電池的弱點(diǎn)是安全性不足。
根據(jù)光大證券的統(tǒng)計(jì)，從2011年到2022年4月，全球總計(jì)發(fā)生的34起儲(chǔ)能電站爆炸事件中，有32起是鋰電池。
北碳優(yōu)能（北京）科技有限公司創(chuàng)始人齊明鑫向《財(cái)經(jīng)十一人》介紹說，他們?cè)龅侥承┛蛻?，原?jì)劃在全國各地的大型停車場(chǎng)投資建設(shè)鋰電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，但因?yàn)殇囯姵氐陌踩詥栴}，無法獲得當(dāng)?shù)叵啦块T批準(zhǔn)。
2022年6月29日，國家能源局發(fā)布《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求（2022版）（征求意見稿）》，第2章12條提出：“中大型化學(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；選用梯次利用電池時(shí)，應(yīng)進(jìn)行一致性篩選并結(jié)合溯源數(shù)據(jù)進(jìn)行安全評(píng)估”。
占據(jù)較大市場(chǎng)份額的鋰電池儲(chǔ)能遭到政策否定，意味著釩電池的機(jī)會(huì)增加，釩電池的市場(chǎng)熱度隨之提升。
與鋰電池相比，釩電池更安全。
釩電池全稱是全釩氧化還原液流電池。其原理是利用釩氧化物與電極接觸發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，使化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。釩離子電解液含有化學(xué)能，釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)將其儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐內(nèi)，利用外接的泵，將電解液從儲(chǔ)罐壓入電池堆體內(nèi)，使得電解液平行流過電極表面并發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而完成釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電或放電。
首先，釩電池所需要用到的釩氧化物可以存在于水溶液中，這樣就不容易發(fā)生熱失控、燃燒和爆炸；但鋰化學(xué)活性好，在水里不穩(wěn)定，只能存在于有機(jī)物電解液中，易燃易爆；
第二，釩電池的電解液與電堆分離，因此不會(huì)出現(xiàn)類似鋰電池因內(nèi)部短路而發(fā)生自燃的現(xiàn)象；
第三，應(yīng)對(duì)中大型儲(chǔ)能需求的時(shí)候，釩電池系統(tǒng)只需要增加電解液的體積，安全可控；但鋰電池需要增加單體電池的數(shù)量，而數(shù)量越大發(fā)生事故的概率越大，并且，大量的鋰電池集中存放也更容易出現(xiàn)危險(xiǎn)。
釩資源供應(yīng)和新技術(shù)挑戰(zhàn)
但如果釩電池大量應(yīng)用，國內(nèi)五氧化二釩的供應(yīng)將出現(xiàn)緊張。
根據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，截至2021年底，中國新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模約為4GW。
國家發(fā)改委、國家能源局在2021年7月23日發(fā)布的《關(guān)于加快新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》中提出，到2025年，新型儲(chǔ)能要完成從商業(yè)化初期到規(guī)模化發(fā)展的轉(zhuǎn)變，累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到30GW以上。
申銀萬國據(jù)此預(yù)測(cè)：2022年到2025年，中國新型儲(chǔ)能年新增裝機(jī)量的同比增速將分別達(dá)到69%、69%、64%、64%；浙商證券認(rèn)為同比增速可達(dá)到123%、80%、40%、44%。2025年中國新型儲(chǔ)能年裝機(jī)量中，釩電池儲(chǔ)能的占比可達(dá)到15%到20%。
基于這樣的預(yù)測(cè)，申銀萬國、光大證券、浙商證券認(rèn)為：2025年前后，中國釩電池儲(chǔ)能年度新增裝機(jī)量將達(dá)到2.13GW-3.5GW。
釩電池的關(guān)鍵材料是制作電解液所需的五氧化二釩，匡楨仁介紹說，目前釩電池40%-50%的成本來自電解液。根據(jù)光大證券和普能科技的數(shù)據(jù)，1GW釩電池需要3.92萬噸五氧化二釩，市場(chǎng)對(duì)五氧化二釩的需求將快速增加。
五氧化二釩的供應(yīng)是否能及時(shí)跟上呢？
百川盈孚的數(shù)據(jù)顯示，中國2021年五氧化二釩產(chǎn)量為13.6萬噸。光大證券指出，中國每年產(chǎn)出的釩，90%以上用于鋼鐵行業(yè)，用于提高鋼材的性能，這部分需求不會(huì)減少。
而在短期內(nèi)提升五氧化二釩產(chǎn)量并不容易。
美國地質(zhì)調(diào)查局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，全球釩資源靜態(tài)可開采年限約224年，與鋰資源214年的可開采年限相當(dāng)。釩資源主要分布在中國、俄羅斯，南非和澳大利亞，截至2021年底，中國釩礦儲(chǔ)量為950萬噸，占全球40%。
釩雖然在地殼里儲(chǔ)量高，但獨(dú)立釩礦較少見，大部分是與其他礦物形成共生礦或者復(fù)合礦。中國釩資源有52%蘊(yùn)含在釩鈦磁鐵礦中，另有48%蘊(yùn)含在含釩石煤中。
五氧化二釩的初始來源是釩鈦磁鐵礦，主要用于冶煉鋼鐵，冶煉之后會(huì)產(chǎn)生釩鋼渣，從釩鋼渣中又可提煉五氧化二釩。由于鋼渣提釩技術(shù)成熟，每噸五氧化二釩的提取成本在7萬-10萬元，因此中國86.9%的釩是從釩鋼渣中提煉。
但鋼渣提釩受制于釩鋼產(chǎn)量，因此五氧化二釩的產(chǎn)量增加不大。根據(jù)申銀萬國數(shù)據(jù)，2019年到2021年，國內(nèi)釩鋼渣冶煉提釩的供應(yīng)量分別為11.25萬噸、11.46萬噸、12.35萬噸。
同時(shí)由于環(huán)境污染和危害健康等問題，中國自2018年起禁止釩渣進(jìn)口。
那么，市場(chǎng)需求會(huì)刺激生產(chǎn)方直接從釩鈦磁鐵礦中提煉釩嗎？
龍佰集團(tuán)股份有限公司于7月12日公告：計(jì)劃建設(shè)年產(chǎn)能3萬噸的五氧化二釩項(xiàng)目，該項(xiàng)目就是利用濕法從釩鈦磁鐵礦直接提取釩，且回收率高于釩鋼渣提釩。這個(gè)項(xiàng)目建成后能顯著增加市場(chǎng)供應(yīng)，但其建設(shè)需要31個(gè)月，2025年才能建成投產(chǎn)。
五氧化二釩也可以從石煤中提取，這是一種含碳少、熱值低的劣質(zhì)無煙煤，也是一種低品位多金屬共生礦。中國石煤中的五氧化二釩含量大多數(shù)在0.8%以下。
石煤提釩會(huì)產(chǎn)生氯化氫、二氧化硫，環(huán)保處理壓力大，綜合成本較高，環(huán)保部門對(duì)此也嚴(yán)格限制。根據(jù)浙商證券的數(shù)據(jù)，中國石煤礦石產(chǎn)量從2009年的140萬噸下降到2015年的30萬噸，隨著市場(chǎng)需求回升，部分大型企業(yè)取得技術(shù)突破，石煤礦石產(chǎn)量又逐步回升到2018年的100萬噸左右。
但石煤提釩在短期內(nèi)很難改變國內(nèi)五氧化二釩的供應(yīng)格局，因?yàn)槭禾徕C的建設(shè)周期和釩鈦磁鐵礦提釩相當(dāng)。
西部礦業(yè)2019年年中開始在甘肅省肅北縣建設(shè)國內(nèi)首條綠色石煤提釩環(huán)保生產(chǎn)線，并利用石煤提釩的余熱發(fā)電。該項(xiàng)目在2020年完成一期建設(shè)，2022年4月完成二期建設(shè)并投產(chǎn)，可年產(chǎn)2000噸偏釩酸銨，這是制備五氧化二釩的重要原料。
石煤提釩目前的產(chǎn)量很低。根據(jù)申萬宏源數(shù)據(jù)，2021年中國石煤提取的五氧化二釩產(chǎn)量?jī)H為1.25萬噸，而釩鋼渣提取的五氧化二釩產(chǎn)量為12.35萬噸。
綜上所述，五氧化二釩的供應(yīng)緊張或許要到2025年才能緩解。這意味著釩資源的價(jià)格將上漲，釩電池儲(chǔ)能的成本也會(huì)上升。
匡楨仁向《財(cái)經(jīng)十一人》介紹，今年五氧化二釩價(jià)格大漲，這是對(duì)釩電池儲(chǔ)能影響最大的因素。
萬得數(shù)據(jù)顯示，四川地區(qū)五氧化二釩每噸價(jià)格從2020年四季度的8萬元左右，上漲到2022年4月的14萬元左右，目前仍在10萬元左右的高位。
另外，釩電池也面臨新技術(shù)的挑戰(zhàn)。比如，鐵鉻液流電池，其原理與釩電池類似，也是將電解質(zhì)溶液?jiǎn)为?dú)存放在儲(chǔ)罐中，用泵將電解液壓入電堆進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，再循環(huán)回到儲(chǔ)罐。不同之處是，其利用的是鐵、鉻資源，成本更低。但鐵鉻液流電池能量密度低于釩電池，其技術(shù)成熟度和商業(yè)化進(jìn)度也不如釩電池。
“市場(chǎng)對(duì)于新型儲(chǔ)能的需求很強(qiáng)烈。”北碳優(yōu)能（北京）科技有限公司創(chuàng)始人齊明鑫對(duì)《財(cái)經(jīng)十一人》說。齊明鑫投資了水系鋅錳電池儲(chǔ)能技術(shù)，并在努力推廣。據(jù)他介紹，客戶即便是對(duì)這種新型電池也表現(xiàn)出了濃厚興趣，并陸續(xù)給予示范項(xiàng)目的訂單。
