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储能百家争鸣,钒电池是昙花一现还是细水长流?

作者:中国储能网新闻中心 来源:香港财华社 发布时间:2022-09-27 浏览:

中国储能网讯:双碳背景下,新能源是长期赛道。而在一些细分领域,目前依旧处于群雄逐鹿的状态,谁将最终胜出依旧是未知数,这其中就包括储能赛道。

按照能量储存方式,储能可分为物理储能、化学储能、电磁储能三类。其中物理储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等;化学储能主要包括铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池、液流电池等;电磁储能主要包括超级电容器储能、超导储能。

自7月以来,化学储能中的钒电池可谓大起大落,同花顺行情数据显示,钒电池指数目前已跌回起始点。

钒电池的“生命力”几何呢?会细水长流吗?

要解答这些问题,一个核心的点是看钒电池的可替代性强弱,还是要从其应用场景说起。

01 钒电池受宠的原因

所谓钒电池,其全称为全钒氧化还原液流电池,与锌基液流电池、铁铬液流电池等同属于液流电池的种类之一。钒电池目前最大的用武之地是储能领域,暂不涉及动力电池。

钒电池的崛起缘由为何?

首先,也是最重要的,还是因为“安全”二字,其实在储能领域,起初用的是三元锂离子电池、钠硫电池,但是事故频发,实在是伤不起,只能找替代品,钒电池这才以“后补军”的角色的入局。

这一点也可以从国家政策层面得到印证。

2022年6月29日,国家能源局发布《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022年版)(征求意见稿)》,明确将三元锂离子电池、钠硫电池从中大型电化学储能方案中剔除。

建造大型的化学电池储电站,考虑的首要因素变成了安全,能量密度以及成本都是都是次要因素。

安全隐患的背后是电池的“热管理”环节经常出现问题。

钒电池、钠离子电池巧好在“热管理”方面是强项,于是乎很快被市场盯上。

钒电池在电化学反应过程中将电解液与电堆进行外置,克服了固体储能锂电池原有的热失控、循环寿命等短板缺陷,排除了安全隐患问题。

其二,性能吻合储能场景。

对于储能场景来说,钒电池电解液外置、功率与容量分开的特点,方便后期通过改变原有的电解液体积和浓度等,达到储能容量空间扩容的目的。

钒电池的优势主要体现在:

长寿命:全钒液流电池中电极不参与反应,同时反应过程不涉及相变,循环寿命可达20000次,且生命周期中容量衰减后可完全恢复;

灵活性:全钒液流电池功率单元与能量单元相互独立,可根据不同应用场景灵活设计系统功率与储能时长,储能时长越长则全钒液流电池的单位投资成本越低;

成本:对于固定功率的全钒液流电池储能系统,储能时长越长则功率单元的单位投资成本越低,进而整体系统的单位投资成本越低,这是锂电池望尘莫及的。

单位投资成本随储能时长走势图(来源:LDES)如下所示:

绿色环保:全钒液流电池在运行过程中不涉及污染与排放,且电解液可循环利用,是一种绿色环保的储能形式。全钒液流电池中钒元素以离子形式存在于酸性水系溶液中,而不是以钒的氧化物形式存在,有一定的腐蚀性但无毒性,且工作过程中封闭运行,对环境与人体基本不会产生危害。

其三,上游原材料供给充足。

中国为钒生产与消费大国,钒资源自主可控,这是国内发展钒电池得天独厚的优势。

根据USGS的估算,2021年底中国钒储量规模约为950万吨(本段均以钒金属当量计),在全球储量中的占比约为40%,而从产量来看,2021年中国钒产量达到7.3万吨,在全球产量中的占比接近2/3。

因此无论是从储量还是产能的角度出发,我国对钒资源均有较强的掌控能力。相较而言,2021年国内锂资源的全球储量占比仅为7%,产量占比不到15%,锂电产业链对海外矿产资源的依赖较强。

02钒电池的隐忧

当然,钒电池并不是尽善尽美的,也存有瑕疵。

钒电池最大的拦路虎,在于初始成本很高,这一点与钠电池相似,还得靠“规模化”来化解,靠时间,要等得起。

尽管钒电池的单位投资成本随储能时长会摊薄,但其初始成本却很高,大概是锂电池的2倍以上,这也成为制约其发展的一大痛点。

万事开头难,居高不下的初始成本将一些想要入局新手拒之门外了,主要原因还在于目前产业链不够完善,缺少规模化生产带来的红利。

钒电池的产业链概括起来如下:

上游资源:当前钒资源供需两端均主要来自钢铁行业;

中游制造集成:全钒液流电池储能系统主要包括功率单元(电堆)与能量单元(电解液)两大部分,当前产业链生态处于初步建立的状态;

下游应用:主要应用场景为大规模电网侧/发电侧项目。

上游原材料端虽然供给充足,但中游处于起步状态,主要还是参与者较少的原因,离规模化阶段仍然有巨大距离。

03 行业现状与未来发展空间

在海外,全球最大的“锂离子电池+全钒液流电池”联合储能项目在英国牛津正式投运,旨在满足多种储能需求;

在国内,完全采用钒电池的大连全钒液流电池储能电站完成调试,即将在8月份投产运行。

还有一批项目已经开工建设:

9月20日,25万千瓦/100万千瓦时全钒液流电池储能+100万千瓦市场化并网光伏发电项目在伊犁哈萨克自治州察布查尔锡伯自治县开工建设。

该项目是新疆首个新增政策性开发性金融工具(基金)支持的项目,总投资58亿元。

9月16日,和达能源0.5MW/2MWh全钒液流电池储能系统在杭州医药港和享科技中心园区内正式动工。

该项目总投资约925万元,由国网(杭州)综合能源服务有限公司承建,计划于2022年9月底实现并网试运行。

7月12日,投资10亿元的500兆瓦储能钒电池系统集成项目在通榆县开工建设。

有的上市公司嗅到这一红利,“蠢蠢欲动”:

比如,近期龙佰集团在投资者互动平台透露了钒电池布局最新进展,“公司电池材料研究所目前正在进行钒电池技术研发,储备相关技术,未来公司将根据钒电池市场情况,积极推动钒电池材料产业化。”

据悉,今年下半年以来,龙佰利用自身钒矿资源和钛白粉产业优势,已在钒电池领域悄然布局。

永泰能源(600157.SH)与海德股份(000567.SZ)拟共同出资设立北京德泰储能科技有限公司,并以此公司来收购汇友集团持有的钒矿资源公司汇宏矿业65%股权。

永泰能源称,本次收购是为了进一步落实公司向储能行业转型发展规划,获取优质钒矿资源以及提升高纯钒冶炼技术,加快公司在储能材料资源整合、提纯冶炼、储能新材料、电解液加工等全钒液流电池储能领域的全产业链发展。

市场空间方面,据能源局发布的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》显示,到2025年,实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变,钒电池渗透率达到20%。

当前,无论是海内还是海外,液流电池的渗透率仅为1%左右,无疑仍具备较大的想象空间。

据国海化工测算,至2026年钒电池新增装机规模将达4.93GW,累计规模达10.24GW;

据浙商证券测算:2025年中国钒液流电池储能新增 14.2GWh,装机功率 3.5GW,渗透率 20%,对应市场规模 297 亿元。

04 掘金机遇,相关概念股梳理

产业层面方兴未艾,对资本市场的相关概念股推波助澜。

二级市场层面,相关概念股有哪些?

钒钛股份(000629.SZ):公司原名为攀钢钒钛,为体现跨界的决心,9月8日证券简称正式变更为钒钛股份。

公司是现主营业务由钒制品、钛制品和电力三大模块构成,钒制品占据公司业绩的核心,已掌握钠化提钒、钙化提钒等核心技术,凭借4.26万吨/年的钒制品产能,市占率居全球第一。

就在更名前一天,公司抛出了22.8亿元的定增预案,拟募资投建项目包括五氧化二钒提质升级改造、钒电池电解液产业化制备及应用研发等涉及钒电池产业链上下游的项目。

钒钛股份拥有全球最大的钒产品产能,产能折4万吨五氧化二钒/年,原料优势显著。

西子洁能(002534.SZ):全资子公司浙江国新持有杭州德海艾科能源科技有限公司15%股权,德海艾科在浙江杭州已建成集材料、化学、电气及机械环节的研发基地、自动化组装生产线和液流电池综合测试平台,全钒液流电池产能约 10MWh/年。

公司9月15日在投资者平台表示,德清基地在正常建设过程中,崇贤全钒液流电池储能项目在调试过程中。

山东海化(000822.SZ):近期拟与液流储能科技有限公司合资设立山东液流海材料科技有限公司,注册资本为3000万元,液流储能认缴出资1950万元,占其总股本的65%;山东海化认缴出资1050万元,占其总股本的35%。

这家液流储能公司有钒电池技术背景,有第三代液流电池技术和钒电解液、铁铬电解液技术以及相应的迭代研发能力,目前已有成熟的液流储能电堆和电解液产品对外销售。

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关键字:液流电池

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