全钒液流电池,行业到底怎么样?
魏宁海
2022-07-15 07:51
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上周全钒液流电池涨的比较好,今天来具体了解一下行业和公司的情况,本文章属于普及知识性质,不做具体投资建议和指导操作哦!


1.钒电池在长时储能领域市场空间巨大

截至2021年全球已经有44个国家和经济体正式宣布了碳中和目标一些国家碳中和、碳达峰已经写入政策文件或提出并完成立法。在双碳和传统能源涨价的背景下,各个国家逐渐大力发展可再生能源,但同时可再生能源往往有时效性,也造成电力系统的不稳定性,为减少新能源遗弃率和削峰填谷,配套的储能设施需求日益增加。

 

长时储能国内而言一般将大于 4 小时的储能即可称之为长时储能。长时储能系统是实现双碳目标 的关键之一作为可再生能源的配套建设意义重大可再生能源的占比提升, 使得发电的间歇性对电网的负面影响将逐步增大,电力储存的需求加大,建设长时储能系统的必要性增加长时储能可凭借长周期、大容量特性,在更长时间维度上调节新能源发电波动,在清洁能源过剩时储存避免电网拥堵,负荷高峰时释放增加电力供应。即在电力供应过剩时储存电能,在需要时释放, 以此来缓解供需矛盾,调节供需波动。

 

全球目前已投入运营或已宣布部署的长时储能系统超过 5GW 65GWh,已公示超过 230 个处于不同商业阶段的长时储能项目。长时储能的潜在市场空间将从 2025 年开始大规模增长。2025 年长时储能全球累计装机量将达到 30-40 GW(对 应储能容量约 1TWh),累计投资额约 500 亿美元。2030 年起全球可再生能源渗透率将升至约 60%-70%,长时储能累计装机量将达到 150-400GW(对应储能容量 5-10TWh),累计投资规模将达到 2000-5000 亿美元。到 2040 年,长时储能累计装机量将加速达到 1.5 -2.5 TW ,是目前全球储能系统装机量的 8-15 倍,计投资额将达到 1.5-3 万亿美元将占到全球总用电量的10%

未来液流电池在长时储能领域应用空间巨大液流电池具备高安全稳定性、循环寿命长、扩容性强、可回收环保等优势在长时储能系统领域应用大有可为。其中钒电池是目前商业化较为成熟的液流电池路线,具备示范项目运行多年、产业链逐步成型、全生命周期成本低等优势,液流电池是目前电化学储能中安全性较高的技术路线。与锂电池不同,液流电池的电解液与电堆是相分离的,由于全钒液流电池电解质离子存在于水溶液中,所以不会发生热失控、过热、燃烧和爆炸的情况。同时,钒电池支持频繁充放电,每天可实现充放电数百次,液态的电解液频繁充也不会造成电池容量下降。

 

全钒液流电池在全球已经具有多个多年的示范项目在运行,产业化效果和可靠性验证明显高于铁铬液流电池、锌溴液流电池。2022 2 月,全球最大的 100MW 级全钒液流电池储能调峰电站已经在大连进入了单体模块调试阶段。而且国内钒电池产业链逐步成型全钒液流电池的电解液、隔膜、膜电极等原材料供应链已经初步成型,国产化进程不断加快,已能够支撑起开展百兆瓦级的项目设计与开发,其产业配套更加成熟。目前钒电池全生命周期成本已经低于锂电池,具备大规模商业化应用的条件,未来五年其他液流电池路线的成熟度和成本水平仍难与全钒液流电池相媲美。

 

 

2.钒电池国内产业优势突出

中国钒资源产储量全球第一,产业链完全自主可控相比国内锂资源的匮乏,钒资源国内完全能实现自主可控,中国钒产量全球占比 68%,可完全自给。全球生产钒的国家主要有中国、俄罗斯、南非和巴西。据 USGS 数据,2021 年全球钒产量为 10.7 万金属 吨,其中中国产量 7.3 万吨,占比 68%中国钒矿储量占全球比重为 39%国内钒资源广泛分布于 19 个省市()当下国内钒产业应用有较大优势,国内钢铁行业是优势产业,而金属钒是以钒铁和钒氮合金的形式被添加于钢铁生产中,以提高钢的强度、韧性、延展性和耐热性。含钒的合金钢强度高、韧性大、耐磨性好钢铁行业钒用量约占消耗量的 90%以上所以钒产业跟随钢铁行业发展的比较成熟。

 

政策支持是发展钒电池重要推动力目前液流电池等新型储能得到国家政策的重点支持。国家发改委、国家能源局 2021 7 月发布《关于 加快推动新型储能发展的指导意见》,表示要构筑安全高效、清洁低碳的能源体系,到 2025 年完成新型储能从商业化初期到规模化发展的转变,装机规模达到 30GW 以上,到 2030 年实现新型储能全面市场化发展。保守预计 2026 年我国新型储能累计装机规模达到 48.5GW市场空间巨大。具体到液流电池上,国家能源局 6 29 日发布《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022 年版)》,要求中大型储能电站不得使用三元锂电池、钠硫电池这是直接利好于液流电池的发展,钒电池具备安全性高、循环寿命长、全生命周期成本低以及资源完全自主可控等优点,更容易获得政策的大力支持当下多地政府已经制定钒电池补贴政策,个钒电池示范项目得以建成。

 

国内技术进步有望继续降低钒电池建设成本整个钒电池储能系统主要由电堆、电解液、逆变器、智能控制、储罐、集装 箱、管泵阀传感器几部分构成。其中核心部件就是电堆和电解液,电解液的成分一般为五氧化二钒从价值链来看,电堆和电解液占据钒电池的主要成本,合计占比达到 75%左右其中钒电解液成本约占 40%, 电堆成本约占 35%,其他构件成本占比 25%左右。参考锂电池的降本途径,未来钒电池在大规模量产后成本仍有较大的下行空间。

 

未来技术进步带来的降本空间较大如大连物化所通过减少膜材料使用面积而降低电池成本;20206月,大连物化所储能技术研究部李先锋和张华民团队成功开发出新一代 30 KW 级低成本全钒液流电池电堆。而且其他国产材料替代带动成本下降在离子交换膜方面,目前全球钒电池主要使用美国杜邦公司的 Nafion 全氟磺酸树脂交换膜,这种膜价格昂贵,零售单价近 20000 /平方米。 目前国内的科润、东岳、中科院大化所等都在自主创新开发了更低成本的膜。随着国产离子交换膜的逐步推广,膜等产品仍有较大成本下降空间,后续在其他电堆材料(双极板、碳毡等)也有成本优化空间。

 

3.初装成本较高,钒电池储能行业进入壁垒高,龙头企业更有优势。

目前钒电池储能系统最大的缺点是初装成本较高根据已披露具体投资金额的钒电池项目进行了成本测算,项目总投资成本集中在 3.8-6.0 /Wh;其中,四小时储能系统成本集中在 3.8-4.8 /Wh2-3 小时储能系统成本略高,在 4.65-6 /Wh所以钒电池当下初装成本较高,一般是锂离子电池的 2 倍以上但好在钒电池放电不损伤电池使其有很长的循环寿命目前全钒液流电池充放电循环次数在 10000 次以上,部分可达 20000 次以上。按全生命周期计算成本钒电池的成本在 0.3-0.4 /Wh,已经低于锂电池的成本(0.5 /Wh 左右)所以钒电池全生命周期成本较低,初装成本高,但长期应用成本低

 

钒电池初装成本较高,这一特征使得行业的进入壁垒较高,只有具有强大资金实力和技术优势的大型储能企业能参与其中,排除中小竞争者参与其中,反而使得龙头企业能获得更多市场份额,所以龙头企业更具备行业优势。

 

4.钒电池设备类上市公司稀少,当下是炒作上游资源类企业

UniEnergy Technologies 公司和奥地利 Gildemeister 公司。国内从事钒电池相关业务(合计数、生产、服务等)的企业如图),国内目前相关的上市公司还比较少,资产还有稀缺性,主要上市公司还是集中再上游资源类企业,所以资金炒作的对象还是以上游资源类企业

 

大连融科目前国内钒电池领先的公司,包括大连融科、北京普能等大连融科由大连恒融新能源有限公司和中国科学院大连化学物理研究所共同组建已建成全球领先的全钒液流电池全产业链开发具备完整自主知识产权及高端制造能力。目前已经建立了 300MW/年全钒液流电池储能产业化装备基地。 目前成功实施了多项商业化应用示范项目,拥有专利超过 300 余项。 融科储能提供的服务涵盖全钒液流电池关键材料、电堆、电池模块、KW 至 百 MW 级电池储能系统的供应以及客户定制储能解决方案。

 

北京普能2009 年收购了加拿大 VRB Energy后到已成为一家成长迅速的全球清洁技术创新企业。普能开发出目前世界上高安全、大容量、长时储能和长电池寿命为一体的全钒液流储能电池和解决方案。其在全球已经安装和正在处于开发阶段项目容量达到 500 兆瓦时,安全稳定运行的时 间累计接近 100 万个小时。 2021 年开发出全新第三代 MW 500KW 钒液流电池储能产品,启动 100MW 级大型储能电站项目开发。2019 年交付湖北枣阳 10MW 光储用首期 3MW 及国 内多个 MW 级储能项目。

 

攀钢钒产品产量全球第一公司主营包括钒、钛、电三大板块,其中钒、钛板块是公司战略重点发展业务现在已切入钒电池业务,主要产品包括钒铁、钒氮合金、钛白粉、钛渣等。公司是国内重要的产钒企业,同时是国内五家具有氯化法钛白粉生产能力的企业之一,更是少数具有硫酸法+氯化法钛白粉产品的生产企业

 

河钢:钒产品产能国内第二大, 目前钒电解液已经批量生产 2021 年钒渣产量 19.3 万吨,钒产品业务收入 17 亿元,同比增长 31%。公司拥有钒电解液制造技术的自主知识产权,建成了全钒液流电池储能示范项目,有能力制备杂质含量低、产品稳定性高、生产成本低的高纯高性能全钒液流电池电解液,已开发出 10 余项工艺成熟、具有自主知识产权的适用于 全钒液流电池的高纯钒氧化物制备技术及商用电解液制备技术。目前5KW/20KWh 全钒液流电池储能系统正式投用

 

 

文章部分节选自光大证q《全钒液流电池——安全稳定、寿命长,钒电池长时储能空间广阔》

 

上观点来自魏宁海,执业编号A0150618060002

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