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文章泉源：尊龙凯时咨询整理 作者：尊龙凯时咨询整理 阅读量：353 宣布时间：2023-05-24
第一章 行业概况
钒电池（Vanadium Redox Battery，缩写为VRB），全称为全钒氧化还原液流电池，是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。钒电池可以作为大容量储能电站的电池，其事情原理如下：钒电池将具有差别价态的钒离子溶液划分作为正极和负极的活性物质，划分贮保存各自的电解液储罐中。在对电池举行充、放电实验时，电解液通过泵的作用，由外部贮液罐划分循环流经电池的正极室和负极室，并在电极外貌爆发氧化和还原反应，实现对电池的充放电。
长时储能现在仍处于初期的研发树模阶段，多种解决计划中，抽水蓄能的建设规模较大。抽水蓄能电站具有手艺成熟、效率高和本钱低等优势，成为全球储能容量最大的解决计划。但抽水蓄能最大的限制是园地限制、建设时间长以及情形问题。
从恒久来看，电化学储能由于动力电池工业推动，不受地理情形的制约，处于较量有利的竞争职位。在电化学储能方面，现在锂离子电池、钠硫电池、钠离子电池、液流电池等均具备较大应用潜力；而全钒液流电池因寿命长、易扩容等特点，在长时储能辖档挽域应用大有可为。
Guidehouse Insights于2022年二季度宣布的《Vanadium Redox Flow Batteries: Identifyting Market Opportunities and Enablers》报告显示，2022-2031年钒电池年装机量有望坚持41%的复合增添率，预计2031年全球钒电池年装机量将抵达32.8GWh；其中，2031年亚太地区(主要为中国)年装机量将抵达约14.5GWh，北美地区将抵达5.8GWh，西欧地区将抵达9.3GWh。
在钒储量上，全球钒储量集中在中国、澳洲、俄罗斯和南非，中国资源储量全球第一。据USGS统计，阻止2021年底，全球钒金属储量6300万吨，其中已认定切合目今采掘和生产要求的钒矿金属钒储量凌驾2400万吨，全球99%以上的钒矿储量集中在中国、澳大利亚、俄罗斯和南非四国；其中，中国钒矿储量约为950万吨，占天下钒资源储量的39%，位居天下第一；澳大利亚、俄罗斯、南非占比划分为25%、21%和15%。
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%；俄罗斯、南非和巴西钒产量划分为1.9万吨、0.9万吨和0.7万吨，占比划分为18%、8%和6%。
第二章 工业链和商业模式
2.1 工业链
钒电池工业链包括上游、中游、下游三个部分，涉及多个行业。
上游：钒质料供应、电堆质料加工，主要原质料包括五氧化二钒、硫酸、碳质料、聚合物质料等，以及种种辅材，涉及基础化工、钢铁冶炼、有色金属等工业，其中钒矿及其加工业处于焦点职位，是电解液质料五氧化二钒的泉源。
中游：电堆装配、控制系统、其他装备和附件等，其中电堆装配和控制系统的手艺壁垒最高，涉及种种耗材和元器件。
下游：终端应用市场，主要为种种储能用户，包括发电侧、电网侧、用电侧。
我国的钒电池研究和工业化天下领先，手艺层面已经完整，但工业链尚未健全，需求尚未翻开，产能正在蓄力生长，规模效应尚未展现。钒电池工业链重漂后较高，其中焦点环节是质料端和装备端，质料端主要包括电解液质料和电堆质料，装备端主要包括整机装配和控制系统。
上游
钒电池上游主要是电解液和电堆的原质料，其中钒电池的电解液质料焦点是钒化合物。电解液制造分为两个办法，首先是焦点前驱体钒化学品的生产，拥有相关手艺和量产能力的基本为大型钒提炼及加工企业；此后是将前驱体转化为电解液，现在掌握钒电解液制造的全球龙头企业是大连博融新质料公司，全球市场占有率80%以上。
关于钒电池而言，电解液中杂质元素含量会对电池事情电压、现实容量及循环性能等爆发主要影响，只管差别厂商产出的钒质料属于同质化产品，但在产品纯度和本钱上保存较大差别，因此具有恒久手艺积累和规模优势的大型生产厂商更有竞争力，并且随着环保要求的日益趋严和产品质量要求的一直提升，马太效应可能会越发显著。
目今钒电池还没有大规模应用，因此几家代表性企业主要依赖自研自产或外协加工的方法生产电极质料，以供自用。由于电堆质料中的电极、双极板、隔膜等质料与氢燃料电池的响应构件险些相同，因此现在从事氢燃料电堆质料研发和生产的企业，未来较容易转型成为钒电池的电堆质料供货商，应予以重点关注。
中游
钒电池中游主要涉及电解液、电堆的制备与电池的制造。电解液价值量占比40%-80%，由钒供应商举行匹配；电堆占比次高，其中离子交流膜占电堆本钱的30%-40%。
海内钒电池装备企业大致有两类：一类是科研院所自研手艺转化的首创企业，多为校企相助模式，以大连融科为代表；另一类是通过吸收合并或控股方法，获得响应手艺，再优化升级加入竞争，以北京普能为代表。主要企业：武汉南瑞、上海电气、四川伟力得、上海神力科技等，各自拥有焦点手艺，普遍研发时间凌驾10年。
外洋的全钒液流电池相关企业大都规模较小，主要漫衍在日本、北美和欧洲。
控制系统的硬件装置是电力电子行业的基本元件，相关工业较成熟。目今钒电池尚未大规模应用，因此专门提供钒电池控制系统的企业较少，主要由相关企业自研自用或外协加工生产。未来一旦市场需求放量，可能会有更多的电控企业转型入场，因此关于主要从事储能电控手艺研发而尚未涉足钒电池的企业，未来较容易转型，为钒电池的控制系统提供解决计划效劳，应予以关注，例如固德威。
下游
钒电池下游主要是终端应用市场，主要为种种储能用户，包括发电侧、电网侧、用电侧。
2.2 商业模式
钒电池是现在商业化较为成熟的液流电池蹊径，具备树模项目运行多年、工业链逐步成型、全生命周期本钱低等优势，预计在长时储能系统的应用空间普遍。主要原由于：
多个树模项目清静运营：全钒液流电池在全球已经具有多个多年的树模项目在运行，工业化效果和可靠性验证显着高于铁铬液流电池、锌溴液流电池。
全工业链逐步成型：全钒液流电池的电解液、隔膜、膜电极等原质料供应链已经起源成型，国产化历程一直加速，已能够支持起开展百兆瓦级的项目设计与开发，其工业配套越发成熟。
全生命周期本钱优势：钒电池全生命周期本钱已经低于锂电池，具备大规模商业化应用的条件。
钒电池作为商业化较为成熟的液流电池，在储能领域大有可为，尤其是长时储能领域。随着储能清静性要求升级和储能时长的增添，基于钒电池的高清静性和随储能时长增添边际本钱增添较小的特点，钒电池装机有望进入加速增添阶段。
现在共享储能模式正在兴起，它是由第三方投资建设的集中式大型自力储能电站，除了知足自身电站需求外，也为其它新能源电站提供效劳。共享储能的模式将疏散的电源侧、电网侧、用户侧储能资源举行整合，并交由电网举行统一协调，降低了新能源电站的弃电量，并加入电力辅助效劳市场，提高了储能资源使用率和电网系统的调理能力，也增进了储能形成自力的辅助效劳提供商的身份。
近年来，从国家到地方均出台了一系列政策支持共享储能模式的探索生长，在赔偿审核方面给予共享储能新能源发电项目优先思量，勉励共享储能模式的推广。现在共享储能模式的主要盈利方法有调峰效劳赔偿、峰谷价差套利(加入电力现货市场生意)、容量租赁、容量赔偿等。该行以100MW/200MWh山东储能电站为例，预计可实现累计收益为4831万元/年(租赁电量50%)。共享储能模式有望成为目今自力储能电站盈利的可行计划。
第三章 行业生长驱动因素
（1）政策驱动力
现有的钒电池项目大都是地方政府推动的树模项目，少部分为企业自主建设项目。钒电池全生命周期本钱已经低于锂电池，但初始建设本钱过高，导致企业的投资动力不强，后续或仍需要政府层面举行推动，制订可有用执行的价钱赔偿机制和长时储能工业政策。
由于海内主要钒产量泉源于钒钛磁铁矿炼钢生产历程中的钒渣，因此，允许响应钢铁公司扩大产能也是增添钒资源泉源的方法之一。同时，也可以出台支持 钒资源开发的政策，加大对海内钒资源的开发力度。
（2）手艺驱动力
手艺推动电堆本钱一连下降 。锂电池本钱在商业化应用以后本钱下降迅速，参考锂电池的降本途径，可以预见钒电池在大规模量产后本钱仍有较大的下行空间。
钒电池现在仍处于商业化初期，手艺前进带来的降本空间较大。如大连物化所通过镌汰膜质料使用面积而降低电池本钱；2020年6月，大连物化所储能手艺研酒獒先锋和张华民团队乐成开发出新一代30 KW级低本钱全钒液流电池电堆。该电堆接纳自主研发的可焊接多孔离子传导膜（本钱<100元/m2）。相关于古板的电池组装手艺，膜质料使用面积镌汰 30%，电堆总本钱降低了40%。
（3）本钱驱动力
国产质料替换发动本钱下降。在离子交流膜方面，现在全球钒电池主要使用美国杜邦公司的Nafion全氟磺酸树脂交流膜，作为全钒氧化还原液流电池的标准隔膜，其在电解液中的稳固性高，但价钱腾贵。
现在，海内的科润、东岳、中科院大化所，外洋的戈尔等都在自主立异开发了更低本钱的膜。随着国产离子交流膜的逐步推广，膜等产品仍有较大本钱下降 空间，预计后续在其他电堆质料（双极板、碳毡等）也有本钱优化空间。
第四章 行业竞争情形
4.1 竞争剖析 - SWOT
优势
（1）与其他储能电池相比，全矾液流电池电池容量与输出功率相对自力，这取决于钒电解液溶剂与电解质浓度，输出功率取决于电堆大��；其次钒电池的电池寿命很长，同时清静性较量高；除此之外，钒电池快充性能较量好，可镌汰容量损失；最后是钒电池易接纳和重复使用。
（2）在供应方面，2021 年中国钒产品储量、产量占比均居全球第一，较之锂产品主要依赖入口来说，优势重大。
劣势
钒电池现在主要保存两个手艺上的问题，第一个问题是钒电池生产历程中易析出五氧化二钒沉淀，沉淀物可能恶化电堆性能，因此电堆在长时间运行历程中电解液温度就会很容易凌驾45摄氏度。
第二个问题就是石墨极板会被正极液刻蚀，正常情形下石墨板可以使用两年，可是如若操作不当，可能一次就会完全刻蚀，电堆只能报废。并且正常情形下每隔两个月也需要专业人士举行一次维护，维护频率较高，花钱也艰辛。
机缘
“双碳”配景下，与清洁能源匹配的储能行业将迎来快速生长。钒电池以其自身清静、环保、超长循环次数等特征，在新的政策配景下，将成为电化学储能的主要组成部分。受益于储能领域的爆发式增添，更适合应用于大规模储能领域的钒电池已处于大规模工业化的前夜，随着储能的生长和钒电池性能的提高，钒电池在储能行业中的渗透率将快速上升。
威胁
一个五千瓦钒电池的本钱在四十万以上，横跨相同规格铅酸电池的本钱数倍。钒电池本钱过高。以一个五千瓦电池为例，电解液（一立方，1.8mol/L）17万、控制系统10万、隔膜7万、板框4万、石墨板1.5万、泵0.7万、碳毡0.4万，总共40.6万，这只是主要质料本钱，没计入次要质料本钱和人力本钱。
4.2 中国企业主要加入者
（1）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配合组建，大连融科领军海内外液流电池标准的制订，引领全球液流电池手艺的生长。现在乐成实验了多项商业化应用树模项目，在全钒液流电池的焦点手艺领域拥有完整的自主知识产权，拥有的专利凌驾 300 余项。融科储能提供的效劳涵盖全钒液流电池要害质料、电堆、电池� ？椤�KW 至百MW级电池储能系统的供应以及客户定制储能解决计划。2022年2月，融科储能承建的全球最大的 100MW/400MWh 级全钒液流电池储能电站进入调试。
（2）北京普能：已开发呈现在天下上高清静、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息争决计划。据北京普能官网先容，其在全球已经装置和正在处于开发阶段项目容量抵达 500兆瓦时，清静稳固运行的时间累计靠近100 万个小时。
（3）上海电气，在钒电池领域已有10年基础，最早的研发团队建设于2011年，相关产线于2020年建成。现在已推出兆瓦级全钒液流电池系统。汕头已建成的零碳园区储能项目使用的即为公司生产的钒电池。
4.3 全球主要竞争者
（1）CellCube：奥地利公司Enerox GmbH是品牌名称为“CellCube”的全钒液流电池的制造商，是恒久储能解决计划的领先公司之一。
CellCube提供高质量、低本钱的高效的并网和离网氧化还原液流电池解决计划，以知足全球对储能基础设施的需求。CellCube以实现业内最多的液流电池项目而享有盛誉。在恒久储能解决计划需求快速增添的配景下，南非钒公司Bushveld Minerals投资了Enerox，以扩大销售和制造能力。
CellCube是多小时储能系统的主要选择之一。在多年严酷的耐久性测试中，CellCube系统的要害组件经由了10,000多次循环而没有中止——纵然在最苛刻的情形下也体现出强盛的性能。
（2）Invinity Energy Systems：北美Avalon Battery和英国公司redT energy合并建设“Invinity Energy Systems”，一家全球领先的钒液流电池公司，专门从事商业和工业 (C&I)、电网规模和微电网应用的公用事业级储能。钒液流电池设计不易燃且清静，可提供恒久的无邪性和可靠性。
随着全球多家商业和工业企业解锁低本钱、低碳和最大化投资回报的能源，Invinity电池作为光伏(PV)系统的理想增补，具有显着优势，如提高弹性、增添运营自由度和降低电力本钱。
（3）Largo Inc.：作为天下领先的钒公司之一，Largo为低碳未来提供立异的能源解决计划。Largo的 VPURE和VPURE+薄片来自该公司位于巴西的Maracás Menchen矿的最高品位钒矿床。该公司生产行业首选的钒产品，例如五氧化二钒薄片和五氧化二钒粉末，它们很是适适用于中心合金、催化剂和钢铁应用、钒氧化还原液流电池 (VRFB) 和其他应用。
Largo Resources推出了Largo Clean Energy，为快速增添的储能市场提供钒氧化还原液流电池(VRFB)系统。这家新建设的公司收购了这些资产，其中包括之前由美国VionX Energy拥有的 12 个专利。此次收购标记着可再生能源存储营业的新最先，该营业将继续吸引具有成熟商业和运营能力的倾覆性立异者。
（4）SCHMID Group：SCHMID EverFlow储能解决计划基于先进的钒氧化还原液流电池(VRFB)手艺，可提供最佳效率�；�VRFB的SCHMID能源系统具有决议性的优势。
（5）VRB Energy：VRB Energy是一家在钒氧化还原电池(VRB)手艺方面享誉全球的公司，该公司由I-Pulse 的子公司艾芬豪电气拥有大都股权。VRB Energy因开发出天下上寿命最长的钒液流电池而备受赞誉。VRB Energy的产品可靠、可接纳、清静且可扩展。
第五章 生长趋势
现在钒电池的生长还面临着一些问题，如本钱居高不下，行业仍处在树模到商业化的前期，供应链不可熟，市场仍处在开发阶段。为降低钒电池本钱，可从以下几方面着手：
（1）提升要害质料的性能及使用率
质料本钱在储能系统本钱中占很大比重，在钒电池电堆中，电极、隔膜及集流体占电堆本钱的80%～85%，通过质料性能的提升，设计优化等，使电池的电流密度提高，电性能提升，抵达降本钱的目的。
（2）接纳电解液租赁模式
由于钒电池电解液可以无限次循环使用，而电解液在整个系统中所占本钱比重较大� ？梢杂敕白试从攀破笠迪嘀�，接纳租赁的模式配备钒电池电解液。当钒电池寿命终止时，由钒矿企业接纳电解液。这样大大降低了钒电池储能系统的初期投资总本钱，解决了使用者后期的废液处置惩罚问题。钒矿企业把钒电解液接纳处置惩罚后钒资源不流失，可二次销售，不会造成情形污染。
（3）形陋习�；�
除了科技前进所带来的本钱降低，钒电池生产规模的扩大也带来全行业的本钱降低。这主要泉源于规模效应所带来的原质料采购本钱的下降，供应链专门化所带来的采购本钱下降和效率提升，以及开发设计电堆、配套辅助质料和控制系统等方面都可节约人力本钱。专用生产工艺装备和生产履历的积累，带来了良率提高和效率提升等。
（4）提高系统可靠稳固性
钒电池具有寿命长的优势，恒久使用时，系统的维护等用度必不可少，以是系统恒久使用的可靠稳固对本钱是很是主要。
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