釩電池為何能在儲(chǔ)能領(lǐng)域大放異彩？

文｜恒心

來源｜博望財(cái)經(jīng)

風(fēng)向斗轉(zhuǎn)，動(dòng)力偏鋰，儲(chǔ)能愛釩；鋰概念走低，釩概念走強(qiáng)。

不知不覺，釩電池概念成為市場(chǎng)上熱議的話題。

在三大指數(shù)齊下跌的背景下，釩電池概念持續(xù)領(lǐng)漲，逆勢(shì)走強(qiáng)。7月12日攀鋼釩鈦、河鋼股份漲停，銀龍股份、明星電力、智光電氣、安寧股份等拉升上漲。而與之形成鮮明對(duì)比的是，鋰電池走低，天齊鋰業(yè)、比亞迪、富臨精工、天賜材料、西藏礦業(yè)、中偉股份、盛新鋰能等紛紛走弱。

事實(shí)上，這一切源于6月29日國(guó)家能源局發(fā)布的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求（2022年版）（征求意見稿）》中明確提出中大型電化學(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；選用梯次利用動(dòng)力電池時(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。

資料來源國(guó)家能源局官網(wǎng)。

國(guó)泰君安證券研報(bào)顯示，政策端對(duì)儲(chǔ)能安全性的要求進(jìn)一步調(diào)高。釩電池具有安全性高、環(huán)保、超長(zhǎng)循環(huán)次數(shù)等特性，有望成為大中型儲(chǔ)能的重要方式，釩電池需求將會(huì)加速增長(zhǎng)。

毋庸置疑，釩電池迎來風(fēng)口。

何為全釩液流電池？目前我國(guó)全釩液流電池行業(yè)前景如何，有何優(yōu)勢(shì)？為何能在儲(chǔ)能領(lǐng)域大放異彩，但卻在動(dòng)力領(lǐng)域默默無聞？搭乘此次東風(fēng)，誰又將披荊斬棘、涅槃重生？

01

“安全先行”，釩電池站上風(fēng)口

回顧全釩液流電池發(fā)展歷程，概念也并非近日首次提到，早在20世紀(jì)80年代末我國(guó)就開始研究，目前已小有規(guī)模。

簡(jiǎn)單科普一下，所謂全釩液流電池，就是一種以金屬釩離子為活性物質(zhì)的液態(tài)氧化還原可再生電池。

在釩產(chǎn)業(yè)鏈條上，上游主要為釩礦（含釩固廢）、通過石煤加工成五氧化二釩和三氧化二釩，再進(jìn)一步加工為釩鐵、釩鈦合金等應(yīng)用于下游鋼鐵、化工等領(lǐng)域，其中鋼鐵領(lǐng)域中的占比最高，達(dá)90％以上。

資料來源光大證券研報(bào)。

近日，研究機(jī)構(gòu)EVTank聯(lián)合伊維經(jīng)濟(jì)研究院共同發(fā)布的《中國(guó)釩電池行業(yè)發(fā)展白皮書（2022年）》數(shù)據(jù)顯示，2021年中國(guó)釩電池新增裝機(jī)量0．13GW，2022年國(guó)內(nèi)大量的釩電池儲(chǔ)能項(xiàng)目開工建設(shè)，預(yù)計(jì)全年新增裝機(jī)量將達(dá)到0．6GW。

政策絕對(duì)是推動(dòng)行業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿ΓC電池行業(yè)也不例外。

畢竟是金子，在哪都會(huì)發(fā)光，只是時(shí)間問題。

伴隨近年鋰電池儲(chǔ)能安全問題頻發(fā)，全釩液流電池再次受到關(guān)注。

據(jù)光大證券研報(bào)顯示，2011以來全球共計(jì)發(fā)生30多起儲(chǔ)能電站爆炸事件，其中中國(guó)3起，爆炸電池主要為鋰電池。要知道，鋰電池很容易發(fā)生電池內(nèi)部的短路而導(dǎo)致自燃，且電池本身的設(shè)計(jì)以及外界的電、熱干擾都會(huì)影響到儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性。

相比之下，全釩液流電池最大的優(yōu)點(diǎn)在于安全性高，因?yàn)殡姵乇旧淼乃娊赓|(zhì)特性使得其不會(huì)發(fā)生燃燒和爆炸，同時(shí)電池的功率和容量相互獨(dú)立，可以通過增加釩電解液的容量即可以做到容量的擴(kuò)充，這就決定了其在大容量裝機(jī)規(guī)模上依然是安全的。

在儲(chǔ)能領(lǐng)域愈發(fā)強(qiáng)調(diào)“安全先行”的當(dāng)下，釩電池終究迎來曙光，站上風(fēng)口。

據(jù)EVTank預(yù)計(jì)，未來在政府補(bǔ)貼的持續(xù)投入、產(chǎn)業(yè)鏈成熟化發(fā)展和規(guī)模效應(yīng)降本等多種因素的影響下，釩電池將憑借優(yōu)異的特性由政策導(dǎo)向市場(chǎng)導(dǎo)向過渡，其滲透率將逐步提升，2025年釩電池新增規(guī)模將達(dá)到2．3GW，2030年新增量將達(dá)到4．5GW，屆時(shí)釩電池儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)量將達(dá)到24GW，當(dāng)年新增市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到405億元。

據(jù)麥肯錫預(yù)計(jì)，2025年全球長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能（8小時(shí)以上）累計(jì)裝機(jī)量將達(dá)到30－40GW，2040年將達(dá)到1．5－2．5TW（是目前全球儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)量的8－15倍），其中全釩液流電池將在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能應(yīng)用廣泛。另據(jù)Guidehouse Insights數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2031年全球釩電池每年新增裝機(jī)量將達(dá)到32．8GWh（2022年預(yù)計(jì)約1．6GWh），2022－2031年復(fù)合增長(zhǎng)率41％。

種種跡象表明，釩電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域潛力巨大。

02

屬性決定去向，儲(chǔ)能終究選擇了釩電池

釩、鋰之爭(zhēng)由來已久，范圍之廣。

事實(shí)上，釩電池還具有易擴(kuò)容、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，早在多年前就被認(rèn)為是儲(chǔ)能領(lǐng)域的首選。然而，這么多年過去了，和儲(chǔ)能各方面都能“完美契合”的釩電池為何卻被鋰電池“捷足先登”，依舊默默無聞？

回首過去，無外乎這么三個(gè)原因，一是技術(shù)難，二是成本高，三是能量低。

技術(shù)問題上，釩電池對(duì)環(huán)境溫度要求極為苛刻，最高45℃，因?yàn)橐坏┏^這個(gè)溫度，正極溶液中就將析出沉淀物堵塞流道，使其報(bào)廢。但要知道，電解液只要反應(yīng)就在放熱，導(dǎo)致很容易超45℃。另外，容易出現(xiàn)正負(fù)液的交叉污染和正極材料的腐蝕現(xiàn)象。一般情況下，每隔兩個(gè)月都要由專業(yè)人士進(jìn)行一次維護(hù)，這種高頻次的維護(hù)費(fèi)錢、費(fèi)力。

成本上，初裝成本高為“致命傷”，釩電池項(xiàng)目總投資成本集中在3．8－6．0元／Wh，是鋰電池的2倍以上。

能量方面，釩電池在運(yùn)行過程中需要用泵來維持電解液的流動(dòng)，因此其損耗較大，能量轉(zhuǎn)化效率低，相較于鋰電池，釩電池僅為其70％－75％。此外釩電池能量密度也較低，僅為12－40Wh／kg，主要受釩離子溶解度和電堆設(shè)計(jì)的限制。不僅如此，釩電池體積大，即使相同能量釩電池所占體積是鋰電池的3－5倍，相應(yīng)質(zhì)量也上去了，更何況能量密度還低于鋰電池，所需的質(zhì)量會(huì)更大，直接導(dǎo)致運(yùn)輸難。

值得慶幸的是，這些難題在政策推動(dòng)和技術(shù)進(jìn)步下逐漸緩和，成本問題得到極大改善。

為了鼓勵(lì)和支持釩電池發(fā)展，由地方政府牽頭，通過制定相關(guān)補(bǔ)貼來推動(dòng)示范項(xiàng)目，來解決初始建設(shè)成本過高的問題。

當(dāng)然，技術(shù)發(fā)揮的作用也功不可沒。

例如大連物化所儲(chǔ)能技術(shù)研究部李先鋒和張華民團(tuán)隊(duì)通過減少膜材料使用面積而降低電池成本，相對(duì)于傳統(tǒng)的電池組裝技術(shù)，膜材料使用面積減少30％，電堆總成本降低了40％。再例如，國(guó)內(nèi)的科潤(rùn)、東岳、中科院大化所都在自主創(chuàng)新開發(fā)了更低成本的離子交換膜，來代替美國(guó)杜邦公司價(jià)格昂貴的Nafion全氟磺酸樹脂交換膜。

結(jié)果也是顯而易見的，目前釩電池使用壽命長(zhǎng)，充放電循環(huán)次數(shù)在1萬次以上，因此全生命周期成本（0．3－0．4元／Wh）較低，已經(jīng)低于鋰電池（0．5元／Wh）。

值得一提的是，鋰電池成本是在商業(yè)化應(yīng)用以后成本下降迅速，從1991年的7523美元／KWh下降至2018年的181美元／KWh。參考鋰電池的降本途徑，隨著釩電池進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用階段，同樣會(huì)產(chǎn)生規(guī)模效應(yīng)。

四川釩鈦協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)人張邦緒明確表示，“釩電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段，‘十四五’期間是應(yīng)用示范期，‘十五五’將迎來產(chǎn)業(yè)爆發(fā)期，給釩產(chǎn)品帶來巨大市場(chǎng)機(jī)會(huì)。”

還有一點(diǎn)鋰電池?zé)o法媲美的是，在鋰礦資源捉襟見肘的當(dāng)下，釩礦在供應(yīng)上沒有任何問題，畢竟中國(guó)作為釩資源最多的國(guó)家，占全球儲(chǔ)量近半數(shù)。在鋰電池供應(yīng)商還在苦口婆心的所求原料之時(shí)，釩電池供應(yīng)商早已進(jìn)入下一階段。