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今天分享的是储能系列深度研究报告：《 2023年钒电池行业研究报告 》。（报告出品方：千际投行 ）
钒电池作为继风能、太阳能储能技术之后的另一大新型技术，在大规模储能领域具有很好的应用前景， 同时作为大型”城市充电宝”，应用于调峰电源系统、风能发电系统、大规模光伏电源系统的储能及不 间断电源或应急电源系统。
钒电池凭借其安全性高、寿命长、低污染等特性，成为可再生能源储能、电网调峰、备用电源等领域的 首选技术之一。钒电池通过钒离子价态变化，实现化学能到电能的往复转换，从而将风力或太阳能所产 生的电力存储与释放，业内形象地称之为”电力银行”。
钒电池行业涉及到许多不同的领域，包括电池制造、钒矿产开发和提炼、以及系统集成和服务。这个行 业的主要市场包括大规模能源存储（例如风能和太阳能电站）、电网稳定和负荷平衡、电动汽车充电站、以及商业和家庭能源存储。
钒电池的历史发展可以追溯到1930年代，当时Pissoort首次提出了钒电池的可能性。然后在1970年 代，NASA的研究人员以及Pellegri和Spaziante也跟随进行了研究，但并没有取得成功。直到1980年 代，Maria Skyllas-Kazacos成功展示了一种使用溶解在硫酸溶液中的钒的全钒氧化还原液流电池。她 的设计使用了硫酸电解质，并在1986年由澳大利亚新南威尔士大学申请了专利。
Skyllas-Kazacos和她的团队取得了重要的突破，他们开发了一系列过程，使用成本较低但不溶的五氧 化二钒作为起始材料，制备出超过1.5 M浓度的钒电解质。这些过程涉及化学和电化学溶解，并于 1989年由新南威尔士大学申请了专利。在1990年代，新南威尔士大学的团队对膜选型、石墨毡激活、 导电塑料双极电极制造、电解质特性和优化以及建模和模拟进行了广泛的研究。他们组装并在泰国的太 阳能房屋和新南威尔士大学的电动高尔夫球车中进行了几个1-5 kW的VFB原型电池的现场测试。
到了1990年代中期，新南威尔士大学全钒氧化还原液流电池的专利和技术被三菱化学公司和鹿岛北电 力公司获得许可，后来被住友电气工业公司收购。在1990年代晚期和2000年代初期，该公司在各种应 用中进行了广泛的现场测试。为了扩大电池的操作温度范围并防止在高于40℃的V(V)情况或低于10℃ 的负半电池溶液情况下钒在电解质中的沉淀，Skyllas-Kazacos和她的团队测试了数百种有机和无机添 加剂作为潜在的沉淀抑制剂。他们发现无机磷酸盐和铵化合物能有效抑制2 M钒溶液在负和正半电池在 5和45℃下的沉淀，而磷酸铵被选为最有效的稳定剂。使用铵和磷酸盐添加剂，他们成功制备并在流动 电池中测试了3 M的钒电解质，取得了出色的结果。
钒电池技术现已达到相当成熟的水平，产业链也已建立完整，逐渐步入了商业化的门槛。从2005年 起，全球已有多个相关项目成功落地。中国在这方面的商业化步伐稍显迟缓，日本在2005年就启动了 钒电池储能项目。中国从2010年开始，积极推动一系列全钒液流电池相关的项目，这期间国际上并未 有新的储能项目布局。从2015年至2022年，中国的项目数量呈现出爆发性增长，全国各地相继启动了 多个项目，相比之下，国际上仅有四个项目，这足以说明，近年来国际项目在整体上不如中国，中国的商业化进程发展得更为迅速。在其他国家中，日本的项目数量颇为众多，其中住友集团是日本全钒液流 电池发展的主要推动者。澳大利亚、柬埔寨等国在近两年也对全钒液流电池项目进行了规划。
只要有适当的资金，持续的项目开发，并且对长期储存或频繁放电应用的需求增加，钒电池行业就有机 会在大规模和增长的能源储存领域中成为重要的解决方案。克服与高资本成本和有限部署相关的障碍， 将使钒电池能够增加其在能源储存市场的份额。
上游：钒原料供给、电堆材料加工，主要原材料包括五氧化二钒、硫酸、碳材料、聚合物材料等，以及各类辅材，涉及基础化工、钢铁冶炼、有色金属等产业，其中钒矿及其加工业处于核心地位，是电解液原料五氧化二钒的来源。
中游：电堆装配、控制系统、其他设备和附件等，其中电堆装配和控制系统的技术壁垒最高，涉及 各类耗材和元器件。
我国的钒电池研究和产业化世界领先，技术层面已经完备，但产业链尚未健全，需求尚未打开，产能正 在蓄力发展，规模效应尚未显现。钒电池产业链复杂度较高，其中核心环节是材料端和设备端，材料端 主要包括电解液材料和电堆材料，设备端主要包括整机装配和控制系统。
钒电池上游主要是电解液和电堆的原材料，其中钒电池的电解液材料核心是钒化合物。电解液制造分为 两个步骤，首先是核心前驱体钒化学品的生产，拥有相关技术和量产能力的基本为大型钒提炼及加工企 业；而后是将前驱体转化为电解液，目前掌握钒电解液制造的全球龙头企业是大连博融新材料公司，全 球市场占有率80%以上。
对于钒电池而言，电解液中杂质元素含量会对电池工作电压、实际容量及循环性能等产生重要影响，尽 管不同厂商产出的钒原料属于同质化产品，但在产品纯度和成本上存在较大差异，因此具有长期技术积 累和规模优势的大型生产厂商更有竞争力，而且随着环保要求的日益趋严和产品质量要求的不断提升， 马太效应可能会更加显著。
当前钒电池还没有大规模应用，因此几家代表性企业主要依靠自研自产或外协加工的方式生产电极材 料，以供自用。由于电堆材料中的电极、双极板、隔膜等材料与氢燃料电池的相应构件几乎相同，因此 目前从事氢燃料电堆材料研发和生产的企业，未来较容易转型成为钒电池的电堆材料供货商，应予以重 点关注。
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%，由钒供应商进 行匹配；电堆占比次高，其中离子交换膜占电堆成本的30%-40%。
国内钒电池设备企业大致有两类：一类是科研院所自研技术转化的初创企业，多为校企合作模式，以大 连融科为代表；另一类是通过吸收合并或控股方式，获得相应技术，再优化升级参与竞争，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，各自拥有核心技术，普遍研 发时间超过10年。
控制系统的硬件装置是电力电子行业的基本元件，相关产业较成熟。当前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，因此对于主要从事储能电控技术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方案服务，应予以关注，例如固德威。
钒电池下游主要是终端应用市场，主要为各类储能用户，包括发电侧、电网侧、用电侧。
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，预计在长时储能系统的应用空间广泛。主要原因为：
多个示范项目安全运营：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。
全产业链逐步成型：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。
全生命周期成本优势：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。
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。随着储能安全性 要求升级和储能时长的增加，基于钒电池的高安全性和随储能时长增加边际成本增加较小的特点，钒电 池装机有望进入加速增长阶段。
目前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独立储能电站，除了满足自身电站需 求外，也为其它新能源电站提供服务。共享储能的模式将分散的电源侧、电网侧、用户侧储能资源进行 整合，并交由电网进行统一协调，降低了新能源电站的弃电量，并参与电力辅助服务市场，提高了储能 资源利用率和电网系统的调节能力，也促进了储能形成独立的辅助服务提供商的身份。
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发展，在补偿考核方面给予共享储 能新能源发电项目优先考虑，鼓励共享储能模式的推广。目前共享储能模式的主要盈利方式有调峰服务 补偿、峰谷价差套利(参与电力现货市场交易)、容量租赁、容量补偿等。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当前独 立储能电站盈利的可行方案。
对国内钒电池行业的各个专利申请人的专利数量进行统计，排名前列的公司依次为：四川长虹、上海电气、河钢股份、钒钛股份、海亮股份、双杰电气、东方电气、易成新能、国网英大、龙佰集团等。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
