釩電池全稱為全釩氧化還原液流電池,是一種活性物質呈循環流動液態的氧化還原電池。釩電池相比較其他電池,釩電池容量更大、更安全環保、循環壽命更長、能量轉換效率高,是未來儲能技術的首選技術。所以,隨著儲能安全性要求升級和儲能時長的增加,基于釩電池的特點,釩電池裝機有望進入加速增長階段。
從元素性質出發,釩元素相對于鋰元素金屬性不活潑,更安全。從運作原理看,釩液流電池電解液與電堆相分離,即反應場所和活性物質的儲存場所是分開的,不會發生熱失控、過熱、燃燒和爆炸。
目前,我國的釩電池研究和產業化世界領先,技術層面已經完備,釩電池產業鏈復雜度較高,其中核心環節是材料端和設備端,材料端主要包括電解液材料和電堆材料,設備端主要包括整機裝配和控制系統。數據顯示,2022年我國釩電池新增裝機量0.13GW,2023年國內大量的釩電池儲能項目開工建設,預計全年新增裝機量將達到0.6GW。除裝機需求外,儲能電池有望打開釩的新需求。某證券測算,1GW釩電池大約需要使用1萬噸五氧化二釩,到2025年,國內釩電池將用2.64萬噸五氧化二釩,占我國釩產量的15%左右。
2023釩電池市場投資前景分析
2040年,長時儲能(不包含抽水蓄能)裝機量有望達到1.5——2.5TW。麥肯錫預測,長時儲能可能從2025年開始大規模部署(30GW——40GW或1TWh),到2040年,全球部署的長時儲能裝機容 量有望達到1.5——2.5TW,部署85——140TWh的儲能容量。 預計2031年全球全釩液流電池裝機容量將達32.8GWh,國內2030年全釩液流電池裝機量達24GW。
作為國內最大釩產品生產企業的釩鈦股份,已經開始向下游延伸。公告顯示,2022年10月,釩鈦股份與大連融科共同投資3161萬元成立釩融儲能,雙方分占 51%與49%股份,計劃在攀枝花市建設產能2000立方米/年釩電解液產線。資料表明,大連融科成立于2008年,由大連融科儲能集團和中國科學院大連化學物理研究所共同組建,已成為全球領先的全釩液流電池全產業鏈開發、完整自主知識產權及高端制造能力的服務商,產品已在國內以及美、澳、德等海外地區實現廣泛應用。
根據2023年2月13日公告,釩鈦股份與攀枝花市政府、大連融科就提升攀枝花市釩資源在非鋼領域的高效率高附加值利用,推動全釩液流電池產業化、商業化快速發展,達成戰略合作意向。三方簽訂的《戰略合作框架協議》顯示,合作內容包括全釩液流電池儲能全產業鏈建設、全釩液流電池儲能示范試點項目建設與推廣應用、金融模式與商業模式創新和全釩液電池儲能關鍵技術開發四個方面。而攀枝花市的目標是,力爭到2025年,初步建成世界級釩鈦產業基地,釩鈦產業產值突破650億元,占工業的比重提升到25%左右。
業界人士表示,釩電池是大型長時儲能方面較為理想的產品,從目前有關儲能政策發布和市場項目情況看,預計未來市場需求空間較大,公司會加強與產業鏈相關企業的合作,共同在該領域進行探索和布局。
根據中研普華研究院《2022-2027年釩電池市場投資前景分析及供需格局研究預測報告》顯示:釩電池一般指全釩氧化還原液流電池。 全釩氧化還原液流電池,簡稱為釩電池(Vanadium Redox Battery,縮寫為VRB),是一種活性物質呈循環流動液態的氧化還原電池。
我國的釩資源儲量豐富,在部分領域使用釩電池來替代鋰電池是可行的,但是釩電池的能量密度比不上鋰電池,占地面積較大,只適合用于大型儲能項目。電化學儲能主要包括各種二次電池,鉛酸/鉛碳電池、鋰離子電池、鈉硫電池和液流電池等。而鋰電池仍是主流,占約九成。不過,僅1%的液流電池也出現了走向更大空間的市場機遇。
需求聚焦大容量長時儲能調峰市場: 調頻關注響應速度和循環次數,釩電池循環次數可達15000次,且電化學響應速度較快;調峰關注長時儲能需求,釩電池 儲能時間3——10h,且模塊化設計有利于實現大規模和長時間的儲能。 長時儲能調峰領域或與抽水蓄能、氫燃料、壓縮空氣、重力儲能等相互競爭。融科200MW/800MWh 儲能調峰電站國家示范項目是目前全球在建的最大規模的電化學儲能電站,一期100MW/400MWh 系統已正式并網運行,主要功能定位是電網調峰、可再生能源并網、緊急備用電源和黑啟動等。
釩電池行業市場調研
近年來,我國儲能裝機規模始終處于快速增長階段,在全球"綠色經濟"大潮下,可再生能源配儲的呼聲也大力提振了儲能市場。液流電池作為電化學儲能中的一種,因其大容量、高安全性等優勢而備受行業關注。其中,全釩液流電池因其良好電池性能更加受到研究者青睞。據了解,全釩液流電池因其水基儲能介質而擁有更高的安全性能,同時,全釩液流電池在循環次數壽命、全生命周期度電成本、資源可持續性以及資源可回收特性等關鍵性能指標方面具有明顯競爭優勢。多年以來,國內外研究人員始終在推動這一新興電池技術降本路徑。
高功率密度電池電堆設計創新是重要的降本突破口。低碳院最新研究成果顯示,針對全釩液流電池電堆設計進行創新,能夠有效提高電池功率密度。低碳院也憑借此次成果獲得中國國際儲能大會組委會"2020年度中國儲能產業最佳前沿儲能技術創新獎"。低碳院最新研發的全釩液流電池,相較于常規全釩液流電池,其儲能電堆功率密度和電池能量效率都有顯著提升,此外成本也下降約30%左右,低碳院此技術有著明顯的性價比優勢。
在電池技術不斷迭代更新、成本不斷下降的情況下,業內專家普遍認為,全釩液流電池已經具備商業化開發條件。目前全釩液流電池是最成熟的液流電池,考慮到液流電池本身優勢,全釩液流電池是滿足大規模儲能產業化要求較為理想的技術,其技術性能與成本也已達到可規;l展的水平。