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一、全釩液流電池：降本是當(dāng)前行業(yè)發(fā)展的首要工作

目前全釩液流電池中成本中,43%是電解液，27%是膜，其他零部件合計(jì)占比約30%。因此電解液和膜的降本是全釩液流電池降本的重點(diǎn)方向。

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電解液的降本途徑主要包括①降低單位千瓦時(shí)五氧化二釩的用量②減少加工費(fèi)用③電解液租賃

（1）電解液?jiǎn)挝挥昧康慕档腿Q于配方的研發(fā)。降低五氧化二釩成本的路徑首先是降低單位千瓦時(shí)五氧化二釩的用量，理論上儲(chǔ)存1kWh的電能需要5.6kg五氧化二釩，當(dāng)前行業(yè)平均水平，電解液的利用率為70%，即實(shí)際上儲(chǔ)存1kWh的電能大約需要8kg五氧化二釩。

（2）規(guī)模效應(yīng)和生產(chǎn)流程縮短能夠降低加工費(fèi)用。加工費(fèi)用上，目前全釩液流電池行業(yè)仍然在發(fā)展，規(guī)模仍然較小，若后續(xù)需求擴(kuò)大帶動(dòng)產(chǎn)能和產(chǎn)量增加，單kW加工費(fèi)用將因規(guī)模效應(yīng)減少。此外，如果直接由釩渣/石煤制作電解液，生產(chǎn)流程將會(huì)縮短，成本也會(huì)因此而下降。

（3）電解液租賃可降低項(xiàng)目初始投資成本。即由租賃公司出資購(gòu)買(mǎi)電解液，液流電池出資方與租賃公司簽訂租賃合同，向租賃公司支付租金。出資方初始投資的前期投資壓力降低，項(xiàng)目現(xiàn)金流得到優(yōu)化，電解液租賃公司也能夠獲得穩(wěn)定的現(xiàn)金流。該模式已經(jīng)在大連融科和海螺融華的“樅陽(yáng)海螺水泥6MW36MWh項(xiàng)目”得到首次應(yīng)用。

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膜成本的降低主要來(lái)自于國(guó)產(chǎn)替代以及其他品種膜的開(kāi)發(fā)

目前全球范圍內(nèi)全釩液流電池主要采用的膜是美國(guó)Nafion膜，國(guó)產(chǎn)替代方面，江蘇科潤(rùn)的Nempem-11系列膜產(chǎn)品采用全新流延法工藝制造，并加入了阻釩性能好的新型氟樹(shù)脂混合配方，產(chǎn)品的彈性模量、斷裂伸長(zhǎng)率、電導(dǎo)率等部分技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)優(yōu)于杜邦的Nafion膜，機(jī)械強(qiáng)度和含水率也相差無(wú)幾。

其他品種膜方面，中科院大連化物所的張華民團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出了一種非氟多孔膜，該膜的化學(xué)（電化學(xué)）性能及機(jī)械強(qiáng)度等物理性能都非常優(yōu)異，實(shí)際測(cè)試效果也優(yōu)于Nafion膜。目前多孔膜的研究重點(diǎn)是平衡其離子選擇性和離子傳導(dǎo)性之間的矛盾，同時(shí)提高其穩(wěn)定性并降低成本。

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如果未來(lái)電解液利用率在產(chǎn)業(yè)持續(xù)研發(fā)的過(guò)程中由70%提升至80%，電解液材料成本下降12.5%，規(guī)?；图庸ゆ湕l縮短使得電解液成本下降20%，國(guó)產(chǎn)替代和新型膜材料研發(fā)應(yīng)用使得膜成本下降50%，產(chǎn)業(yè)規(guī)模生產(chǎn)使得其他部件成本均下降5%，預(yù)計(jì)全釩液流電池整體成本的下降空間在20%以上，以3000元/kWh作為成本基準(zhǔn)，未來(lái)整體成本有望下降至約2357元/kWh。

二、釩液流電池是當(dāng)前主流，其他路線尚存技術(shù)難點(diǎn)

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當(dāng)前液流電池體系內(nèi)商業(yè)化進(jìn)度靠前的技術(shù)路線分別是全釩液流電池、鐵鉻液流電池以及鋅溴液流電池，全釩液流電池因?yàn)樵诩夹g(shù)方案上更具有優(yōu)勢(shì)起步更快，產(chǎn)品在MW級(jí)別、百M(fèi)W級(jí)別示范項(xiàng)目中長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，技術(shù)得到充分驗(yàn)證，因此是目前最有放量潛力的技術(shù)路線。

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新型液流電池技術(shù)路線尚處于實(shí)驗(yàn)階段，可以分為水系和非水系兩大類(lèi)，水系液流電池以水為支持電解質(zhì)，非水系則使用有機(jī)物作為支持電解質(zhì)。對(duì)非水系液流電池的研究主要是利用其高電位，能量密度高的特點(diǎn)；對(duì)水系液流電池研究旨在降低原材料成本，提高電池能量密度從而降低電池成本。

盡管液流電池新體系在研究方面取得較大進(jìn)步，但這些體系目前仍在理論和實(shí)驗(yàn)階段，滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用仍面臨巨大的挑戰(zhàn)。

三、全釩液流電池未來(lái)市場(chǎng)規(guī)模

2023年以來(lái)，全釩液流電池備案裝機(jī)規(guī)模達(dá)到1.6GW/6.5GWh。根據(jù)國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，截至2022年底，我國(guó)已投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模為8.7GW，液流電池儲(chǔ)能占比1.6%，因此可以推算得出全釩液流電池已投運(yùn)規(guī)模為139.2MW，相對(duì)比例和絕對(duì)規(guī)模都較少。

但今年以來(lái)液流電池行業(yè)發(fā)展迅速，根據(jù)GGII儲(chǔ)能數(shù)據(jù)庫(kù)，2023年以來(lái)液流電池備案及中標(biāo)項(xiàng)目總數(shù)達(dá)1.6GW/6.5GWh，是目前已投運(yùn)規(guī)模的十倍以上。預(yù)計(jì)2025年新增全釩液流電池裝機(jī)規(guī)模達(dá)到0.53GW，累計(jì)裝機(jī)規(guī)模1.15GW；到2027年，新增裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到1.07GW，累計(jì)裝機(jī)規(guī)模約2.99GW。

具體的市場(chǎng)規(guī)模上，因?yàn)槿C液流電池的定位是長(zhǎng)時(shí)配儲(chǔ)，同時(shí)配儲(chǔ)時(shí)間越長(zhǎng)，單位成本更低，因此在計(jì)算市場(chǎng)規(guī)模時(shí)，假設(shè)全釩液流電池均配儲(chǔ)4小時(shí)，對(duì)應(yīng)價(jià)格為3000元/kWh。

在《Research and analysis of performance improvement of vanadium redox flow battery in micro grid: A technology review》（Zebo Huang, Anle Mu）論文認(rèn)為全釩液流電池單位成本在2018/2025年/2030年分別為500/300/250美元/kWh，2025年至2030年預(yù)計(jì)累計(jì)降幅16.7%?？紤]到目前的行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)計(jì)我國(guó)全釩液流電池未來(lái)若干年的成本會(huì)逐年以個(gè)位數(shù)降幅下降。

在以上假設(shè)下，預(yù)測(cè)2025年全釩液流電池市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到58.1億元，2027年將達(dá)到109.3億元，2023E-27E復(fù)合增長(zhǎng)率為55.51%。

四、相關(guān)公司

01上游原材料企業(yè)積極布局電解液環(huán)節(jié)

原材料環(huán)節(jié)產(chǎn)能位居前列的是釩鈦股份與河鋼股份，釩年產(chǎn)能分別為4萬(wàn)噸/年和2.2萬(wàn)噸/年，兩者合計(jì)占據(jù)國(guó)內(nèi)近一半的釩產(chǎn)品市場(chǎng)份額。釩鈦股份對(duì)釩電池的態(tài)度較為積極，與大連融科簽訂了《戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，目前正在開(kāi)展釩電解液研發(fā)項(xiàng)目，自身也有一定的技術(shù)積累；河鋼股份也成功研發(fā)了釩電池電解液產(chǎn)品。安寧股份直接銷(xiāo)售釩鈦鐵精礦，但在釩電解液制備方面也有一定技術(shù)儲(chǔ)備。

非釩行業(yè)的部分公司的釩礦資源以及釩電池產(chǎn)業(yè)鏈也表現(xiàn)積極，中核鈦白與電堆廠商四川偉力得進(jìn)行合作，尋求釩礦資源并準(zhǔn)備后續(xù)電解液產(chǎn)線建設(shè)；煤炭公司永泰能源對(duì)各產(chǎn)業(yè)鏈均進(jìn)行布局，包括釩礦、電解液以及電堆產(chǎn)線，項(xiàng)目正在建設(shè)之中。

02中游企業(yè)普遍歷史較長(zhǎng)，經(jīng)驗(yàn)豐富

中游電堆制造與系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)的企業(yè)絕大部分成立時(shí)間在10年以上，有一定的研發(fā)積累，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富。發(fā)展路線上，大連融科由大連融科儲(chǔ)能集團(tuán)和中科院大連物化所共同組建，技術(shù)主要來(lái)源于科研院所的技術(shù)轉(zhuǎn)化。

北京普能于2007年成立，2009年收購(gòu)加拿大VRB，并在全球范圍內(nèi)安裝投運(yùn)數(shù)十個(gè)項(xiàng)目。國(guó)網(wǎng)英大、上海電氣、湖南銀峰、四川偉力得等廠商均多年深耕，同時(shí)也有項(xiàng)目成功落地。

03下游企業(yè)主要為電網(wǎng)和發(fā)電企業(yè)

目前釩電池產(chǎn)業(yè)鏈下游應(yīng)用的投資主體主要是電網(wǎng)以及發(fā)電企業(yè)，包括大唐電力、國(guó)投電力、中廣核電力、國(guó)家能源集團(tuán)、華電國(guó)際等，主要原因是當(dāng)前全釩液流電池初始投資成本較高，行業(yè)整體又由新能源發(fā)電側(cè)強(qiáng)制配儲(chǔ)要求推進(jìn)，而電網(wǎng)和大型電力企業(yè)有足夠財(cái)力和動(dòng)機(jī)進(jìn)行應(yīng)用。

原標(biāo)題：液流電池行業(yè)研究之(三): 全釩液流電池,行業(yè)前景展望