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电池科技前瞻系列报告外一篇钒液流电池，储能可靠选择 证券研究报告行业深度报告 发布日期2022年7月19日 本报告由中信建投证券股份有限公司在中华人民共和国（仅为本报告目的，不包括香港、澳门、台湾）提供。在遵守适用的法律法规情况下，本报告亦可能由中信建投（国际）证券有限公司在香港提供。 同时请参阅最后一页的重要声明。 分析师张亦弛 zhangyichicsc.com.cn 010-85159272 SAC执证编号S1440520040001 分析师朱玥 zhuyuecsc.com.cn 010-85159272 SAC 执证编号S1440521100008 分析师马天一 matianyibjcsc.com.cn 010-85159272 SAC 执证编号S1440521110004 股票报告网 摘要 2 钒液流电池是储能可靠选择因钒液流电池电极液体系内部分别均衡，没有副反应，所以日历、循环寿命 很长，通常超过10年/10,000次，同时水体系安全性也非常好，在电网侧、大规模储能（尤其是需要极限 安全性的场合）场景下有相当应用前景，成为储能可靠选择，预计具备广阔应用空间。 性能优势明显，短板提升将进一步拓宽应用钒液流电池循环和安全性在当前常见电化学体系中具备相当 优势，但在能量密度和能量循环效率方面（倍率提升明显劣化）存在短板，质量能量密度约30Wh/kg，体 积能量密度约为30Wh/L；较理想条件下能量循环效率可达到80，实际值有相当程度衰减。 需求空间钒液流电池具备长循环和安全性优势，预计进一步降低系统成本、提升能量效率、保证运维有 效性，并且高效回收关键资源后应用将进一步拓宽，预计2030年和2040年新增装机或达12GWh和 29GWh，对应市场或达497亿和1141亿元。 投资建议关注资源储备较大、产品生产规模较大、生产成本较优、技术领先的标的，推荐攀钢钒钛（金 属组覆盖）和中核钛白（化工组覆盖）等。 风险提示钒液流电池成本下降幅度不及预期，循环寿命和日历寿命实际值不及预期，运维复杂度超预期， 产业链配套速度不及预期。 股票报告网 目录 3 储能技术的理化属性和需求矩阵 液流电池的原理和主要类型 钒液流电池的先期应用及规模测算 投资评价和建议 风险提示 股票报告网 储能技术的理化属性和需求矩阵 行业深度报告 股票报告网 5 不同能量存储技术的理化本质不同。 除燃料（作为一次能源，也可认为是储能手段之一） 外，（电）化学储能（各类一次电池、二次电池）、 机械储能（抽水蓄能、压缩空气、飞轮）、电磁场储 能（电感、电容、超导）和储热（显热、潜热、反应 热）等，共同组成了能量存储和再利用技术的大家族。 图表储能技术的理化本质归纳 资料来源 A Numerical and Graphical Review of Energy Storage Technologies，中信建投 储能技术理化本质多样 股票报告网 6 储能技术归根到底是面向需求的技术，其评价指标体 系涵盖能量指标、功率指标、规模指标、寿命指标、 效率指标、自放率指标、成本指标、环境影响指标等 等。 随应用场景不同，储能技术对指标的需求类型与权重 也有所不同。 图表面向需求的储能技术评价体系 资料来源 A Numerical and Graphical Review of Energy Storage Technologies，中信建投 面向需求，储能技术评价体系确定 股票报告网 液流电池的原理和主要类型 行业深度报告 股票报告网 8 液流电池诞生于上世纪80年代的NASA，其原理是利用内部反应电压不同的正负极“电极液”同时循环，并通过膜结构平衡电 荷，实现能量的吞吐。 液流电池的电极液储存主体是储罐，所以实现了能量和功率的分离；循环过程需要泵和管路进行支持。 图表锂电池和液流电池的运行原理比较 资料来源 The Li-Ion Rechargeable Battery A Perspective，The Current Move of Lithium Ion Batteries Towards the Next Phase， Redox flow batteries for the storage of renewable energy A review，中信建投 锂电池和液流电池的运行原理比较 股票报告网 9 典型的液流电池包括上述铁铬、全钒、钒溴、锌溴体系，电压范围大概在1V至1.9V之间。 图表液流电池的主要类型包括铁铬、全钒、钒溴、锌溴等，电压范围在1V至1.9V之间 资料来源 Redox flow batteries for the storage of renewable energy A review， Redox flow batteries a review ，中信建投 液流电池的主要类型和主反应 𝐹e2 −𝑒− 𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒/𝑑𝑖𝑠𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒𝐹e3 𝐶𝑟2 −𝑒− 𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒/𝑑𝑖𝑠𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒𝐶𝑟3 𝑉𝑂2 𝐻2𝑂𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒/𝑑𝑖𝑠𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒𝑉𝑂2 2𝐻 e− 𝑉3 𝑒− 𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒/𝑑𝑖𝑠𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒𝑉2 2𝐵𝑟− 𝐶𝑙− 𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒/𝑑𝑖𝑠𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒𝐶𝑙 𝐵𝑟2− 2e− 2𝑉 𝐵r3 2e− 𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒/𝑑𝑖𝑠𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒2𝑉 𝐵r2 2𝐵𝑟− 铁铬 全钒 钒溴 正极反应 负极反应 实际电压 1V 1.2V-1.4V 1.3V 锌溴 𝐵r2 𝐵r− 𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒/𝑑𝑖𝑠𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒𝐵𝑟3− 𝑍𝑛𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒/𝑑𝑖𝑠𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒𝑍n2 2𝑒− 1.85V 股票报告网 10 理想状态下，钒液流电池电极液体系内部分别均衡，没有副反应，所以日历、循环寿命很长，超过10年 /10,000次，同时水体系安全性也非常好。 图表钒液流电池的日历、循环寿命和竞争性技术路线比较（VRB为钒液流电池） 资料来源 A Numerical and Graphical Review of Energy Storage Technologies，Overview of current development in electrical energy storage technologies and the application potential in power system operation，中信建投 钒液流电池循环寿命长，安全性好 股票报告网 11 钒液流电池相对较低的电池电压和相对较稀的电极“浓度”导致了较低的能量密度。其质量能量密度约 30Wh/kg，体积能量密度约为30Wh/L。 图表钒液流电池的能量密度和竞争性技术路线比较 资料来源 A Numerical and Graphical Review of Energy Storage Technologies，Overview of current development in electrical energy storage technologies and the application potential in power system operation，中信建投 钒液流电池循环寿命长，安全性好 股票报告网 钒液流电池能量循环效率有待提升 钒液流电池的能量循环效率随电流密度（倍率性能）提升明显劣化。较理想条件下其能量循环效率可达到 80，实际值有相当程度衰减，有待提升。 12 图表钒液流电池的能量循环效率和竞品比较 资料来源Redox flow batteries for the storage of renewable energy A review， A Numerical and Graphical Review of Energy Storage Technologies，Overview of current development in electrical energy storage technologies and the application potential in power system operation，中信建投 股票报告网 铅锂钠钒液流电池对比 钒液流电池具备长循环和安全性，在电网侧、大规模储能（尤其是需要极限安全性的场合）场景下应用有相当 前景，进一步降低系统成本、提升能量效率、保证运维有效性，并且高效回收关键资源后应用将进一步拓宽。 13 图典型储能技术路线对比 资料来源知网，中信建投；*充电电价按0.3元计算 技术路线 持续放电时间 效率 日历寿命（年） 循环次数千次 质量能量密度（瓦时/千克） 建设成本（元/千瓦时） 建设附加度电成本（元/千瓦时） 循环附加度电成本（元/千瓦时）* 铅蓄电池 46小时 70 35 0.51 35 5001000 1 0.12 锂离子电池 24小时 90 810 57 160 15002000 0.3 0.03 钠离子电池 和锂类似 和锂类似 和锂类似 24 130 10001500 0.5 0.03 钒液流电池 28小时 60 15 1015 30 30005000 0.3 0.2 股票报告网 钒液流电池的先期应用及规模测算 行业深度报告 股票报告网 典型钒液流电池项目 2012年5月动工随后投运的卧牛石风电场5MW/10MWh 全钒液流电池储能示范电站，是全球范围内验证时间最 长的液流电池储能电站。 拟于2022年8月投入商业运营的大连钒液流电池储能调峰 电站，总建设规模为200MW/800MWh，占地面积5.01 万平方米，建筑面积7.13万平方米，总投资约38亿元人 民币。 15 图大连钒液流电池储能调峰电站 资料来源储能网，中信建投 股票报告网 预计钒电池2030年装机6GWh，对应新增规模249亿元 16 图预计2030年全球储能新增装机531GWh，电网侧62GWh 资料来源储能网，中信建投 0 200 400 600 800 1,000 1,200 2019A 2020A 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 2030E 2040E 发电侧储能（GWh） 电网侧储能（GWh） 用户侧储能（GWh） 资料来源储能网，中信建投 图假设钒电池2030年电网侧市占20，需求12GWh，规模497亿 钒点在长循环和高安全方面具备相当优势，根据测算预计2030年和2040年全球储能新增装机为531和 1125GWh，其中电网侧装机62和95GWh，假设钒电池在电网侧市占分别为20和30，对应装机 12GWh和29GWh，度电4元计算市场规模为497亿和1141亿元。 497 1,141 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 0 200 400 600 800 1,000 1,200 2019A 2020A 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 2030E 2040E 钒电池空间（亿元） 钒电池在电网侧渗透率（右） 股票报告网 投资建议及风险提示 行业深度报告 股票报告网 投资建议 关注资源储备较大、产品生产规模较大、生产成本较优、技术领先的标的，推荐攀钢钒钛（金属 组覆盖）和中核钛白（化工组覆盖）等。 18 资料来源各公司公告和投资者互动平台，中信建投，注1）披露时间是指公司公告或投资者问答披露时间非项目落地或建成时间；2）所有内容均 为公司口径披露，同时项目进度和其他内容完全以公司披露口径为准，此页内容不作为任何形式的投资建议。 公司 布局 内容 布局披露时间 钒制品 收购了攀钢集团西昌钒制品科技有限公司，钒产品产能达4 万吨/ 年，位居国内和全球第一，2 0 2 1 年产量占比分别约为3 2 和2 1 。 2 0 2 1 年8月 钒储能相关配套 与大连博融签订战略合作协议根据储能产业发展状况，双方商议共同投资，建设钒电解液工厂，逐步扩大钒电池产业规模。后期，根 据储能市场增长情况，双方适时启动钒电池储能装备生产合作，产能与钒电解液产能相配套。 2 0 2 1 年9月 龙佰集团 五氧化二钒 全资子公司拟投资2 5 亿元，新建年产3 万吨五氧化二钒项目 2 0 2 2 年7月 全钒液流电池储能 全产业链 与伟力得就共同在甘肃打造全钒液流电池储能全产业链事宜签署合作协议，围绕全钒液流电池储能全产业链展开全面深度合作，建立长期 稳定、资源协同的战略合作伙伴关系，立足甘肃布局全国长时储能市场 2 0 2 2 年7月 钒矿资源的开发、 钒电解液的制造 与伟力得在甘肃白银设立甘肃泽通伟力得钒材料，公司持股5 1 ，共同推进钒矿资源的开发、钒电解液的制造及相关配套产业的项目落地 2 0 2 2 年7月 银龙股份 新型储能系统关键 技术研究与开发 与河北工业大学关于新能源产业技术签订战略合作协议，涉及相关业务 2 0 2 2 年2月 易成新能 全钒液流电池 全钒液流电池项目由参股孙公司开封时代新能源科技有限公司负责筹建，项目目前已完成备案、环评手续；双极板项目目前已经完成中 试，正在完善项目备案手续 2 0 2 2 年5月 国网英大 全钒液流储能项目 本年度已落地“汉口火车站西侧充电塔新建工程综合能源项目（含钒电池储能）”项目，目前正在推进其他相关储能项目的前期工作。 2 0 2 2 年6月 上海电气 全钒液流电池储能 系统 已成功研制出典型产品5 k W / 2 5 k W / 5 0 k W 电堆，可集成百千瓦/ 兆瓦级集装箱式全钒液流电池储能系统，并具备为客户提供定制化储能产 品及储能整体解决方案服务的能力 2 0 2 2 年7月 中核钛白 攀钢钒钛 股票报告网 风险提示 钒液流电池成本下降幅度不及预期，循环寿命和日历寿命实际值不及预期，运维复杂度超 预期，产业链配套速度不及预期。 19 股票报告网 分析师介绍 朱玥中信建投证券电力设备新能源行业首席分析师。2021年加入中信建投证券研究发展部，2016- 2021年任兴业证券电新团队首席分析师，2011-2015年任财经新能源行业高级记者。专注于新能源 产业链研究和国家政策解读跟踪，获2020年新财富评选第四名，金麒麟第三名，水晶球评选第三名。 张亦弛清华大学工学学士、博士，2年能源材料领域实业工作经验，2年清华大学下属研究院研究经验 ，储能技术与产业政策专家。承担了多项国家部委、地方政府、央企咨询项目，并为多个汽车、能源、 材料领域投资项目提供咨询顾问服务。在学及就业期间发表多篇SCI及中文核心论文，申请多项国家专 利并获得授权。主要覆盖新能源汽车领域。 马天一中信建投证券电力设备及新能源研究员，天津大学化工硕士，研究方向为锂电池材料及上游资 源。 20 评级说明 投资评级标准 评级 说明 报告中投资建议涉及的评级标准为报告发布日后6个 月内的相对市场表现，也即报告发布日后的6个月内 公司股价（或行业指数）相对同期相关证券市场代表 性指数的涨跌幅作为基准。A股市场以沪深300指数作 为基准；新三板市场以三板成指为基准；香港市场以 恒生指数作为基准；美国市场以标普 500 指数为基准。 股票评级 买入 相对涨幅15％以上 增持 相对涨幅515％ 中性 相对涨幅-55％之间 减持 相对跌幅515％ 卖出 相对跌幅15％以上 行业评级 强于大市 相对涨幅10以上 中性 相对涨幅-10-10之间 弱于大市 相对跌幅10以上 股票报告网 21 分析师声明 本报告署名分析师在此声明（i）以勤勉的职业态度、专业审慎的研究方法，使用合法合规的信息，独立、客观地出具本报告, 结论不受任何第三方的授意或影响。（ii）本人不曾因，不因，也将不会因本报告中的具体推荐意见或观点而直接或间接收到任何形式的补偿。 法律主体说明 本报告由中信建投证券股份有限公司及/或其附属机构（以下合称“中信建投”）制作，由中信建投证券股份有限公司在中华人民共和国（仅为本报告目的，不包括香港、澳门、台湾）提供。中信建投证券股份有限公司具有中国证监会许可的投资咨询业务资格，本报告署名分析师所 持中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格证书编号已披露在报告首页。 在遵守适用的法律法规情况下，本报告亦可能由中信建投（国际）证券有限公司在香港提供。本报告作者所持香港证监会牌照的中央编号已披露在报告首页。 一般性声明 本报告由中信建投制作。发送本报告不构成任何合同或承诺的基础，不因接收者收到本报告而视其为中信建投客户。 本报告的信息均来源于中信建投认为可靠的公开资料，但中信建投对这些信息的准确性及完整性不作任何保证。本报告所载观点、评估和预测仅反映本报告出具日该分析师的判断，该等观点、评估和预测可能在不发出通知的情况下有所变更，亦有可能因使用不同假设和标准或者采 用不同分析方法而与中信建投其他部门、人员口头或书面表达的意见不同或相反。本报告所引证券或其他金融工具的过往业绩不代表其未来表现。报告中所含任何具有预测性质的内容皆基于相应的假设条件，而任何假设条件都可能随时发生变化并影响实际投资收益。中信建投不承诺、不 保证本报告所含具有预测性质的内容必然得以实现。 本报告内容的全部或部分均不构成投资建议。本报告所包含的观点、建议并未考虑报告接收人在财务状况、投资目的、风险偏好等方面的具体情况，报告接收者应当独立评估本报告所含信息，基于自身投资目标、需求、市场机会、风险及其他因素自主做出决策并自行承担投资风险。 中信建投建议所有投资者应就任何潜在投资向其税务、会计或法律顾问咨询。不论报告接收者是否根据本报告做出投资决策，中信建投都不对该等投资决策提供任何形式的担保，亦不以任何形式分享投资收益或者分担投资损失。中信建投不对使用本报告所产生的任何直接或间接损失承担 责任。 在法律法规及监管规定允许的范围内，中信建投可能持有并交易本报告中所提公司的股份或其他财产权益，也可能在过去12个月、目前或者将来为本报告中所提公司提供或者争取为其提供投资银行、做市交易、财务顾问或其他金融服务。本报告内容真实、准确、完整地反映了署名 分析师的观点，分析师的薪酬无论过去、现在或未来都不会直接或间接与其所撰写报告中的具体观点相联系，分析师亦不会因撰写本报告而获取不当利益。 本报告为中信建投所有。未经中信建投事先书面许可，任何机构和/或个人不得以任何形式转发、翻版、复制、发布或引用本报告全部或部分内容，亦不得从未经中信建投书面授权的任何机构、个人或其运营的媒体平台接收、翻版、复制或引用本报告全部或部分内容。版权所有，违 者必究。 中信建投证券研究发展部 中信建投（国际） 北京 东城区朝内大街2号凯恒中心B 座12层 电话8610 8513-0588 联系人李祉瑶 邮箱lizhiyaocsc.com.cn 上海 浦东新区浦东南路528号南塔2106室 电话8621 6882-1612 联系人翁起帆 邮箱wengqifancsc.com.cn 深圳 福田区益田路6003号荣超商务中心B座22层 电话（86755）8252-1369 联系人曹莹 邮箱caoyingcsc.com.cn 香港 中环交易广场2期18楼 电话（852）3465-5600 联系人刘泓麟 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