20210822-太平洋-金行业深度报告：钒：天生为储能，出手不平钒

请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 [Table_Title] 材料 材料 Ⅱ 钒： 天生为储能，出 手 不平钒 [Table_Summary] 报告摘要 需求方面：储能大发展将带动钒电池爆发。 纵观锂电池的发 展轨迹，正是消费电子和新能源汽车的发展，锂电池应用市场日益 扩大，导致成本在 30 年内持续下降，幅度高达 97%。 需求拉动才 是电池走向成熟的关键驱动力。钒电池具备安全性好，容量大，长 达 20 年的长使用寿命，环保等特性，天然适合做储能，尤其是大 规模长时储能。由于光伏、风电 等将带动储能行业高速发展 ，钒电 池 有望 进入爆发期 ； 政策方面： 推动 钒电池进入商业化初期。 2021 年 7 月，国家 发改委 和能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》， 文件提出要坚持储能技术多元化，推动锂离子电池等相对成熟新型 储能技术成本持续下降和商业化规模应用，实现钒电池等液流电池 长时储能技术进入商业化发展初期； 产业方面：随着储能行业的发展，钒电池项目如雨后春笋。 不完全 统计 2020 年以来 钒电池项目，装机量已经超过 6GW，容量 超过 20GWH，而且我们已经看到大型发电企业的身影。按照《关于 加快新型储能发展的指导意见》政策制定目标， 2025 年累计实现 新型储能 30GW 装机量，钒电池渗透率 20%+，当前渗透率刚刚 1%。 所以说， 2021-2025 有望是钒电池渗透率提升的第一阶段爆发期。 市场对于钒电池存在较大的预期差，仍然认为只是一个概念， 综合以上需求、政策、产业发展三个方面分析，钒电池不再是概 念，而是处于商业化前夕，已经从实验室走向发电侧、电网侧及 用户侧。接下来的钒电池不是从 0 到 1，而是从 1 到 10 的裂变期。 钒的格局，国内资源占半壁江山，需求依靠储能打开新天地。 不同于锂， 80%供应在海外，钒的供应大约 50%在国内，资源不会 受制于人；钒的需求结构一直相对稳定， 90%来自钢铁，储能目前 只占 1%，但是随着储能进入爆发期， 2025 年占比 将超过 15%,2030 年有望超过 30%，正如 2015 年的锂钴和 2018 年的镍的发展格局， 新的需求领域带来了新的成长空间。 综合来看：我们看好钒电池产业链的机会，关注两大主线： 资源端推荐攀钢钒钛、安宁股份，关注河钢股份、西部矿业、明 星电力；钒电池推荐国网英大，其子公司武汉南瑞在钒电池领域 ◼ 走势比较 [Table_IndustryList] ◼ 子行业评级 [Table_ReportInfo] 相关研究报告： [Table_Author] 证券分析师：李帅华 电话： 010-88695231 E-MAIL： lish@tpyzq.com 执业资格证书编码： S1190521070002 (8%) 8% 25% 42% 59% 76% 20 /8/ 24 20 /10 /24 20 /12 /24 21 /2/ 24 21 /4/ 24 21 /6/ 24 金属、非金属与采矿 沪深 300 [Table_Message] 2021-08-22 行业深度报告 看好 /维持 金 行业 研 究 报 告 太 平 洋 证 券 股 份 有 限 公 司 证 券 研 究 报 告 行业 深度 报告 P 2 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 深耕 多年。 风险提示： 风险提示：项目落地进度不及预期，储能行业的政 策是否出现变化。 行业 深度 报告 P 3 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 目录 （一） 什么是钒电池？ . 5 （二）发展历史：海外受限资源，国内后来居上 5 （三）天生为储能 . 7 （四）行业政策：钒电池即将产业化，迎来黄金十年 9 （五）成本与安全 . 10 （六）钒电池未来：产业化在路上，进入第一阶段爆发期 14 二、钒金属：新需求打开成长空间 15 （一）钒金属概况 . 15 （二）需求：钢铁稳步提升，钒电池打开空间 16 （三）十年钒价回顾 . 18 三、重点上市公司 . 19 （一）攀钢钒钛 . 19 （二）国网英大 . 20 （三）安宁股份 . 20 四、结语 . 21 行业 深度 报告 P 4 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 图表目录 图表 1：钒电池工作原理 5 图表 2：钒电池发展简史 7 图表 3：储能电池对比 9 图表 4：锂电池成本不断下降 10 图表 5： 1992 年以来锂电池市场规模与成本 10 图表 6： 全球电化学储能累计装机结构 . 11 图表 7：国内电化学储能累计装机结构 . 11 图表 8：钒电池项目一览表 12 图表 9：北京集美大红门储能电站事故航拍 . 13 图表 10：特斯拉 MEGAPACK 储能系统火灾 . 14 图表 11： 2020 年以来主要钒电池项目 14 图表 12：钒电池储能装机量预测 15 图表 13：钒产业链 . 15 图表 14：全球钒资源分布 16 图表 15：国内钒资源分布 16 图表 16： 2015-2020 年全球主要国家的钒产量（金属吨） 16 图表 17： 钒需求结构 . 17 图表 18：全球用钒强度比较（单位：千克钒 /吨钢） 17 图表 19：中国钒供需平衡表（折合五氧化二钒，单位：吨） . 18 图表 20：十年钒价（五氧化二钒，单位：元 /吨） 19 行业 深度 报告 P 5 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 一、钒电池的前世今生 （一） 什么是钒电池？ 全钒氧化还原液流电池，简称为钒电池（ Vanadium Redox Battery，缩写为 VRB）， 是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。 钒电池 是一种蓄电池，利用钒离子 在不同氧化态下的不同化学势能保存能量 ， 具有充放电效率高、容量可以随着贮液罐 的增加而提高、电解液可以循环使用等优点。 工作原理： 钒 电池是通过钒化合价的变化来实现电能与化学能之间的转化。正、 负极电解液分别由 V4+/V5+和 V2+/V3+电对的硫酸溶液组成，充电时正极电解液中发生 V4+向 V5+转化，负极电解液中 V3+向 V2+转化，同时伴随着氢离子的生成；放 电时与之相反。其电极反应机理如下： 正极： VO2+ + 2 H++e— VO2+ + H2O 负极： V2+ +e— V3+ 图表 1：钒电池工作原理 资料来源： CNKI，太平洋研究院整理 （二） 发展历史 ：海外受限资源，国内后来居上 （ 1）海外发展 1974年， Thaller提出了一种电化学储能技术，这种新的蓄电池称作液流电池，也 是钒电池的前身。 1985年，澳大利亚新南威尔士大学 （ UNSW） 的 Marria Kazacos教授开始研究硫酸 氧钒做 正负极电解液，提出了全钒液流电池。 UNSW自 1985年申请了钒电池专利以来， 一直致力于钒电池的研究。该公司的主要贡献在于发现通过氧化钒（ IV）溶液可使高 浓度的钒（ V）溶液稳定存在于硫酸介质中，从而使全钒液流电池具有实用价值。同时 行业 深度 报告 P 6 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 该公司所开发的从钒氧化物中制备钒电池溶液的工艺成本低、性能好，也是钒电池能 够得到推广的重要原因。 1993年 UNSW与泰国石膏制品公司合作，将钒电池应用于太阳能屋。 2001年，加拿大 Vanteck公司收购了 Pinnacle公司 59％的股份，从而拥有了钒电池 技术的核心专利权。 2002年 Vanteck公司改名为钒电池储能系统技术开发公司（ VRB PowerSystems）， 专门从事钒电池技术的开发和转让 ，成为全球最大的钒电池公司。 2008年， VRB公司在金融危机中被中国普能收购，核心技术和生产线被迅速转移到 中国。 日本因受其资源限制 ,自 20世纪 80年代以来一直从事钒电池的研究 ,现已组建多套 钒电池商用系统并掌握了钒电池的核心技术。其中 SEI公司 （日本住友） 具备完整的生 产和组装钒电池系统的全套技术 ,其组建的钒电池系统已投入商业运营 ,其技术成熟度 高居世界首位。目前 SEI公司的 25kW实验室钒电池电堆已达 16000次循环 ,历经 8ａ使用 正常。除电池隔膜的寿命有限 ,其他组件都可以循环使用。这一特性较其他寿命有限的 化学电池来说，具有很大的成本优势。 （ 2）国内发展 1995年，中国工程物理研究院电子工程研究所首先在中国展开 钒电池 的研究，研 制成功 500W和 1kW的样机 ,拥有电解质溶液制备等多项专利。 2006年 ， 中国科学院大连化学物理研究所研制成功 10kW试验电堆 ,并通过国家科技 部验收 ,标志着中国的全钒液流电池系统取得阶段性成功。研究开发的全钒液流储能电 池示范系统由千瓦级电池模块、系统控制模块和 LED屏幕 三 部分组成。利用该系统可实 现利用储能电池储存夜间电能 ,在日间对 LED屏幕进行供电。 清华大学利用在膜分离功能材料制备、膜过程与设备设计等方面的研究经验和技 术积累 ,以及电解质溶液热力学、功能膜材料物理化学、化工过程传质学的丰富理论研 究成果 ,在电堆流道设计、电堆密封结构、锁紧方式方面取得研究成果 ， 并成功研发出 全钒液流电池测试平台。 北京普能世纪科技有限公司于 2009年收购 VRB公司 ,由此掌握钒电池的核心专利 权。普能公司已经在钒电池 的电堆集成技术、关键材料研发以及电解液制备技术 三 方 面取得重大成果 ， 占据了国际领先地位。 2011年《“十二五”钒钛资源综合利用及产业基地规划》于年中发布，中国钢铁工 业协会钒业分会也于 2011年 5月正式成立，表明中国钒钛业发展已上升至国家层面，钒 行业 深度 报告 P 7 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 资源新的利用方向 -钒电池也开始逐渐为市场所关注。 2015年 12月 18日，国内最大钒钛生产商攀钢参与合作研发的千瓦级钒电池产品已 批量生产，兆瓦级产品处于商业化示范阶段。 2016年，湖北省科技厅召开国家国际科技合作重点专项“高性能纳米线钒系锂离 子动力电池联合研发”项目验收会。该项目面向清洁高效能源的可持续发展，通过与 哈佛大学开展合作，建成了单次百公斤级纳米线钒系正极材料中试线和自动化电子生 产线，完成了纳米线钒系动力电池的装配和装车实验，进行了电动汽车示范运行，对 我国发展清洁高效能源系统产生了积极影响。 2020年 6月 11日中国科学院大连化学物理研究所发布消息称，该所研究员李先锋、 张华民领导的科研团队近日成功研发出新一代低成本、高功率全钒液流电池电堆。 图表 2：钒电池发展简史 资料来源： 公开资料 ，太平洋研究院整理 （三） 天生为储能 钒电池存在体积大，不易搬运的缺点，但优点也十分突出，主要有使用寿命长， 可长达 20年 ； 电解液可循环使用；电池容量可扩充性强（可以通过增加电解液储存器 体积增加容量），可用于建造千瓦级到百兆瓦级储能电站；不易燃烧，安全性好；可实 现 100%放电，而不损害电池 。 综上，钒电池 十分适合作为储能电池，尤其是在 光伏、 风电 等新能源领域。 钒电池主要优点： （ 1）大功率：通过增加单片机电池的数量和电极面积，可以提高钒电池的功率。 美国商业示范运行的钒电池功率已达 6兆瓦。 （ 2）大容量、储能容量可控：通过任意增加电解液的体积，可以任意增加钒电池 时间 主要事件 1984 年 发明钒电池 1996 年开始 日本人将钒电池商业化 2009 年 全球最大钒电池公司被中国普能收购， 核心技术和生产线被迅速转移到中国 2011 年 5 月 中国钢铁工业协会钒业分会正式成立 2015 年 12 月 18 日 国内最大钒钛生产商攀钢参与合作研发 的千瓦级钒电池产品已批量生产，兆瓦 级产品处于商业化示范阶段。 2016 年 湖北省科技厅召开国家国际科技合作重 点专项“高性能纳米线钒系锂离子动力 电池联合研发”项目验收会。 2020 年 6 月 11 日 科研团队成功研发出新一代低成本、高 功率全钒液流电池电堆。 行业 深度 报告 P 8 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 的功率，达到超过 GWH；通过增加电解液的浓度，可以成倍增加钒电池的功率。 （ 3）高效：由于钒电池电极的催化活性高，正负活性物质分别储存在正负电解液 储槽中，避免了正负活性物质的自放电消耗，充放电能量转换钒电池的效率高达 75%以 上，远高于铅酸电池的 45%。 （ 4）使用寿命长：由于钒电池正负活性物质分别只存在于正极和负极电解液中， 在充放电过程中其他电池的相位没有变化，可以在不损坏电池的情况下进行深放电， 电池使用寿命长。加拿大 VRB动力系统商业示范中运行时间最长的钒电池组件已正常运 行 9年多，充放电循环寿命超过 18000次，远高于固定铅酸电池的 1000次。 （ 5）响应速度快：钒电池组充满电解液瞬间启动。运行过程中，充放电状态切换 仅需 0.02秒，响应速度为 1毫秒。 （ 6）瞬间充电：通过改变电解液可以实现钒电池的瞬间充电。 （ 7）安全性高：钒电池无爆炸、火灾隐患，即使正负电解液混合，也无危险，但 电解液温度略有上升。 （ 8）制造和安置便利 ： 波 流电池选址自由度大，系统可全自动封闭运行，无污染， 维护简单，操作成本低。 （ 9） 深充深放 ： 系统深充深放不会对电池性能造成影响，系统放电深度（ DOD） ≥ 90%。在快速、大电流密度下充放电，不会对电池造成损伤。 （ 10） 环境友好 ： 电解液均为液体，能无限次循环使用，且电解液可回收利用， 不会对环境造成污染；电堆材料中电极采用炭 /石墨毡，双极板大多采用石墨或碳材料， 报废后不会对环境造成污染。其他材料多为高分子材料，可回收利用。 主要缺点： （ 1） 比能量低：体积庞大，钒电池的质量比能量是锂电或钠硫电池的 1/3~1/2， 将使电池沉重、庞大，这也直接导致了钒电池不适宜用于电动汽车，只能用在静态储 能装置上。 （ 2） 对环境温度要求苛刻：钒电池正极液中的五价钒在静置或温度高于 45℃的 情况下易析出五氧化二钒沉淀，析出的沉淀堵塞流道，包覆碳毡纤维，恶化电堆性能， 直至电堆报废，而电堆在长时间运行过程中电解液温度很容易超过 45℃。另一方面， 温度不能低于电解液的冰点，否则电解液凝固将使电池不能运转。因此一般的运行温 度都要求在 0~45℃之间。 （ 3） 正极极板易报废 ：石墨极板要被正极液刻蚀，如果用户操作得当，石墨板能 使用两年，如果用户操作不当，一次充电就能让石墨板完全刻蚀，电堆只能报废。在 行业 深度 报告 P 9 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 正常使用情况下，每隔两个月就要由专业人士进行一次维护，这种高频次的维护费钱、 费力。 （ 3） 比能量进一步提高受限：受不同钒离子在 10℃ ~40 ℃范围内溶解度的限制， 全钒液流电池总钒浓度被限制在 2M以内，制约全钒液流储能系统比能量的提高。 （ 4） 成本过高：一个 5kw的电堆目前的成本大概在 4万～ 5万之间，这为钒电池的 推广普及带来重要的障碍。 图表 3： 储能电池对比 储能电池的性能比较表 电池种 类 循环寿 命 效率 环境影 响 响应时 间 放电能 力 投资费 用 铅酸电 池 较短 80% 中等 极好 不好 高 镍镉电 池 较长 70% 中等 好 不好 较高 钠硫电 池 较短 70% 严重 极好 好 高 镍溴电 池 短 68% 严重 好 好 高 钒电池 很长 78% 较好 好 好 较 高 金属空 气电池 长 50% 较好 一般 不好 低 锂电池 短 90-100% 中等 好 / 高 资料来源： CNKI，太平洋研究院整理 （四） 行业政策： 钒 电池即将产业化，迎来黄金十年 2012年，国家发改委发布《钒钛资源综合利用和产业发展“十二五”规划》，提出 把“钒电池开发”等作为钒钛产业结构升级的重要任务。 2015年， 对钒电池实行税收优惠政策。 为促进节能环保，经国务院批准，自 2015 年 2月 1日起对电池、涂料征收消费税。具体政策内容包括：将电池、涂料列入消费税 征收范围，在生产、委托加工和进口环节征收，适用税率均为 4%。对无汞原电池、金 属氢化物镍蓄电池、锂原电池、锂离子蓄电池、太阳能电池、燃料电池和全钒液流电 池免征消费税。 2017年 1月，国家能源局正式发布《能源技术创新“十三五”规划》 ， 明确了 2016 年至 2020年能源新技术研究及应用的发展目标。全钒液流电池储能产业化技术被列入 了国家十三五能源新技术发展规划内，目标在 2016-2020年，实施百兆瓦 以上级全国产 化材料全钒液流电池储能装置示范应用工程 ;建造 300MW/年液流电池产业化基地，实现 行业 深度 报告 P 10 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 规模化生产。研究内容：开展全钒液流电池用高性能、低成本非氟离子传导膜的规模 化制备，开展 30kW及以上级高功率密度电堆、高集成度集装箱式 200kW以上级的全钒液 流电池模块的工程化技术开发 ;制定全钒液流电池标准 。 2019年 2月， 国家能源局发布 《 全钒液流电池储能电站安全卫士技术规则 》 （征求 意见稿） ， 标准起草组认真总结了全钒液流电池储能电站的设计 及运行实践经验，吸 取了相关科研成果，考虑了我国全钒液流电池储能电站技术发展情况，并广泛征求了 有关设计、管理和运行单位意见的基础上，完成了本标准的制定工作。 2020年 ， 江西省工信厅制定《江西省新能源产业高质量跨越式发展行动方案 （ 2020-2023年）》支持锂电池、钒电池等二次电池在光伏、风电等新能源发电配建储 能、电网调峰调频通信基站储能等多方面推广应用，开展综合性储能技术应用示范。 2021年 7月，国家发改委和能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》， 文件提出要坚持储能技术多元化，推动锂离子电池等相 对成熟新型储能技术成本持续 下降和商业化规模应用，实现液流电池等长时储能技术进入商业化发展初期。 政策 总结：近十年来，产业政策一直在鼓励钒电池的发展， 主要 技术取得重要突 破，产品日趋成熟， 目前 钒电池已经进入商业化初期，类似于 2014年的新能源汽车行 业。从 2021年《关于加快推动新型储能发展的指导意见》政策中可以看出，钒电池的 商业化已经扑面而来，即将在储能 行业 大发展的浪潮中一展身手。 （五）成本 与安全 与锂电池相比，钒电池最大的劣势就是成本。 近 30年来，锂电池成本不断下降， 数据显示，成本下降幅度超过 97%。随着消费电子和新能源汽车对锂电池行业的拉动， 锂电市场规模急剧扩大，技术不断进步，加上规模效应，自然带来成本的大幅下降。 图表 4：锂电池成本不断下降 图表 5： 1992年以来锂电池市场规模与成本 资料来源： Our world in data，太平洋研究院整理 资料来源： Our world in data，太平洋研究院整理 行业 深度 报告 P 11 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 目前钒 电池在电化学储能装机占比偏低，无论是全球还是中国，比例都是低于 1%。 由于钒电池适合储能领域，随着未来储能的大发展，钒电池渗透率有望快速提升。正 是由于应用领域的需求迸发，才能带动钒电池成本的下降 ，一如新能源汽车对于锂电 池的影响。 图表 6：全球电化学储能累计装机结构 图表 7：国内电化学储能累计装机结构 资料来源： CNESA，太平洋研究院整理 资料来源： CNESA，太平洋研究院整理 政策对于储能成本考量的改变加速储能行业的发展 。 2019年 ， 国家发改委明确电 网侧储能不能计入输配电价成本等因素影响，储能发展遭遇急刹车 。 但是近期政策有 所转变， 2021年 7月，国家发改委和能源局印发《关于加快新型储能发展的指导意见》， 明确提出“ 建立电网侧独立储能电站容量电价机制，逐步推动储能电站参与电力市场； 研究探索将电网替代性储能设施成本收益纳入输配电价回收。完善峰谷电价政策，为 用户侧储能发展创造更大空间 ” 。我们认为，政策对储能成本的改变有望加速钒电池渗 透率的提升。 全钒液流 电池储能系统由电堆、电解液、管路系统、储能变流器等组成，其中电 堆和电解液成本占系统总成本的 85%左右 ， 降低两者成本是业内共识。 解决电堆成本问题，关键是提高电池的功率密度，其次是提升关键材料的有效使 用面积，降低材料成本。 南瑞集团在 2019年已将全钒液流电池单堆电流密度提高到 140 毫安 /平方厘米，预计 2021年有望达到 160毫安 /平方厘米；研制出新一代一体化高功率 电堆，依托高温热熔和激光焊接技术，将电堆一体化成型，达到降低接触电阻、提高 密封性能、提升电堆组装自动化装配效率的目的。同时，通过改进隔膜密封方式，降 低隔膜使用面积和密封件数量，电堆的总成本降低了 30%。这一成果为推动全钒液流电 池的大规模产业化应用奠定了基础。 利用钒电解液不消耗、残值高、可循环利用的特点，通过电解液租赁方式，实现 对电解液成本的管理，是行业内较推崇的一种方式。 区别于锂电池租赁，这种方式能 锂离子电池 , 9 2 . 0 % 钠硫电池 , 3 . 6 % 铅蓄电池 , 3 . 5 % 液流电池 , 0 . 7 % 超级电容 , 0 . 1 % 其他 , 0 . 2 % 锂离子电池 , 8 8 . 8 % 铅蓄电池 , 1 0 . 2 % 液流电池 , 0 . 7 % 超级电容 , 0 . 2 % 其他 , 0 . 1 % 行业 深度 报告 P 12 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 减小租赁物损耗费用在租金中的占比，并使出租方利润成为影响租金费用的决定因素。 若进一步，电解液的独特属性被视作资源性保值产品，部分金融国企以购买基金或参 股形式投资上游钒企业，平稳租金，既能减少钒资源流失，提高钒金属保有率，也有 利于全钒液流电池储能产业的高质量 发展。 随着全钒液流电池技术迭代升级，商业投融模式不断创新，行业对全钒液流电池 储能的定位将更加清晰，对其效能的认识也得到提高。各地关于钒电池的项目也是纷 至沓来，仅仅 2020年至今，我们不完全统计，规划的钒电池项目装机量达到 6GW，容量 超过 20GWH。 图表 8：钒电池项目一览表 资料来源： Wind，太平洋研究院整理 时间 项目名称 功率 2006年 国家8 6 3 课题“ 氧化还原液流储能电池系统的研究开发” 1 0 k w 2 0 1 1 /8 /1 6 攀枝花市金勇公司与中国工程物理研究院电子工程研究所、重庆中物能源公司合 作开展的5 K W钒电池储能工程暨太阳能光伏发电项目示范工程 5 K W 2 0 1 2 年5 月 辽宁省卧牛石储能电站项目 5 * 1 0 0 0 K W 2012年 承德万利通实业集团有限公司建设全钒液流储能电池生产基地项目 6 0 0 0 M WH 2012年 大连融科储能技术发展有限公司与中科院大连化物所共同完成的全钒液流电池储 能技术及应用 5 M W/1 0 M Wh 2 0 1 2 年8 月 河北省“ 钒电池储能在光伏发电站中的应用技术研究及示范站建设” 项目 1 0 0 K W/1 0 0 0 K Wh 2013年 大连融科与大连化物所联合研制的全球最大规模的全钒液流电池储能系统 5 M W/1 0 M Wh 2014年 大连融科与博世集团合作，在德国北部风场建造了全钒液流电池储能系统 2 5 0 K W/1 M Wh 2 0 1 4 年8 月 北京华电天仁与荣信电力电子等几家合作团队成功中标国电和风北镇一、二期风 电场7 兆瓦/ 1 4 兆瓦时储能项目 7 兆瓦/ 1 4 兆瓦时 2 0 1 6 /1 /2 3 中国张北风光储输示范工程 8 M Wh 2 0 1 5 /1 2 /2 5 安平町南早来变电站建设大型蓄电池系统 1 5 M W/6 0 M Wh 2 0 1 6 /2 /4 宁夏首个智能微网项目 1 2 5 K W/6 2 5 K Wh 2 0 1 6 /4 /1 4 南都电源与中恒普瑞就共同实施的电力储能应用电站项目 8 . 5 8 M W/6 8 . 6 4 M Wh 2 0 1 6 年5 月 大连市大型全钒液流电池储能调峰电站示范项目 2 0 万千瓦/ 8 0 万千瓦时 2 0 1 6 年5 月 住友电工在美国圣地亚哥实施全钒液流电池储能项目 2 M W/8 M Wh 2 0 1 7 年4 月 广西防城港市人民政府与中国储能材料有限公司、广西中储能材料有限公司防城 港钒钛新材料产业园项目 2 0 G W/H 全钒液流电池的生产能 力 2017年 湖南省国家级新区湘江新区的产业园区、梅溪湖国际新城等片区建设示范全钒液 流储能系统工程等项目 6 M Wh 2017年 湖北枣阳1 0 M W全钒液流储能电站示范项目 1 0 M W 2017年 大连液流电池储能调峰电站国家示范项目 总规模为2 0 0 M W/8 0 0 M Wh ，其 中一期项目建设规模为 1 0 0 M W/4 0 0 M Wh 2 0 1 7 年6 月 湖北襄阳1 0 0 兆瓦全钒液流电池储能电站P P P 项目可行性研究报告成功通过专家评 审 1 0 0 兆瓦 2 0 1 7 年6 月 大连热电集团与芬兰合作推动全钒液流电池储能电站建设 大连液流电池储能调峰电站建 设规模2 0 0 M W/8 0 0 M Wh 2 0 1 7 年1 0 月 湖南省邵东县1 0 兆瓦级液流电池储能技术项目 1 0 M W 2 0 1 7 年1 1 月 湖北枣阳光储用一体化示范项目的一期项目 1 0 M W/4 0 M Wh 2018年 新型液流电池研发生产和多能集成互补项目 2 条年产4 0 0 M W液流电池电堆 2018年 国家电投瓦房店驼山网源友好型风电场示范项目储能站工程 总容量为1 0 M W/4 0 M Wh 2 0 1 8 年8 月 乐山高新区的乐山创新储能技术研究院有限公司的“ 全钒液流储能电池研发” 项 目，并在位于高新区的乐山第二污水处理厂建立了4 8 0 千瓦时的示范项目，这是 四川省最大的全钒液流电池储能示范工程 8 0 k W/4 8 0 k Wh 2 0 1 8 年8 月 承德新新钒钛中标东梁风电场丰宁森吉图全钒液流电池储能示范项目 2 M W/8 M W 2 0 1 8 年1 2 月 武汉市全钒液流储能电站签约落户 1 0 0 M W/4 0 0 M Wh 2 0 1 9 年4 月 B u s h v e ld 宣布在南非实施全钒液流电池储能项目 4 5 0 k Wh 2020年 河北省石家庄市赵县开始建设储能电站项目 6 0 0 M W/8 0 0 M Wh 2 0 2 0 年1 月 福建省宁德市总投资1 5 0 亿元全钒液流储能电池项目 大型储能电站系统 1 0 0 0 M W 2 0 2 0 年3 月 全钒液流储能电池公司R e d T 表示，该公司已获准在牛津超级能源枢纽实施 2 M W/5 M Wh 液流电池储能项目 2 M W/5 M Wh 2 0 2 0 年5 月 河北省承德市首个钒储能示范项目 5 k W/2 0 k Wh 2 0 2 0 年5 月 上海电气计划建设大型全钒液流电池储能电站示范项目 1 0 0 M W/4 0 0 M Wh 2 0 2 0 年7 月 国电投驼山风电场全钒液流储能电站工程顺利开工 1 0 M W/4 0 M Wh 2 0 2 0 年8 月 河南淅川全钒液流储能电池装备制造项目 5 0 0 M W/2 0 0 0 M Wh 2 0 2 0 /1 0 /2 2 上海电气液流储能电池项目正式投产 2 0 0 M W/1 G Wh 2 0 2 0 /1 2 /2 3 晟嘉电气新疆伟力得能源有限公司阿瓦提全钒液流储能电站 7 . 5 M W/2 2 . 5 M Wh 2 0 2 1 年2 月 在加利福尼亚州开通运营的一个大型钒氧化还原液流电池（V R F B ）示范项目 2 M W/8 M Wh 2 0 2 1 年2 月 河北东梁风电场丰宁森吉图全钒液流电池风储示范项目 3 M W/1 2 M Wh 2 0 2 1 /3 /1 5 北京普能世纪科技有限公司在湖北省襄阳市部署一个全钒液流电池集成电站项目 1 0 0 M W/5 0 0 M Wh 2 0 2 1 年5 月 上海电气全钒液流电池储能电站 1 M W/1 M Wh 2 0 2 1 年5 月 汕头智慧能源液流电池储能项目 1 M W/1 M Wh 2 0 2 1 年5 月 河钢承钢计划建设全钒液流储能光热发电示范项目 2 M W/1 6 M Wh 2 0 2 1 年6 月 大唐国际瓦房店镇海风电场示范项目暨全钒液流电池储能项目 1 0 M W/4 0 M W 2 0 2 1 年6 月 山西国润全钒液流储能电池项目 2 0 2 1 年7 月 新疆阿克苏全钒液流电池产业园项目 预计到2 0 2 5 年，全疆储能装备 系统需求功率将增至3 0 0 0 兆 瓦，放电增至4 小时，储能容量 增至1 2 0 0 0 兆瓦时 2 0 2 1 /8 /1 2 河南省淅川县全钒液流储能电池装备制造项目 5 0 0 M W/2 0 0 0 M Wh 行业 深度 报告 P 13 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 2021年 7月，国家能源集团北京低碳清洁能源研究院储能技术负责人刘庆华表示： “‘十四五’时期，我国全钒液流电池将迎来非常好的大规模推广时机。随着各地全钒 液流电池储能示范项目落地并获得技术验证，未来 5年内预计将是全钒液流电池从成熟 走向推广的重要窗口期。 ” 相比锂电池，安全是钒电池最大的优势。 近年来，锂电池安全问题频发，引发社 会的担忧。 作为储能领域里的新秀，全钒液流电池的安全性优势凸显。全钒液流电池 利用不同价态钒离子之间的相互转化，通过储存、释放化学能从而实现充放电的过程。 与目前储能电站的主流电池 —— 使用非水电解液的锂 电池不同，由于全钒液流电池电 解质离子存在于水溶液中，发生过热、爆炸的可能性大大降低，液流电池的安全性能 让其在电池领域脱颖而出。 锂电安全问题堪忧 ： 据不完全统计，过去 3年间，全球范围内的储能项目发生爆炸 和火灾事故的共计 30余起。 2021年 4月 16日中午，北京集美大红门 25MWh直流光储充一体化电站发生火灾，随 后电站北区在毫无征兆的情况下突发爆炸，导致 2名消防员牺牲， 1 名消防员受伤，电 站内 1 名员工失联。此次事故是国内首次有官方信息披露的造成人员死亡的储能电站 安全事故。此次事故过程符合锂离子电池发生热失控的典型特征。 图表 9：北京集美大红门储能电站事故航拍 资料来源： 网络 ，太平洋研究院整理 2021年 7月 30日，位于澳大利亚 Geelong附近的“ The Victorian Big Battery”（维 多利亚大电池）项目在测试期间发生火灾，一个装载有 13吨锂 离子电池的特斯拉 Megapack电池组发生火灾，约有 150名消防人员正在现场努力控制火势蔓延至其他电池 组。根据 Neoen此前发布的消息，该项目于 7月 28日在澳大利亚能源市场运营商处注册。 这意味着注册仅两天，特斯拉的 Megapack储能单元便发生了火灾。 行业 深度 报告 P 14 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 图表 10： 特斯拉 Megapack储能系统 火灾 资料来源： 网络 ，太平洋研究院整理 （六）钒电池 未来：产业化在路上，进入第一阶段爆发期 钒 电池的适用场景：大规模储能以及人群相对密集的用户侧储能电站。 我们仅仅 统计 2020年 以来 公告的部分项目，项目装机量已经超过 6GW，容量超过 20GWH。 按照 《关 于加快新型储能发展的指导意见》 政策制定目标 ， 2025年累计实现 30GW装机量， 目前 看来，钒电池有望大幅超预期。 预计 2025年钒电池渗透率达到 20%， 2030年达到 30%+。 2021-2025有望是钒电池渗透率提升的第一阶段爆发期。 图表 11： 2020年以来主要 钒电池项目 资料来源： Wind，太平洋研究院整理 时间 项目 功率 /MW 容量 /MWH 2020 年 河北省石家庄市赵县开 始建设储能电站项目 600 800 2020 年 1 月 福建省宁德市总投资 150 亿元全钒液流储能 电池项目 1000 2000 2020 年 5 月 上海电气计划建设大型 全钒液流电池储能电站 示范项目 100 400 2020 年 8 月 河南淅川全钒液流储能 电池装备制造项目 500 2000 2020/10/ 1 上海电气液流储能电池 项目正式投产 200 1000 2021/3/1 北京普能世纪科技有限 公司在湖北省襄阳市部 署一个全钒液流电池集 成电站项目 100 500 2021 年 7 月 新疆阿克苏全钒液流电 池产业园项目 3000 12000 2021/8/1 河南省淅川县全钒液流 储能电池装备制造项目 500 2000 合计 6000 20700 行业 深度 报告 P 15 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 图表 12：钒电池储能装机量预测 资料来源： 钒业发展论坛 ，太平洋研究院整理 二 、 钒金属：新需求打开成长空间 （一） 钒金属概况 钒是一种坚硬的银灰色金属元素。它是一种延展性过渡金属，具有天然的耐腐蚀 性和对碱、酸和盐水的稳定性。钒存在于 60多种不同的矿物中，包括钒矿、角闪锌矿、 玫瑰铅矿和铜矿。钒也存在于原油、煤炭和沥青砂等化石燃料中。 世界上几乎所有的钒都是从开采的矿石中分离出来的精矿 (通常是富钒和富钛 的 磁铁矿 )，或者是炼钢炉渣的副产品。 钒的产品分为初级产品、二级产品和三级产品，五氧化二钒和钒铁是主要产品。 初级产品包括含钒矿物、钒渣、石煤和含钒固废等，二级产品包括五氧化二钒（ V2O5） 和三氧化二钒（ V2O3）等，三级产品包括钒铁、钒氮合金、钒铝合金和碳化钒等 。 图表 13： 钒产业链 资料来源： 攀钢钒钛 ，太平洋研究院整理 钒资源 全球储量 2000万吨， 区域分布集中，主要分布于中国、俄罗斯、南非和澳 0.02 0.1 0.8 1.5 2 3 4 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 2019 2020 2021E 2022