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第一章 行业概况

钒电池（Vanadium Redox Battery，缩写为VRB），全称为全钒氧化还原液流电池，是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。钒电池能够作为大容量储能电站的电池，其工作道理如下：钒电池将拥有分歧价态的钒离子溶液别离作为正极和负极的活性物质，别离贮存在各自的电解液储罐中。在对电池进行充、放电尝试时，电解液通过泵的作用，由表部贮液罐别离循环流经电池的正极室和负极室，并在电极表表产生氧化和还原反映，实现对电池的充放电。

长时储能目前仍处于初期的研发示范阶段，多种解决规划中，抽水蓄能的建设规模较大。抽水蓄能电站拥有技术成熟、效能高和成本低蹬着势，成为全球储能容量最大的解决规划。但抽水蓄能最大的限度是场地限度、建设功夫长以及环境问题。

从持久来看，电化学储能由于动力电池产业推动，不受地理环境的造约，处于比力有利的竞争职位。在电化学储能方面，目侵离子电池、钠硫电池、钠离子电池、液流电池等均具备较大利用潜力；而全钒液流电池因寿命长、易扩容等特点，在长时储能系吐潇域利用大有作为。

Guidehouse Insights于2022年二季度颁布的《Vanadium Redox Flow Batteries: Identifyting Market Opportunities and Enablers》汇报显示，2022-2031年钒电池年装机量有望维持41%的复合增长率，预计2031年全球钒电池年装机量将达到32.8GWh；其中，2031年亚太地域(重要为中国)年装机量将达到约14.5GWh，北美地域将达到5.8GWh，西欧地域将达到9.3GWh。

在钒储量上，全球钒储量集中在中国、澳洲、俄罗斯和南非，中国资源储量全球第一。据USGS统计，截至2021年底，全球钒金属储量6300万吨，其中已认定切合当前采掘和出产要求的钒矿金属钒储量超过2400万吨，全球99%以上的钒矿储量集中在中国、澳大利亚、俄罗斯和南非四国；其中，中国钒矿储量约为950万吨，占世界钒资源储量的39%，位居世界第一；澳大利亚、俄罗斯、南非占比别离为25%、21%和15%。

2021年全球钒产量为10.7万金属吨，其中中国产量7.3万吨，占比 68%；俄罗斯、南非和巴西钒产量别离为1.9万吨、0.9万吨和0.7万吨，占比别离为18%、8%和6%。

第二章 产业链和贸易模式

2.1 产业链

钒电池产业链蕴含上游、中游、下游三个部门，涉及多个行业。

上游：钒原料供给、电堆资料加工，重要原资料蕴含五氧化二钒、硫酸、碳资料、聚合物资料等，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主题职位，是电解液原料五氧化二钒的起源。

中游：电堆装配、节造系统、其他设备和附件等，其中电堆装配和节造系统的技术壁垒最高，涉及各类耗材和元器件。

下游：终端利用市场，重要为各类储能用户，蕴含发电侧、电网侧、用电侧。

我国的钒电池钻研和产业化世界当先，技术层面已经完整，但产业链尚未健全，需要尚未打开，产能在蓄力发展，规模效应尚未显露。钒电池产业链复杂度较高，其中主题环节是资料端和设备端，资料端重要蕴含电解液资料和电堆资料，设备端重要蕴含整机装配和节造系统。

上游

钒电池上游重要是电解液和电堆的原资料，其中钒电池的电解液资料主题是钒化合物。电解液造作分为两个步骤，首先是主题先驱体钒化学品的出产，占有有关技术和量产能力的根基为大型钒提炼及加工企业；尔后是将先驱体转化为电解液，目前把握钒电解液造作的全球龙头企业是大连博融新资料公司，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、现实容量及循环机能等产生沉要影响，只管分歧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距，因而拥有持久技术堆集和规模优势的大型出产厂商更有竞争力，并且随着环保要求的日益趋严和产品质量要求的不休提升，马太效应可能会越发显著。

当前钒电池还没有大规模利用，因而几家代表性企业重要依附自研自产或表协加工的方式出产电极资料，以供自用。由于电堆资猜中的电极、双极板、隔阂等资料与氢燃料电池的相应构件险些一样，因而目前从事氢燃料电堆资料研发和出产的企业，将来较容易转型成为钒电池的电堆资料供货商，应予以沉点关注。

中游

钒电池中游重要涉及电解液、电堆的造备与电池的造作。电解液价值量占比40%-80%，由钒供给商进行匹配；电堆占比次高，其中离子互换膜占电堆成本的30%-40%。

国内钒电池设备企业大体有两类：一类是科研院所自研技术转化的草创企业，多为校企合作模式，以大连融科为代表；另一类是通过吸收归并或控股方式，获得相应技术，再优化升级参加竞争，以北京普能为代表。重要企业：武汉南瑞、上海电气、四川伟力得、上海神力科技等，各自占有主题技术，普遍研发功夫超过10年。

国表的全钒液流电池有关企业多数规模较幼，重要散布在日本、北美和欧洲。

节造系统的硬件装置是电力电子行业的根基元件，有关产业较成熟。当前钒电池尚未大规模利用，因而专门提供钒电池节造系统的企业较少，重要由有关企业自研自用或表协加工出产。将来一旦市场需要放量，可能会有更多的电控企业转型入场，因而对于重要从事储能电控技术研发而尚未涉足钒电池的企业，将来较容易转型，为钒电池的节造系统提供解决规划服务，应予以关注，例如固德威。

下游

钒电池下游重要是终端利用市场，重要为各类储能用户，蕴含发电侧、电网侧、用电侧。

2.2 贸易模式 

钒电池是目前贸易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、全性命周期成本低蹬着势，预计在长时储能系统的利用空间宽泛。重要原由于：

多个示范项目安全运营：全钒液流电池在全球已经拥有多个多年的示范项目在运行，产业化成效和靠得住性验证显著高于铁铬液流电池、锌溴液流电池。

全产业链逐步成型：全钒液流电池的电解液、隔阂、膜电极等原资料供给链已经初步成型，国产化过程不休加快，已可能支持起发展百兆瓦级的项目设计与开发，其产业配套越发成熟。

全性命周期成本优势：钒电池全性命周期成本已经低于锂电池，具备大规模贸易化利用的前提。

钒电池作为贸易化较为成熟的液流电池，在储能领域大有作为，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长，基于钒电池的高安全性和随储能时长增长边际成本增长较幼的特点，钒电池装机有望进入加快增长阶段。

目前共享储能模式在鼓起，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要表，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，并参加电力辅助服务市场，提高了储能资源利用率和电网系统的调节能力，也推进了储能形成独立的辅助服务提供商的身份。

近年来，从国度四处所均出台了一系列政策支持共享储能模式的索求发展，在赔偿查核方面赐与共享储能新能源发电项目优先思考，激励共享储能模式的推广。目前共享储能模式的重要盈利方式有调峰服务赔偿、峰谷价差套利(参加电力现货市场买卖)、容量租赁、容量赔偿等。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规划。

第三章 行业发展驱动成分

（1）政策驱动力

现有的钒电池项目无数是处所当局推动的示范项目，少部门为企业自主建设项目。钒电池全性命周期成本已经低于锂电池，但初始建设成本过高，导致企业的投资动力不强，后续或仍必要当局层面进行推动，造订可有效执行的价值赔偿机造和长时储能产业政策。

由于国内重要钒产量起源于饭磁铁矿炼钢出产过程中的钒渣，因而，允许相应钢铁公司扩大产能也是增长钒资源起源的方式之一。同时，也能够出台支持 钒资源开发的政策，加大对国内钒资源的开发力度。

（2）技术驱动力

技术推动电堆成本持续降落 。锂电池成本在贸易化利用以来成本降落迅速，参考锂电池的降本蹊径，能够预感钒电池在大规模量产后成本仍有较大的下行空间。

钒电池目前仍处于贸易化初期，技术进取带来的降本空间较大。如大连物化所通过削减膜资料使用面积而降低电池成本；2020年6月，大连物化所储能技术钻研部李前锋和张华民团队成功开发出新一代30 KW级低成本全钒液流电池电堆。该电堆选取自主研发的可焊接多孔离子传导膜（成本<100元/m2）。相对于传统的电池组装技术，膜资料使用面积削减 30%，电堆总成本降低了40%。

（3）成本驱动力

国产资料代替带头成本降落。在离子互换膜方面，目前全球钒电池重要使用美国杜国公司的Nafion全氟磺酸树脂互换膜，作为全钒氧化还原液流电池的尺度隔阂，其在电解液中的不变性高，但价值昂贵。

目前，国内的科润、东岳、中科院大化所，国表的戈尔等都在自主创新开发了更低成本的膜。随着国产离子互换膜的逐步推广，膜等产品仍有较大成本降落 空间，预计后续在其他电堆资料（双极板、碳毡等）也有成本优化空间。

第四章 行业竞争环境

4.1 竞争分析 - SWOT

优势

（1）与其他储能电池相比，全矾液流电池电池容量与输出功率相对独立，这取决于钒电解液溶剂与电解质浓度，输出功率取决于电堆大；其次钒电池的电池寿命很长，同时安全性比力高；除此之表，钒电池快充机能比力好，可削减容量损失；最后是钒电池易回收和沉复利用。

（2）在供给方面，2021 年中国钒产品储量、产量占比均居全球第一，较之锂产品重要依附进口来说，优势巨大。

劣势

钒电池目前重要存在两个技术上的问题，第一个问题是钒电池出产过程中易析出五氧化二钒沉淀，沉淀物可能恶化电堆机能，因而电堆在长功夫运行过程中电解液温度就会很容易超过45摄氏度。

第二个问题就是石墨极板会被正极液刻蚀，正常情况下石墨板能够使用两年，但是如若操作不当，可能一次就会齐全刻蚀，电堆只能报废。并且正常情况下每隔两个月也必要专业人士进行一次守护，守护频率较高，花钱也费劲。

机缘

“双碳”布景下，与清洁能源匹配的储能行业将迎来急剧发展。钒电池以其自身安全、环保、超长循环次数等个性，在新的政策布景下，将成为电化学储能的沉要组成部门。受益于储能领域的发作式增长，更适合利用于大规模储能领域的钒电池已处于大规模产业化的前夕，随着储能的发展和钒电池机能的提高，钒电池在储能行业中的渗入率将急剧上升。

威胁

一个五千瓦钒电池的成本在四十万以上，逾越一样规格铅酸电池的成本数倍。钒电池成本过高。以一个五千瓦电池为例，电解液（一立方，1.8mol/L）17万、节造系统10万、隔阂7万、板框4万、石墨板1.5万、泵0.7万、碳毡0.4万，总共40.6万，这只是重要资料成本，没计入次要资料成本和人力成本。

4.2 中国企业沉要参加者

（1）大连融科：由大连恒融新能源有限公司和中国科学院大连化学物理钻研所共同组建，大连融科领军国内表液流电池尺度的造订，引领全球液流电池技术的发展。目前成功执行了多项贸易化利用示范项目，在全钒液流电池的主题技术领域占有齐全的自主知识产权，占有的专利超过 300 余项。融科储能提供的服务涵盖全钒液流电池关键资料、电堆、电池？椤KW 至百MW级电池储能系统的供给以及客户定造储能解决规划。2022年2月，融科储能承建的全球最大的 100MW/400MWh 级全钒液流电池储能电站进入调试。

（2）北京普能：已开发出目前世界上高安全、大容量、长时储能和长电池寿命为一体的全钒液流储能电池和解决规划。据北京普能官网介绍，其在全球已经装置和在处于开发阶段项目容量达到 500兆瓦时，安全不变运行的功夫累计靠近100 万个幼时。

（3）上海电气，在钒电池领域已有10年基础，最早的研发团队缔造于2011年，有关产线于2020年建成。目前已推出兆瓦级全钒液流电池系统。临沧已建成的零碳园区储能项目使用的即为公司出产的钒电池。

4.3 全球沉要竞争者

（1）CellCube：奥地利公司Enerox GmbH是品牌名称为“CellCube”的全钒液流电池的造作商，是持久储能解决规划确当先公司之一。

CellCube提供高质量、低成本的高效的并网和离网氧化还原液流电池解决规划，以满足全球对储能基础设施的需要。CellCube以实现业内最多的液流电池项目而享有盛誉。在持久储能解决规划需要急剧增长的布景下，南非钒公司Bushveld Minerals投资了Enerox，以扩大销售和造作能力。

CellCube是多幼时储能系统的重要选择之一。在多年严格的耐久性测试中，CellCube系统的关键组件经过了10,000屡次循环而没有中断——即便在最刻薄的环境下也阐发出壮大的机能。

（2）Invinity Energy Systems：北美Avalon Battery和英国公司redT energy归并成立“Invinity Energy Systems”，一家全球当先的钒液流电池公司，专门从事贸易和工业 (C&I)、电网规模和微电网利用的公用事业级储能。钒液流电池设计不易燃且安全，可提供持久的矫捷性和靠得住性。

随着全球多家贸易和工业企业解锁低成本、低碳和最大化投资回报的能源，Invinity电池作为光伏(PV)系统的梦想补充，拥有显着优势，如提高弹性、增长运营自由度和降低电力成本。

（3）Largo Inc.：作为世界当先的钒公司之一，Largo为低碳将来提供创新的能源解决规划。Largo的 VPURE和VPURE+薄片来自该公司位于巴西的Maracás Menchen矿的最高品位钒矿床。该公司出产行业首选的钒产品，例如五氧化二钒薄片和五氧化二钒粉末，它们极度适合用于中央合金、催化剂和钢铁利用、钒氧化还原液流电池 (VRFB) 和其他利用。

Largo Resources推出了Largo Clean Energy，为急剧增长的储能市场提供钒氧化还原液流电池(VRFB)系统。这家新成立的公司收购了这些资产，其中蕴含之前由美国VionX Energy占有的 12 个专利。这次收购标志取可再生能源存储业务的新起头，该业务将持续吸引拥有成熟贸易和运营能力的颠覆性创新者。

（4）SCHMID Group：SCHMID EverFlow储能解决规划基于先进的钒氧化还原液流电池(VRFB)技术，可提供最佳效能；VRFB的SCHMID能源系统拥有决定性的优势。

（5）VRB Energy：VRB Energy是一家在钒氧化还原电池(VRB)技术方面享誉全球的公司，该公司由I-Pulse 的子公司艾芬豪电气占有无数股权。VRB Energy因开发出世界上寿命最长的钒液流电池而备受赞美。VRB Energy的产品靠得住、可回收、安全且可扩大。

第五章 发展趋向

目前钒电池的发展还面对着一些问题，如成本居高不下，行业仍处在示范到贸易化的前期，供给链不成熟，市场仍处在开发阶段。为降低钒电池成本，可从以下几方面着手：

（1）提升关键资料的机能及利用率

资料成本在储能系统成本中占很大比沉，在钒电池电堆中，电极、隔阂及集流体占电堆成本的80%～85%，通过资料机能的提升，设计优化等，使电池的电流密度提高，电机能提升，达到降成本的主张。

（2）选取电解液租赁模式

由于钒电池电解液能够无限次循环使用，而电解液在整个系统中所占成本比沉较大Ｄ芄挥敕白试从攀破笠岛献，选取租赁的模式建设钒电池电解液。当钒电池寿命终止时，由钒矿企业回收电解液。这样大大降低了钒电池储能系统的初期投资总成本，解决了使用者后期的废液处置问题。钒矿企业把钒电解液回收处置后钒资源不流失，可二次销售，不会造成环境传染。

（3）形成规；

除了科技进取所带来的成本降低，钒电池出产规模的扩大也带来全行业的成本降低。这重要起源于规模效应所带来的原资料采购成本的降落，供给链专门化所带来的采购成本降落和效能提升，以及开发设计电堆、配套辅助资料和节造系统等方面都可节约人力成本。专用出产工艺设备和出产经验的堆集，带来了良率提高和效能提升等。

（4）提高系统靠得住不变性

钒电池拥有寿命长的优势，持久使用时，系统的守护等用度必不成少，所以系统持久使用的靠得住不变对成本是极度沉要。