1. 釩電池簡介

1.1 發展歷程：從“女神元素”到儲能電池

全釩液流電池（VFB）又稱釩電池，主要利用釩離子的價態的變化來實現電能的儲 存和釋放。從工作原理上來看，釩電池相比鋰離子電池的最大不同在于導電離子主要為 不同價態的釩離子。釩元素的價態多變，不同價態的化合物呈現不同的顏色，所以用北 歐神話里的女神 Vanadis（又名 Freyja，愛情與美貌之神）來命名，翻譯為中文就是“釩”。 充電時，正極的 VO2+失去電子成為 VO2 +，負極的 V3+得到電子成為 V2+；放電時則相反。 從結構上看，與鋰電池的電解液集成在電池內部不同，釩電池的正負極的兩側各有一個 電解液儲罐，通過循環泵輸送至電池內部進行反應。

釩電池最早由澳大利亞新南威爾士大學 Skyllas-Kazacos 提出，因其具有安全性 高、儲能容量大、使用壽命長等特點得到了長足的發展。釩電池正負極氧化還原電對使 用同種元素釩，電解液在長期運行過程中可再生，避免了交叉污染帶來的電池容量難以 恢復的問題；釩電池正負極反應動力學良好，無外加催化劑即可達到較高的功率密度； 而且由于釩電池使用水溶液作為儲能介質，避免了有機溶劑作為電解液時易燃易爆炸的 安全風險，可靠性高。隨著清潔能源發展對儲能需求的增加，越來越多的研究單位和企 業開始涉足釩電池產業化的開發，如日本住友電工、美國 UET 公司、英國 Invinity、奧 地利 Enerox、澳大利亞 TNG Ltd 公司等。 我國對釩電池的研究起步較早，目前已進入大規模商業示范運行和市場開拓階段。 20 世紀 80 年代末，北京大學和中國地質大學已建立了全釩液流電池實驗室模型。1995 年中國工程物理研究院研制出 1kW 的釩電池電堆樣機。此后，中南大學、中科院大連化 物所、清華大學、中科院沈陽金屬所、北京普能、大連融科等機構開始從事釩電池的研 發和商業化推廣工作。2022 年 10 月 31 日，全球最大的全釩液流電池儲能電站建成并 在遼寧大連并網發電，一期規模為 100MW/400MWh。

1.2 市場：乘儲能東風，溪云初起正當時

隨著儲能行業的快速發展，釩電池裝機規模有望進一步增長。根據國家能源局的數 據，截至 2022 年底，全國已投運新型儲能項目裝機規模達 870 萬千瓦，平均儲能時長 約 2.1 小時，比 2021 年底增長 110%以上。2021 年 7 月，國家能源局在《關于加快推 動新型儲能發展的指導意見》中指出，到 2025 年，我國新型儲能裝機容量要達到 30GW 以上。而根據 2022 年 11 月中國電力企業聯合會《新能源配儲能運行情況調研報告》的 數據，到 2025 年，國內各省規劃的新型儲能裝機規模合計超過 60GW。而釩電池作為 儲能技術的一種，2021 年和 2022 年在新型儲能裝機中的占比分別為 0.6%、2.3%，并 有望隨著長時儲能需求的增大，滲透率進一步提升。

樂觀場景下，假設各省儲能目標都能順利實現，2025 年國內釩電池市場滲透率達到 15%，平均儲能時長為 4h，則預計 2025 年釩電池的裝機功率為 9GW，裝機容量達到 36GWh 以上，而釩電池產業將從商業化初期進入規模化發展階段。

2. 產業鏈：技術日趨成熟，產業鏈初步成形

目前釩電池產業處在商業化早期，市場需求未打開，相關企業分為三類：上游釩礦、 中游原材料商和電池集成商。現階段釩電池產業鏈面臨的主要問題是：成本問題制約了 釩電池的規模化市場應用。后續隨著產業鏈的完善，成本會有進一步的下降空間。

2.1 上游：我國釩儲量全球第一，自有釩礦企業鑄就資源壁壘

我國釩儲量非常豐富，主要集中分布在四川攀枝花和河北承德等地區。在釩儲量方 面，根據 USGS 數據，我國已探明釩儲量 950 萬噸，約占全球總儲量的 37.6%，位居全 球第一。在釩制品產量方面，根據中國鋼鐵工業協會的數據，2021 年中國大陸釩產量約 為 13.6 萬噸，占全球產量比例約 65%，其中 2021 年四川攀西地區的釩產量為 6.2 萬 噸，約占全國釩產量的 44%，占全球釩產量的 30%。在釩資源的分布上，我國目前可提 取的釩礦主要分布在四川攀枝花和河北承德，其中四川攀西地區的釩儲量最高，約占國 內已探明釩儲量的 63%；其他地區如中核鈦白所在甘肅省，雖然也有分布，但以含釩石 煤為主，資源利用率較差。

在釩資源的應用方面，目前國內 95%以上的釩產品應用在鋼鐵領域，2%應用在釩 儲能領域。從釩消費領域來看，釩制品主要應用于鋼鐵領域，約占 90%以上。將釩應用 于鋼鐵鑄造領域，可顯著提高鋼鐵的強度、韌性和耐磨性；釩在鈦合金中可作為穩定劑 和強化劑，提高鈦合金的延展性和可塑性；在化工領域，釩是重要的化工原料和催化劑； 在儲能領域，釩電解液是全釩液流電池的重要組件。隨著釩電池產業化的進行，對釩產 品的需求有望快速增大，上游釩制品生產線需要進一步的規模擴大和技術升級改造。

現階段釩資源的開發和利用以釩鈦磁鐵礦煉鋼副產釩渣為主。我國釩資源主要為釩 鈦磁鐵礦和含釩石煤，二者占比分別為 52%，48%。不過由于石煤提釩的回收率低、環 保壓力大生產成本高，目前我國釩資源的開發和利用以釩鈦磁鐵礦為主，在產釩原料占 比中為 90%左右。據國際釩技術委員會（Vanitec）統計，全球約有 76%的釩來自中國、 俄羅斯和新西蘭鋼廠的副產煉鋼釩渣；約 13%的釩產量直接來自于釩鈦磁鐵礦，以南非 的布什維爾德礦業公司和嘉能可公司、巴西的 Largo 資源公司為代表；約 11%的釩由二 次回收的含釩副產品（含釩燃油灰渣、廢化學催化劑等）及含釩石煤生產。

提釩工藝方面，現階段主要采用以釩渣為原料的鈉化焙燒提釩工藝。高爐－轉爐冶 煉技術是一種傳統的冶煉釩鈦磁鐵礦精礦的方法。在整個高爐－轉爐冶煉釩鈦磁鐵礦的 流程中，主要產生了三種爐渣，即含鈦高爐渣，釩渣和鋼渣。釩渣提釩工藝主要包括鈉 化焙燒提釩工藝、鈣化焙燒提釩工藝、亞熔鹽提釩工藝、無鹽焙燒提釩工藝等，其中鈉 化焙燒提釩工藝是目前應用最廣泛、最傳統的提釩工藝。國內以釩鈦磁鐵礦為原料生產 釩制品的企業有釩鈦股份、建龍鋼鐵、承德釩鈦、川威集團、德勝釩鈦等。

隨著儲能領域對釩需求的增大和提釩技術的不斷進步，未來石煤提釩在釩工業的應 用比例會逐步提高。相比釩鈦磁鐵礦煉鋼后的釩渣提釩（釩渣含釩量約為 15%），石煤 礦的釩含量偏低，僅為 1%左右，且提釩成本明顯偏高，約為 6~8 萬元/噸，所以現階段 從事石煤提釩生產的多為中小型企業。據不完全統計，2022 年我國石煤提釩在產企業有 14 家，總產能約為 1.4 萬噸，主要集中在陜西商洛、河南等地區。

鋼鐵行業用釩需求增量有限，釩電池產業化或帶動釩消耗量迅速增加。2022 年，房 地產行業對鋼鐵需求持續下降，汽車、機械行業對鋼鐵需求保持增長但增幅較小。根據 中國鋼鐵工業協會數據，2022 年中國粗鋼產量 10.13 億噸，同比下降 2.1%，連續第二 年下降。由于釩制品在鋼鐵領域的主要應用為螺紋鋼等精鋼領域，未來釩在精鋼里的添 加量有望進一步提高，因此預計短期內鋼鐵行業用釩不會明顯減少，也不會有大幅的增 長。

釩制品的供給相對剛性，未來產能增量較為有限。由于現階段釩產品主要來源于釩 鈦磁鐵礦煉鋼后的釩渣提釩，而當前國內政策嚴格控制鋼鐵產能，因此未來采用釩渣提 釩工藝帶來的釩制品產能增量較為有限。石煤提釩工藝當前成本偏高，約為 8-10 萬元/ 噸，且現有工藝環保壓力較大，有待技術進一步成熟降低成本。

釩產品歷史價格受鋼鐵行業影響明顯，隨著釩電池對釩需求的增大，釩產品價格有 望上漲。自 2018 年 11 月 1 日起，國內鋼鐵企業生產建筑鋼材執行新的國家標準 GB/T1499.2-2018，新標準對螺紋鋼中釩鐵用量提出了明確要求，此后鋼鐵行業釩用量 迅速增加，帶動釩產品價格上漲，后續隨著產能增加，釩價理性回歸并進入市場盤整期。 根據百川盈孚的數據，2023 年 3 月 17 日，國內原料大廠 98%片釩價格維持在 14 萬元/噸，預計短期內釩市場波動空間不大。后續隨著儲能電池項目的加速落地，釩電池用釩 需求有望推動釩價上漲。

2.2 中游：關鍵材料自主可控，國產替代趨勢明顯

釩電池所需關鍵材料基本可以實現全國產化，部分部件仍與國外先進水平有一定差 距。典型的全釩液流電池儲能系統主要包含電解液、循環泵、電池端板、集流板、雙極 板、電極、隔膜、電極框等。電極材料上，目前市面上有國產化的石墨氈電極，在碳纖 維制備、品相性能與國外相比有一定差距，但是應用在釩電池上影響沒那么大，未來不 是卡脖子的領域；膜制品上，部分國內公司如山東東岳已經有商用的全氟磺酸膜，還有 中科院大連化物所研發的非氟的多孔膜，成本已大幅降低；電解液需求量大、成本略高 等。但隨著釩電池需求的增大和產能的鋪開，釩電池關鍵材料的制造成本有望進一步下 降，電化學性能有望進一步提高。

電解液是釩電池電能的載體，其性能直接影響著釩電池的儲電能力。電解液的發展 方向為高濃度、高穩定性、高電化學活性。 電解液技術突破的難點在于釩離子濃度的提升。全釩液流電池的電化學活性物質中， 釩的濃度一般在 1.4-1.7mol/L,而商業化的電解液通常使用硫酸水溶液作為基質，正負極 分別硫酸氧釩和硫酸釩。硫酸的質量百分比濃度約在 30%左右。自 2015 年起，我國陸 續啟動對混酸體系和鹽酸體系的電解液研究，新型電解液的釩離子濃度在實驗室階段可 達 3~5mol/L。

釩電解液制備主要包括物理溶解法、化學還原法和電解法。物理溶解法是用硫酸直 接溶解高純度的 VOSO4 固體制得。化學還原法主要采用單質硫、亞硫酸、有機羧酸或醇 等還原劑在一定溫度下將五價釩還原為四價或三價釩。比化學還原法更簡單，不易引入 新的雜質，通常以純度較高 V2O5 或萃取法制備的硫酸氧釩為原料。化學還原法和電解法 各有優缺點，需要根據具體情況擇優選擇。 釩離子濃度對電池性能產生重要影響，需控制在合理濃度范圍內。釩離子濃度變大， 電解液能量密度提高，電壓效率提高，但高濃度五價溶液在接近全充電態時會析出沉淀， 降低電池的能量效率。另外，電解液中硫酸濃度也會顯著影響釩離子的溶解度。當釩電 解液中硫酸濃度增大，V5+/V4+和 V3+/V2+氧化還原電對的氧化峰電流和還原峰電流均有 所增大，低價釩離子溶解度隨之降低。

溫度影響電解液的穩定性，需增加額外控溫單元。溫度上限方面，從釩電池健康運 行的角度來說，電解液最好不超過 45℃。因為液流電池的電解液都是水溶液，45℃以上就有五價釩析出的風險，雖然不會立馬析出，但這種風險必須要考慮。溫度過高時，比 如達到 50℃以上，靠近正極部分電解液中會有五氧化二釩析出，進而堵塞管路，引起電 堆失效等一系列問題。溫度下限方面，零下二十度低溫運行雖然沒太大問題，但是低溫 下電池效率會降低很多。溫度的問題主要通過集裝箱增加溫控單元來解決，也就是俗稱 的空調。高溫會啟動制冷機來冷卻電解液，低溫下只要電池啟動后設備運行本身就會釋 放一部分熱量，從而使電解液保持在合理的溫度范圍內，保障全釩液流電池始終處于平 穩健康運行狀態。 當前電解液制備成本略高，以租代售模式或將推動產業化提速。釩的純度也影響著 電解液的性能，高純度的釩原料（V2O5）往往造價很高，2022 年價格在 10 萬/噸以上。 經過研究者研究發現，原則上只要純度足夠，就可以滿足使用的需求。影響性能的雜質 需控制在一定范圍內，不影響性能的雜質多少對性能的影響可忽略。目前釩電池電解液 的回收率較高，約為 70%-80%，同時由于電解液的資金占有率偏高，部分機構提出以租 代售的商業模式，引入一個資本方，作為電解液的擁有者，來減少電解液使用方的資金 壓力。2022 年海螺公司創建電解液租賃商業模式并在安徽樅陽完成首單電解液采購及 租賃服務。

現階段電解液生產技術壁壘較高，參與布局的企業主要有大連融科、釩鈦股份、河 鋼股份、星明能源等。其中大連融科在釩電解液領域的技術實力最為雄厚，建有全球規 模最大的釩電解液生產線，現有電解液產能超過 6萬立方米，占據國內外市場份額的80% 以上。 全釩液流電池中，位于離子交換膜兩側電極材料是其中的核心組件之一，電極表面 是全釩液流電池發生氧化還原反應的場所。 結構設計上，電極流道由無流道型向分裂蛇形流道發展。電極流道對電堆的性能影 響也較大，相比于傳統蛇形和傳統交叉形流道，交錯蛇形流道中電解液一次性滲入、滲 出，有利于降低濃差過電位，提高邊界層傳質系數，從而促進反應離子在邊界層的傳質。 電極流道研究由無流道向平行、叉指、蛇形發展，再由普通蛇形向旋轉蛇形流道、分裂 蛇形流道發展。 材料選型上，釩電池電極材料的研究主要集中在金屬電極和碳素電極，碳素類電極 更具成本優勢。金屬電極中被廣泛關注的材料包括金、鉛、鈦、鈦基鉑和鈦基氧化銥等，但到目前為止，金、鉛、鈦所展現的電池的電化學性能相對欠佳，而鈦基鉑和鈦基氧化 銥雖然能夠較好的滿足前三點對電極材料的要求，但成本很高，難以實現大規模廣泛應 用。因此，更多的關注投向了成本具有很大優勢的碳素類電極材料。

碳素類電極材料主要包括玻碳、碳紙、石墨氈、碳氈等碳纖維材料。其中，石墨氈 和碳氈由于其成本相對低廉，并且穩定性好，導電能力突出，高比表面積等特點，因此 被用作釩液流電池的主要電極材料。 石墨氈電極的商業化制備方法是以專用的聚丙烯腈（PAN）原絲經過一系列熱處理 后，由有機合成纖維轉換為碳含量在 92%以上的無機碳纖維。目前生產 PAN 基碳纖維 的知名企業包括日本的東麗、東邦、三菱人造絲公司，美國郝克利公司和阿莫克公司， 德國的西格里（SGL）公司等。

在國產化方面，我國當前的電極材料已基本能滿足釩電池使用需求。目前生產電極 的主要企業有江油潤生、遼寧金谷、江蘇普向、嘉興納科等。目前市面上有國產化的石 墨氈電極，在碳纖維制備、品相性能與國外相比有一定差距，但是應用在釩電池上影響 沒那么大，未來不是卡脖子的領域。比如大連化物所研發的碳氈電極，親水性極佳，電 化學方面電流密度也滿足現階段使用要求，更高導電性的電極材料也在開發當中，以滿 足未來釩電池更高功率密度的要求。 隔膜是另一影響釩電池工作性能的關鍵材料，主要通過分隔正負極電解液并選擇性 透過離子的方式實現電池結構中完整回路的構建。

目前，商業領域廣泛采用的是以杜邦公司（科慕）生產的 Nafion 膜為代表的質子 交換膜。Nafion 膜以磺酸基團為交換基團，是全釩氧化還原液流電池的標準隔膜，在電 解液中的穩定性高。但由于存在釩離子滲透率較高、價格高昂（Nafion 膜價格將近 6000 元/平方米）等缺陷，這也在一定程度上限制了液流電池的進一步發展。

釩電池隔膜技術仍在迭代中，含氟膜、非氟樹脂、多孔膜等技術路線的競爭格局尚 未明朗。諸如，價格低的其他含氟材料，如聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE） 等得到了很多研究；通過提高隔膜質子選擇性，降低成本的非氟類工程樹脂，如聚醚醚 酮、聚酰亞胺、聚砜、聚苯并咪唑等得到了極大關注；電池封裝有優勢的多孔膜，也被 研究者們逐漸應用到釩電池體系中，如大連化物所研究團隊將可焊接多孔離子傳導膜引 入釩電池電堆，可以與電極框等其他組件，通過激光焊接形成密封一體化組件。

在隔膜制備工藝方面，目前可批量生產全氟磺酸膜的制備工藝主要有熔融擠出法和 流延法。科慕主要采用熔融擠出法生產，而國內的蘇州科潤新材料公司主要采用鋼帶流 延法進行生產。熔融擠出法對生產設備要求高，設備價格昂貴，國內暫時無法大規模推 廣；鋼帶流延法相對其他流延法溶劑揮發速度快，可連續化生產，雖然工藝較熔融擠出 法復雜，但設備要求低，生產成本也較低，是未來重要發展方向。目前，我國隔膜、雙 極板、電極等電堆材料多采用釩電池企業自研自產或外協加工的形式，一體化程度較高，在國產替代方面已經取得一定成果；但關鍵性的熔融擠出壓延成型技術長期被國外壟斷， 導致成本高昂。

2.3 下游：技術迭代推動系統降本，釩電池產業化有望提速

釩電池電堆是發生充放電反應，實現電能化學能相互轉換的部件，是釩電池儲能系 統的核心部件。電堆的主要構成包括隔膜、電極、雙極板、流場板、集流體、端板等部 件，通過層層組裝、焊接等工藝制備而成。

全釩液流電池電堆的各種效率和電解液利用率之間密切相關。電堆的庫侖效率與離 子交換(傳導)膜的質子選擇性密切相關，電壓效率與離子交換(傳導)膜及電堆的內阻密切 相關，電堆的能量效率為庫侖效率和電壓效率的乘積。而電解液的利用率與電壓效率密 切相關。理論儲存 1kWh 的電能，需要 5.6kgV2O5，如果電解液的利用率為 70%，則實 際上儲存 1kWh 的電能大約需要 8kgV2O5，同樣地，如果把電解液的利用率提高到 80%， 實際上儲存 1kWh 的電能，大約僅需要 7kgV2O5。

近年來隨著電池材料技術和電池結構設計制造技術的不斷進步，使電池內阻不斷減 小，性能不斷提高。電堆設計方面，現階段在保持電堆的能量效率不低于 80%的條件下， 電池工作電流密度由原來的 60～80mA/cm2 提高到 200～300mA/cm2。電池的功率密度 顯著提高，材料使用量減少，電堆成本大幅度降低。體積方面，全釩液流電池的能量密 度為二十多瓦每公斤，鋰電池是百瓦時每公斤，整體上有數量級的差距。但是做成儲能 電站的話，釩電池模塊可以安裝在不同樓層，在同一平面上也可以緊密排布，鋰電池由 于安全距離（防火）的存在，兩者實際占地面積的差距其實不是很大。能效方面，現階段電堆工作效率最高可以做到 90%，但是考慮綜合經濟性能，釩電池工作效率一般在 75%-80%。

一個完整的全釩液流電池儲能系統除了電堆和儲液罐之外，還包括溫控系統、循環 模塊（正極泵、負極泵、管路等）、儲能變流器（PCS）、電池管理系統（BMS）和能量 管理系統（EMS）等。溫控系統相關企業主要有：英維克、申菱環境、松芝股份、高瀾 股份、同飛股份等。儲能變流器相關企業主要有：陽光電源、科華恒盛、東方日升、科 陸電子、上能電氣等。能量管理系統相關企業主要：國電南瑞、許繼集團、平高電氣、 南瑞繼保等。

釩電池儲能系統的輸出功率和儲能容量相互獨立，設計和安裝靈活，非常適用于大 規模、大容量、長時儲能。全釩液流電池儲能系統的輸出功率由電堆的大小和數量決定， 而儲能容量由電解液的體積決定。要增加輸出功率，只要增大電堆的電極面積和增加電 堆的數量就可實現；要增加儲能容量，只要增加電解液的體積就可實現。同時受釩離子 溶解度等的限制，全釩液流電池的能量密度較低，只適用于對體積、重量要求不高的固 定儲能電站，而不適合用于移動電源和動力電池。 釩電池儲能系統初裝成本高于鋰電池，但隨著技術進步和生產規模擴大成本有望進 一步下降。液流電池儲能系統包括液流電池單元、變流設備、變壓和系統設備等，占項 目初始投資成本的 80%左右，建筑工程及其他費用占比 20%左右。就初建成本方面， 初期建設的前兩年，鋰離子電池（以磷酸鐵鋰電池為例）約為 1000 元/kWh，2022 年受 原材料碳酸鋰價格上漲因素影響，初建成本大約是 2000 元/kWh，而對于儲能時長為 4h的全釩液流電池儲能系統來說，初次投資成本為 3000 元/kWh 左右，是鋰電池的 1.5 倍 左右。

根據 2022 年中核匯能儲能系統招標情況，其中標段二和標段三中磷酸鐵鋰電池的 報價區間在 1.41-1.47 元/Wh 之間，標段一的 5 家釩電池儲能系統投標報價區間在 2.20- 3.62 元/Wh 之間，第一候選人大連融科的報價為 2.65 元/Wh。該項目中全釩液流電池儲 能系統的投標單價為磷酸鐵鋰儲能系統的 1.5-2.57 倍。 然而，全使用周期內，全釩液流電池儲能成本低于鋰離子電池。從電池使用壽命角 度來看，典型的鋰離子電池，如磷酸鐵鋰電池，完整使用周期內可以做到 5000 次充放 電循環左右，全釩液流電池基本都可以達到 15000-16000 次充放電循環和 20 年左右的 使用壽命，是鋰電池的 2-3 倍。所以從全生命周期內使用角度來說，全釩液流電池的成 本要低于鋰離子電池。

當前釩電池產業化仍處于初級階段，相關配儲政策有望進一步出臺。由于當前釩電 池初始投資成本偏高，中小企業的投資意愿不強，現有的釩電池儲能項目多為地方政府 的示范項目，建設和運營主體多為大型國有企業。而且現階段建設的電化學儲能電站配 置儲能時長多為 2 小時，而釩電池在大規模長時儲能領域（如儲能時長 4 小時以上）優 于鋰電池，后續隨著電網側對長時儲能的需求不斷增大，相關配儲政策有望進一步出臺， 加速推動釩電池產業化進程。

3. 儲能路線對比：釩電池是大規模長時儲能的優選路徑

3.1 儲能技術對比：規模儲能技術中，液流電池最安全經濟

碳中和背景下，多種儲能技術在競爭中不斷迭代發展。根據不同應用場合的需要， 人們開發了多種形式的儲能技術。常見的儲能技術以物理儲能和化學儲能為主，其中， 物理儲能主要包含抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、超導儲能和超級電容器儲能等，化學儲能主要包含液流電池、鈉硫電池、金屬空氣電池和鉛酸蓄電池和鋰離子電池等。 隨著技術的迭代和需求的變化，這些儲能技術有望占領絕大部分儲能市場。

在所有儲能技術中，液流電池由于安全性高，儲能壽命長等特點，在大規模長時儲 能領域極具競爭優勢。適用于規模儲能的主要技術路線為抽水蓄能、壓縮空氣儲能、鋰 離子電池、鈉流電池和液流電池。其中，抽水蓄能和壓縮空氣儲能具有技術成熟、經濟 性好、壽命周期長、儲能容量大的突出優勢，但是由于地理和地質條件制約，使其應用 受到很大限制，鋰離子電池能量密度高、循環性能好，但是成本較高，生命周期內經濟 性偏低；鈉硫電池已經在日本得到了很大規模的應用，但需要在高溫條件下運行，存在 嚴重的安全隱患；液流電池具有安全可靠、生命周期內經濟性好、環境負荷低，是最適 合于規模儲能的技術方案之一。

3.2 液流電池對比：釩電池成熟度最好、商業化最高、研究最系統

在現階段主要液流電池體系中，全釩液流電池的技術最成熟、產業化最充分，在國 內外都得到了充分認可，目前處于大規模商業化推廣階段。

從理論性能上來看，全釩液流電池的循環壽命和能量效率明顯高于其他液流電池。 目前主流的液流電池當中，能量效率比較高的是全釩液流電池、鋅鎳液流電池和鋅鐵液 流電池。使用壽命上，鋅鎳液流電池充放電循環約為 10000 次，鋅鐵液流電池的循環壽 命約為 15000 次，顯著低于全釩液流電池的 20000 次。 從技術成熟度上來看，目前技術最成熟的液流電池是全釩液流電池，鋅溴液流電池 目前國外研究的比較多。釩電池自上世紀 80 年代最早由澳大利亞一位教授提出，近幾 年國內的進展比國外快，其主要原因是資源問題，我國有釩儲量大的先天優勢。近些年 國內也有進行鋅溴、鋅鐵液流電池的開發，但從技術成熟度方面，明顯不如釩電池，還 有很多工作要做。鐵鉻液流電池前段時間有國電投在研究開發，但因為鉻離子電對的活 性低，極化比較弱，實際工作溫度需要提高到 60℃左右，已經到達電池內一些塑料密封 組件的軟化點附近，使用上還存在諸多問題。

從商業化程度來說，全釩液流電池的商業化程度最高。目前國內的融科儲能和北京 普能已成功建立多個百兆瓦級全釩液流電池儲能示范項目。其中由大連融科建造的全球 最大 100MW/400MWh 級全釩液流電池儲能電站已于 2022 年 10 月份正式并網發電。 鐵鉻液流電池和鋅鎳液流電池國內外在商業化程度上基本相同，前者在技術上較為成熟， 目前處于商業化示范向商業化應用的過渡時期，而后者受制于鎳價的快速上漲，仍處于 技術示范階段，沒有得到進一步的技術放大和應用。鋅溴、鋅鐵液流電池在國內的商業 化進展稍稍落后于國外。在技術層面，鋅溴液流電池作為國內外長時問研發的電池體系， 其技術和產品的成熟度較高，后續商業化推廣一方面依賴相關技術的持續創新突破、降 本增效，另一方面還需要更精準的場景應用與推廣。

4. 發展趨勢：釩電池有望在儲能產業的規模化、高安全化 進程中充分收益

4.1 儲能產業發展邁向規模化、標準化，長時儲能崢嶸初顯

隨著我國能源需求持續加大，大規模長時儲能技術逐漸成為重要新興產業。隨著我 國風電、光伏等新能源發電占比逐步提高，其發電的不穩定性導致電網輸配電壓力加大， 與此同時夏冬兩季用電高峰、日間用電負荷的波動性，對電網安全性和穩定性提出了更 高要求。新型儲能技術具有響應快、配置靈活、建設周期短等優勢，可在新能源比重不 斷提高的新型電力系統中發揮重要調節作用。

根據中關村儲能產業聯盟（CNESA）不完全統計，2022 年，國內新增投運新型儲 能項目裝機規模達 6.9GW/15.3GWh，功率規模首次突破 6GW，能量規模首次突破 15GWh。著名國際咨詢機構麥肯錫預計，2025 年儲能技術對全球經濟價值貢獻將超過 １萬億美元。由此可見，大規模儲能技術即將成為能源領域的重要新興產業，在全球范 圍內形成巨大的產業規模。

目前我國儲能新增裝機結構是 78.97%的儲能市場是抽水儲能，18%是鋰離子電池 技術，其他儲能技術裝機不到 4%。造成這一現狀的歷史原因：一是技術方面，抽水蓄能 和鋰離子電池的產業鏈比較完善，發展也比較成熟，自然就占據一個比較高的市場份額； 二是成本方面，目前在電化學儲能領域，除了鉛酸電池之外，能源效率上還沒有其他電 池能與鋰離子電池競爭。

隨著電化學儲能裝機量的不斷增大，儲能行業發展正邁向規模化、標準化。根據中 國電力企業聯合會的數據，截至 2022 年底，以投運的電化學儲能電站以中型電站為主， 占比 51.46%，同比增長 67.65%；但大型電化學儲能電站增速最快，同比增長 343.47%； 小型儲能電站投運總規模占比最小，僅為 5.91%。 需求增大疊加政策發力，長時儲能崢嶸初顯。長時儲能一般指的是 4 小時以上的儲 能技術。而現階段電化學儲能裝機中占主導的鋰電池普遍儲能時長較短，根據國家能源 局的數據，2022 年國內新型儲能裝機平均時長為 2.1 小時。隨著可再生能源發電裝機量 的增大，新能源消納和電網調峰對儲能時長也提出了高的要求。2022 年 12 月內蒙古自治區政府在《內蒙古自治區支持新型儲能發展的若干政策（2022—2025 年）》中指出， 新建市場化并網新能源項目，配建儲能原則上不低于新能源項目裝機容量的 15%，儲能 時長 4 小時以上。根據全球長時儲能理事會的預測，到 2040 年長時儲能的裝機功率將 達到 1500~2500GW。釩電池作為大規模長時儲能的優選路徑之一，有望在儲能邁向規 模化、長時化的趨勢中充分受益。

4.2 事故頻發催化安全標準提升，峰谷電價政策提升盈利空間

近年來隨著電化學儲能規模的擴大，其面臨的安全問題也日益嚴峻。從“4·16”北 京大紅門儲能電站爆炸、美國最大儲能電站起火到特斯拉 Megapack 儲能系統爆燃，都 給經濟社會運行造成重大損失。根據 CNESA 不完全統計，從 2011 年到 2022 年全球共 發生儲能事故 70 多起，其中 2022 年發生 17 起以上儲能安全事故（不含戶儲）。、到從 電池類型上看，2020 年之前公開披露的儲能電站起火事故中，80%為三元鋰電池，近年 來磷酸鐵鋰的事故比例也在增加。

政策趨勢下，在大規模長時儲能領域，全釩液流電池替代鋰電池是大趨勢。2022 年 6 月，國家能源局綜合司發布《防止電力生產事故的二十五項重點要求（2022 年版）（征 求意見稿）》，在防止電化學儲能電站火災事故章節中提到“中大型電化學儲能電站不得 選用三元鋰電池、鈉硫電池，不宜選用梯次利用動力電池；選用梯次利用動力電池時， 應進行一致性篩選并結合溯源數據進行安全評估”。釩電池主要使用水基電解液體系，安 全性比較高，不像鋰離子電池容易燃燒起火。鋰電池中磷酸鐵鋰電池雖然相比三元鋰電 池安全性高點，但依然存在安全隱患。與其它電池相比，全釩液流電池電堆和電池單元 儲能系統模塊額定輸出功率大，均勻性好，易于集成和規模放大，非常適合用于中大型 電化學儲能電站，尤其是在我國政策方向和資源稟賦下。

分時電價政策提升儲能盈利空間，釩電池產業化進程有望加快。自 2021 年國家發 改委發布《關于進一步完善分時電價機制的通知》以來，各地分時電價陸續進行改革， 不斷擴大的峰谷價差、靈活多層次的峰谷時段設置，拓展了用戶側儲能的盈利空間。根 據中關村儲能產業聯盟的測算，峰谷價差較大的廣東省、海南省、浙江省的儲能項目投 資回報期均在 6 年以下，遠低于電源側和電網側大多數 10 年以上的投資回報周期。2022 年底，多地更新分時電價政策，共同特點是持續拉大谷峰比，以山東省為例，2023 年 1 月峰谷價差為 0.926 元/kWh，高于 2022 年的均價 0.739 元/kWh。預計 2023 年持續拉 大峰谷比將成為發展趨勢，這將為對成本敏感性較高的釩電池儲能拓展更大的盈利空間。

4.3 釩電池尚處于商業化早期，產業鏈優勢環節有望率先收益

目前釩電池產業處在商業化早期，市場需求未打開，相關企業分為三類：上游釩礦、 中游原材料商和電池集成商。上游企業中，自有釩礦資源的企業擁有比較高的資源壁壘， 參考鋰電池行業競爭格局，隨著釩電池產業化的推進，釩價有望進一步上漲，自有釩礦 資源的企業有望率先收益。中游企業中，電解液廠商多為釩資源企業向下游產業鏈延伸 或者電池集成商向上游一體化布局；由于隔膜材料是釩電池組件中成本僅次于電解液的 部分，且商品化的 Nafion 隔膜價格昂貴，被國外高度壟斷，有望打破國外壟斷的企業有 望充分收益。下游企業中，由于現階段釩電池初裝成本較高、市場處在推廣期，利潤承 壓，且釩電堆的技術壁壘較高，擁有深厚技術積累的行業龍頭企業有望保持長期優勢。

審核編輯 ：李倩