儲(chǔ)能王者釩電池吊打鋰離子電池？政策優(yōu)待對(duì)象里能否誕生下一個(gè)寧德時(shí)代？

近日，國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出了堅(jiān)持儲(chǔ)能技術(shù)多元化目標(biāo):液流電池等長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展初期;到2025年實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉(zhuǎn)變，裝機(jī)規(guī)模達(dá)30G以上;到2030年實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能全面市場化發(fā)展。

根據(jù)電化學(xué)反應(yīng)中活性物質(zhì)的不同，液流電池可分為釩液流電池、鋅基液流電池、鐵鉻液流電池等。其中全釩液流電池，壽命長、規(guī)模大、安全可靠的優(yōu)勢尤為突出。

全釩液流電池，簡稱為釩電池將成為規(guī)模儲(chǔ)能的首選技術(shù)，在調(diào)峰電源系統(tǒng)、大規(guī)模風(fēng)光電系統(tǒng)儲(chǔ)能、應(yīng)急電源系統(tǒng)等領(lǐng)域具有廣的應(yīng)用前景。

產(chǎn)業(yè)推動(dòng)，隨著儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展，釩電池項(xiàng)目激增。不完全統(tǒng)計(jì)2020年以來釩電池項(xiàng)目，裝機(jī)量已經(jīng)超過6GW，容量超過20GWH，而且已經(jīng)看到大型發(fā)電企業(yè)的身影

志在大規(guī)模儲(chǔ)能的釩電池

釩是一種堅(jiān)硬的銀灰色金屬，也是元素周期表中23號(hào)金屬元素。目前，世界上大多數(shù)釩的存在形式是從開采的礦石中分離出來的富釩精礦，少數(shù)則從是煉鋼爐渣的副產(chǎn)品提煉。

釩電池則屬于一種液流電池，全稱為“全釩氧化還原液流電池”。液流電池是一種電池正負(fù)極與電解液分開各自循環(huán)的高性能蓄電池，通過正負(fù)極與電解液的可逆氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)換。

根據(jù)不同的活性物質(zhì)，液流電池可以分為全釩、鋅-溴、多硫化鈉-溴、鐵-鉻等多種技術(shù)路線。其中，全釩液流電池是利用VO2＋/VO2＋、V2＋/V3＋兩對(duì)氧化還原電堆的釩離子溶液分別作為正極和負(fù)極的活性物質(zhì)，儲(chǔ)存在各自的電解液儲(chǔ)罐中。

釩電池工作原理

與常規(guī)的蓄電池和鋰電池不太一樣的是，液流電池對(duì)電池進(jìn)行充/放電時(shí)，電解液是通過泵的作用，由外部儲(chǔ)液罐分別循環(huán)流經(jīng)電池的正極室和負(fù)極室，并在電極表面發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的充放電。

釩電池受到關(guān)注，主要是因?yàn)殡娊庖嚎梢匝h(huán)使用、容量可以隨著貯液罐的增加而提高、具有充放電效率高等優(yōu)點(diǎn)，有望在大規(guī)模儲(chǔ)能方面實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

今年以來，“碳中和”概念持續(xù)發(fā)酵，風(fēng)能、光伏等新能源發(fā)電模式迎來風(fēng)口，也帶動(dòng)著相比抽水蓄能更具優(yōu)勢的電化學(xué)儲(chǔ)能的崛起。

成本已經(jīng)顯著降低的鋰電池作為儲(chǔ)能電池當(dāng)然是目前的主流方案，但業(yè)內(nèi)也在不斷探索更加符合儲(chǔ)能場景特點(diǎn)的電池。

相比動(dòng)力電池，儲(chǔ)能電池對(duì)能量密度沒有苛刻要求，而是更加強(qiáng)調(diào)電池的壽命、成本、穩(wěn)定性、安全性。

寧德時(shí)代在7月份正式發(fā)布的鈉離子電池在成本和安全性上相比鋰電池都已有優(yōu)勢，但鈉離子電池的循環(huán)壽命在3000次左右，相比2000次左右的鋰電池提升并不明顯。

而釩電池依靠液流電池的形式幾乎把優(yōu)勢占盡。釩電池的電解液幾乎可以無限循環(huán)利用，同時(shí)可以回收；電池整體循環(huán)次數(shù)在13000次以上，使用壽命可達(dá)20年以上。

同時(shí)，電解液外置在儲(chǔ)液罐的形式使得釩電池的電池容量可以根據(jù)使用場景獨(dú)立設(shè)計(jì)，使得釩電池的充放電時(shí)長普遍在4個(gè)小時(shí)以上，能夠更好滿足大規(guī)模儲(chǔ)能和長時(shí)儲(chǔ)能。

再加上電解質(zhì)全部存在于水溶液中保證的更好安全性，釩電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域要比鋰電池和鈉電池更具性能優(yōu)勢。

當(dāng)然，處于發(fā)展初期、成本較高是目前釩電池面臨的問題，目前鋰電池的成本為1200元/KWh，釩電池的成本則在3000元/KWh以上。

規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用是降低成本的最有效方式，目前我國已經(jīng)對(duì)釩電池的推廣做出規(guī)劃，這也是其越來越受關(guān)注的主要原因。

同時(shí)，目前我國的釩礦儲(chǔ)量占全球儲(chǔ)量的45%左右，位列第一，規(guī)模商業(yè)化后不必?fù)?dān)心像鋰礦那樣依靠大量進(jìn)口。

政策推動(dòng)釩電池進(jìn)入商業(yè)化初期

雖然釩電池在過去幾年里沒受到市場的過多關(guān)注，但在整個(gè)新能源的各項(xiàng)規(guī)劃中，都能看到其身影。無論是在2015年和鋰電池、燃料電池等新型電池一起被納入到稅收優(yōu)惠政策中，還是2017年被列入能源技術(shù)“十三五”規(guī)劃中，釩電池一直都是政策優(yōu)待的對(duì)象。

今年在儲(chǔ)能領(lǐng)域的定調(diào)則讓市場真正關(guān)注到釩電池。2021年7月，國家發(fā)改委和能源局發(fā)布《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，文件提出要堅(jiān)持儲(chǔ)能技術(shù)多元化，推動(dòng)鋰離子電池等相對(duì)成熟新型儲(chǔ)能技術(shù)成本持續(xù)下降和商業(yè)化規(guī)模應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)釩電池等液流電池長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展初期。

按照《關(guān)于加快新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》政策制定目標(biāo)，2025年要累計(jì)實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能30GW裝機(jī)量，釩電池滲透率達(dá)到20%，而當(dāng)前無論是全球范圍內(nèi)，還是在我國，釩電池的滲透率剛剛達(dá)到1%。

這意味著未來5年，釩電池將依靠滲透率的提升迎來第一階段爆發(fā)期。事實(shí)上，在產(chǎn)業(yè)方面，隨著儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展，我國釩電池企業(yè)正在邁向初步商業(yè)化階段。

今年7月，北京普能宣布獲得泰國BCPG公司2400萬美元新一輪投資，以加速公司全球儲(chǔ)能業(yè)務(wù)的增長。

北京普能也是目前國內(nèi)釩電池領(lǐng)域的頭部企業(yè)，其在2008年的金融危機(jī)中收購了彼時(shí)全球最大的釩電池企業(yè)加拿大Vanteck公司，從而得到了核心技術(shù)和生產(chǎn)線，隨后迅速發(fā)展。

官方數(shù)據(jù)顯示，目前北京普能在全球累計(jì)安裝釩電池投運(yùn)達(dá)到40MWh，安全穩(wěn)定運(yùn)行累計(jì)超過80萬個(gè)小時(shí)。

BCPG則是一家總部位于泰國的可再生能源項(xiàng)目開發(fā)商和業(yè)主方，在東南亞、日本和澳大利亞擁有約900兆瓦(MW)的發(fā)電規(guī)模和超過2200兆瓦的儲(chǔ)備項(xiàng)目。該公司的投資將支持普能公司推出第三代儲(chǔ)能產(chǎn)品Gen3VRB-ESS?、擴(kuò)大制造產(chǎn)能以及垂直整合上游釩資源，以滿足日益增長的全球市場需求。

值得注意的是，公開信息顯示，在今年7月的融資之前，北京普能的上一輪融資是在2011年的由北極光創(chuàng)投、紅杉資本等投資的2200萬美元的C輪融資。

除了北京普能，目前在釩電池領(lǐng)域還有上市公司的身影，這便是國家電網(wǎng)旗下的上市公司國網(wǎng)英大。

國網(wǎng)英大旗下的武漢南瑞，則是從2010年開始將電化學(xué)儲(chǔ)能列為戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，展開全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù)研究。

目前，武漢南瑞已掌握釩電池改性選型技術(shù)，具備釩電池本體設(shè)計(jì)、材料研制、系統(tǒng)集成能力，成功研發(fā)高功率釩電池電堆和250千瓦/500千瓦時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)。2019年1月，武漢南瑞在蒙東科右中旗進(jìn)行了100千瓦2小時(shí)移動(dòng)式全釩液流電池儲(chǔ)能示范。

除了已有多年研發(fā)實(shí)力的企業(yè)，也有初創(chuàng)企業(yè)的身影。今年6月，山西國潤儲(chǔ)能宣布向旗下釩電池進(jìn)入試生產(chǎn)階段，這是一家儲(chǔ)能釩電池技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)企業(yè)，主要產(chǎn)品應(yīng)用于新能源發(fā)電、智能電網(wǎng)、通信基站等領(lǐng)域。公開信息顯示，國潤儲(chǔ)能成立于2020年6月，但技術(shù)儲(chǔ)備可追溯到2016年。

除了電池企業(yè)，上市公司中還有資源型的企業(yè)攀鋼釩鈦和安寧股份。

攀鋼釩鈦目前是世界主要的釩制品供應(yīng)商，中國主要的鈦原料供應(yīng)商。公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于鋼鐵工業(yè)、電子工業(yè)、有色金屬及涂料油墨等領(lǐng)域，具備年經(jīng)營鈦精礦100萬噸和年產(chǎn)釩制品（以V2O5計(jì)）4萬噸（含托管企業(yè)）、鈦白粉23.5萬噸的綜合生產(chǎn)能力。

安寧股份則是一家對(duì)多金屬共伴生礦進(jìn)行采選的釩鈦資源綜合利用循環(huán)經(jīng)濟(jì)企業(yè)，主要從事釩鈦磁鐵礦的開采、洗選和銷售，主要產(chǎn)品為鈦精礦和釩鈦鐵精礦。

可以看到，目前參與到釩電池產(chǎn)業(yè)中的企業(yè)并不多，即使是頭部企業(yè)，產(chǎn)品也多屬于示范運(yùn)營和產(chǎn)品驗(yàn)證狀態(tài)。

不過，政策帶來的指引已經(jīng)為釩電池的發(fā)展帶來了更強(qiáng)的確定性。2021年7月，國家能源集團(tuán)北京低碳清潔能源研究院儲(chǔ)能技術(shù)負(fù)責(zé)人劉慶華表示：“‘十四五’時(shí)期，我國全釩液流電池將迎來大規(guī)模推廣時(shí)機(jī)。隨著各地全釩液流電池儲(chǔ)能示范項(xiàng)目落地并獲得技術(shù)驗(yàn)證，未來5年內(nèi)預(yù)計(jì)將是全釩液流電池從成熟走向推廣的重要窗口期。”達(dá)不溜理財(cái)日記，競科技