前段时间两三年，钒电池组锂离子发电站商品化正在加速，相关供货商接到的订货也在激增。
文/每星期半年报 梅利尼
7月以来，在A股大盘调整之时，消费市场对钒电池组参与度反倒加速高涨，“钒电池组成分股”和“纯碱成分股”分别跑赢沪深300指数13和17个基点。钒电池组成分股曾一度跌幅超过了20%。
由于钒电池组最核心理念价值部分-锂离子和氢氟酸的生产成本总计占比70%以上，因此板块中跌幅超10%的个股，如钒钒钛（32.6%）、振华股份（42%）、河钢股份（14%）等主要就都集中在钒电池组下游原料各个环节。
钒电池组，即钒水解还原成三片电池组（VRB），是一种极为一流、被广为民用的如前所述合金钒原素的水解还原成三片电池组。
钒电池组技术最先于1984年由新西兰维多利亚州理工学院提出并大批量生产，经过十多年发展，关键技术主要就掌控在日本、我国、新西兰、澳大利亚等国家。
锂离子关上新空间
截至2021月底，我国已投用水电锂离子项目总计MW体量46.1GW，占全球消费市场总体量的22%。其中，抽水机洛祖的总计MW体量为39.8GW，占比为86.3%，较上年下降3个基点；消费市场存量主要就来自新式锂离子，总计MW体量达至5.73GW，同比增长75%，占缅齐12.5%。
随着水电消费市场的逐渐健全，锂离子物流配送基础建设，新式锂离子凭借着建设周期长、环评小、迁建要求相对而言竞争优势，在消费市场上将呈现出逐步、逐步增长的趋势。据CNESA预测，激进情景下新式锂离子总计MW体量在2022-2026年的月均A43EI235E增幅为53.3%，2026年将达至48.5GW；平庸情景下，在2022-2026年的月均A43EI235E增幅可望达至69.2%，预计2026年总计体量将达至79.5GW。
流电池组的工作基本原理决定了钒电池组是目前生物化学锂离子中可靠性较低的技术路线。与锂电池组不同的是，三片电池组氢氟酸与锂离子相分离，由于钒电池组电解质离子存在于水溶液中，不会发生热失控、过热、燃烧和爆炸。同时，钒电池组支持频繁充放电，每天可实现充放电数百次，液态氢氟酸使得过充、过放也不会造成爆炸和电池组容量下降。
目前，新式锂离子领域主要就以锂电池组为主，其中磷酸铁锂电池组占国内电生物化学锂离子MW量的大部分；铅酸电池组以及钒电池组等电生物化学锂离子MW量占比相对较小。不过，前段时间两三年，钒电池组锂离子发电站商业化正在加速，相关供货商接到的订货也在激增。
Guidehouse Insights 于2022年二季度发布的《Vanadium Redox Flow Batteries ：Identifyting Market Opportunities and Enablers》报告显示， 2022-2031年钒电池组年MW量可望保持 41%的A43EI235E增幅，预计2031年全球钒电池组年MW量将达至 32.8GWh。
透视产业链
氢氟酸是钒电池组的重要组分，占钒电池组生产成本比例约40%，氢氟酸下游原料主要就为钒，自然界中钒很难以单体形式存在，主要就以钒矿的形式存在。
作为钒电池组重要的下游原料，我国钒产量、储量均居全球第一。
美国地质调查局（以下简称“USGS”）数据显示，截至2021月底，全球钒合金储量6300万吨。其中，我国钒矿储量约950万吨，占比39%，位居第一；2~4位的新西兰、俄罗斯和南非储量占比分别为25%、21%和15%。
产量方面，USGS数据显示，2021年全球钒产量10.7万合金吨，我国产量为7.3万吨，占比68%，资源可完全自给；俄罗斯、南非和巴西的产量占比分别为18%、8%和6%。
国内企业的钒产品原料主要为副产炼钢的钒渣，产能体量较大的企业主要就有钒钒钛、河钢集团承钢公司、北京建龙重工、成渝钒钛以及四川德胜集团等，其中钒钒钛的产能为4万吨/年，位居全国第一。
离子交换膜是钒三片电池组中的重要结构部件，其可以分隔阴阳极氢氟酸，选择性地通过符合条件的粒子，既使得电路形成闭合，又阻碍了氢氟酸间不同价态钒离子因交叉污染引起的自放电现象。
质子交换膜由于制备工艺复杂，长期被杜邦、戈尔、旭硝子等美国和日本少数厂家垄断。
杜邦是全球最先开发并销售质子交换膜的企业，早在1962年就开发出性能优良的全氟磺酸型质子交换膜，即Nafion系列产品，截至目前Nafion膜也是全球使用最广为的。目前，国外品牌全氟磺酸膜价格相对较低，以Nafion117为例，价格在500-1000美元/平方米；Nafion212价格在300-400美元/平方米，高价膜也一定程度抑制钒电池组的推广。以东岳、科润为代表的国内企业也致力于质子交换膜的国产化，目前主要就集中在主流需求的全氟磺酸质子交换膜的生产以及技术攻关上。
中游层面，大连融科已成为全球领先的全钒三片电池组全产业链开发、完整自主知识产权及高端制造能力的服务商。目前已经建立了 300MW/年全钒三片电池组锂离子产业化装备基地。
大连融科由大连恒融新能源有限公司和我国科学院大连生物化学物理研究所共同组建，大连融科领军国内外三片电池组标准的制定，引领全球三片电池组技术的发展。目前成功实施了多项商业化应用示范项目，在全钒三片电池组的关键技术领域拥有完整的自主知识产权，拥有的专利超过 300 余项。融科锂离子提供的服务涵盖全钒三片电池组关键材料、锂离子、电池组模块、KW 至百MW级电池组锂离子系统的供应以及客户定制锂离子解决方案。2022年2月，融科锂离子承建的全球最大的 100MW/400MWh 级全钒三片电池组锂离子发电站进入调试。
北京普能开发出目前世界上高安全、大容量、长时锂离子和长电池组寿命为一体的全钒三片锂离子电池和解决方案。据北京普能官网介绍，其在全球已经安装和正在处于开发阶段项目容量达至 500兆瓦时，安全稳定运行的时间总计接近100 万个小时。
普能特有的低生产成本的离子交换膜、长寿命的氢氟酸配方以及创新的电堆设计使普能区别并领跑于其他供应商。由普能拥有专利的、如前所述合金钒原素的水解还 原反应的全钒水解还原成三片电池组锂离子系统 (VRB-ESS )可将能量储存在氢氟酸 中。2021年开发出全新第三代 MW级500KW钒三片电池组锂离子产品，启动 100MW 级大型锂离子发电站项目开发。2019 年交付湖北枣阳10MW光储用首期3MW 及国 内多个MW级锂离子项目。
总之，全钒三片电池组示范项目运行多年、产业链逐步成型、全生命周期生产成本低，是目前商品化极为成熟的三片电池组，可望率先成为我国新式水电锂离子系统的“后备军”，预计将在长时锂离子应用广为。
