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钒电池储能,真趋势还是假风口?
发布时间:2022.09.09  查看:

近日,钒电池概念带动若干股票大幅波动。尤其是钒资源龙头企业攀钢集团钒钛资源股份有限公司(000629.SZ,下称攀钢钒钛),其股价自6月29日以来接近翻倍。

“热度近期提升了很多,不仅表现在产品销售方面,投资方面也特别活跃,不停有投资者来讨论融资的可能性”,北京普能世纪科技有限公司(下称普能)亚太区销售经理匡桢仁对《财经十一人》说。

普能是国内钒电池储能系统模块化产品提供商,成立于2007年,目前在全球12个国家和地区安装投运了70多个钒电池储能项目。

7月27日,国家能源局电力司司长何洋在国新办举行的新闻发布会上说,锂离子电池、液流电池(钒电池)、压缩空气等多种新型储能技术路线的产业化进程在显著提速,下一步,国家能源局将继续推动新型储能的试点和示范。

钒电池要火了起来吗?近来的热度究竟是真趋势还是假风口?钒电池有哪些优点和缺点?

 

钒电池和锂电池的竞争

相比于传统的抽水储能和熔融盐储能,包括锂离子电池、铅蓄电池、钠硫电池、压缩空气、液流电池(目前主要是钒电池)、超级电容和飞轮储能在内的储能方式被称之为新型储能。

新型储能刚刚兴起。根据中关村储能产业技术联盟的数据,截止2021年底,中国新型储能累计装机占整体储能装机的比例为12.5%。

“新型储能市场潜力很大,并且刚刚兴起,还没有哪种技术路线能独霸天下,实际上是多种技术路线争鸣的态势”, 厦门大学中国能源政策研究院院长林伯强对《财经十一人》说。



目前,锂电池暂时领先。

根据中关村储能产业技术联盟的数据,截至2021年底,锂电池占中国新型储能累计装机规模的89.6%,钒电池占0.9%。原因是在新能源车应用的带动下,锂电池更便宜、技术更成熟。

根据光大证券统计,2022年初,锂电池储能项目的成本约为1.8元/Wh;而根据普能科技的数据,目前钒电池的成本约为3元/Wh,规模大的项目能够将成本拉低到2.5元/Wh。

但锂电池的弱点是安全性不足。

根据光大证券的统计,从2011年到2022年4月,全球总计发生的34起储能电站爆炸事件中,有32起是锂电池。

北碳优能(北京)科技有限公司创始人齐明鑫向《财经十一人》介绍说,他们曾碰到某些客户,原计划在全国各地的大型停车场投资建设锂电池储能项目,但因为锂电池的安全性问题,无法获得当地消防部门批准。

2022年6月29日,国家能源局发布《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022版)(征求意见稿)》,第2章12条提出:“中大型化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池,不宜选用梯次利用动力电池;选用梯次利用电池时,应进行一致性筛选并结合溯源数据进行安全评估”。

占据较大市场份额的锂电池储能遭到政策否定,意味着钒电池的机会增加,钒电池的市场热度随之提升。

与锂电池相比,钒电池更安全。

钒电池全称是全钒氧化还原液流电池。其原理是利用钒氧化物与电极接触发生电化学反应,使化学能转换为电能。钒离子电解液含有化学能,钒电池储能系统将其储存在储罐内,利用外接的泵,将电解液从储罐压入电池堆体内,使得电解液平行流过电极表面并发生电化学反应,从而完成钒电池储能系统的充电或放电。

 

第一,钒电池所需要用到的钒氧化物可以存在于水溶液中,这样就不容易发生热失控、燃烧和爆炸;但锂化学活性好,在水里不稳定,只能存在于有机物电解液中,易燃易爆;

第二,钒电池的电解液与电堆分离,因此不会出现类似锂电池因内部短路而发生自燃的现象;

第三,应对中大型储能需求的时候,钒电池系统只需要增加电解液的体积,安全可控;但锂电池需要增加单体电池的数量,而数量越大发生事故的概率越大,并且,大量的锂电池集中存放也更容易出现危险。

 

钒资源供应和新技术挑战

但如果钒电池大量应用,国内五氧化二钒的供应将出现紧张。

根据国家能源局数据,截至2021年底,中国新型储能累计装机规模约为4GW。

国家发改委、国家能源局在2021年7月23日发布的《关于加快新型储能发展的指导意见》中提出,到2025年,新型储能要完成从商业化初期到规模化发展的转变,累计装机规模达到30GW以上。

申银万国据此预测:2022年到2025年,中国新型储能年新增装机量的同比增速将分别达到69%、69%、64%、64%;浙商证券认为同比增速可达到123%、80%、40%、44%。2025年中国新型储能年装机量中,钒电池储能的占比可达到15%到20%。

 

基于这样的预测,申银万国、光大证券、浙商证券认为:2025年前后,中国钒电池储能年度新增装机量将达到2.13GW~3.5GW。

钒电池的关键材料是制作电解液所需的五氧化二钒,匡桢仁介绍说,目前钒电池40%~50%的成本来自电解液。根据光大证券和普能科技的数据,1GW钒电池需要3.92万吨五氧化二钒,市场对五氧化二钒的需求将快速增加。

 

五氧化二钒的供应是否能及时跟上呢?

百川盈孚的数据显示,中国2021年五氧化二钒产量为13.6万吨。光大证券指出,中国每年产出的钒,90%以上用于钢铁行业,用于提高钢材的性能,这部分需求不会减少。

而在短期内提升五氧化二钒产量并不容易。

美国地质调查局数据显示,全球钒资源静态可开采年限约224年,与锂资源214年的可开采年限相当。钒资源主要分布在中国、俄罗斯,南非和澳大利亚,截至2021年底,中国钒矿储量为950万吨,占全球40%。

钒虽然在地壳里储量高,但独立钒矿较少见,大部分是与其他矿物形成共生矿或者复合矿。中国钒资源有52%蕴含在钒钛磁铁矿中,另有48%蕴含在含钒石煤中。

五氧化二钒的初始来源是钒钛磁铁矿,主要用于冶炼钢铁,冶炼之后会产生钒钢渣,从钒钢渣中又可提炼五氧化二钒。由于钢渣提钒技术成熟,每吨五氧化二钒的提取成本在7万~10万元,因此中国86.9%的钒是从钒钢渣中提炼。

但钢渣提钒受制于钒钢产量,因此五氧化二钒的产量增加不大。根据申银万国数据,2019年到2021年,国内钒钢渣冶炼提钒的供应量分别为11.25万吨、11.46万吨、12.35万吨。

同时由于环境污染和危害健康等问题,中国自2018年起禁止钒渣进口。

那么,市场需求会刺激生产方直接从钒钛磁铁矿中提炼钒吗?

龙佰集团股份有限公司于7月12日公告:计划建设年产能3万吨的五氧化二钒项目,该项目就是利用湿法从钒钛磁铁矿直接提取钒,且回收率高于钒钢渣提钒。这个项目建成后能显著增加市场供应,但其建设需要31个月,2025年才能建成投产。

五氧化二钒也可以从石煤中提取,这是一种含碳少、热值低的劣质无烟煤,也是一种低品位多金属共生矿。中国石煤中的五氧化二钒含量大多数在0.8%以下。

石煤提钒会产生氯化氢、二氧化硫,环保处理压力大,综合成本较高,环保部门对此也严格限制。根据浙商证券的数据,中国石煤矿石产量从2009年的140万吨下降到2015年的30万吨,随着市场需求回升,部分大型企业取得技术突破,石煤矿石产量又逐步回升到2018年的100万吨左右。

但石煤提钒在短期内很难改变国内五氧化二钒的供应格局,因为石煤提钒的建设周期和钒钛磁铁矿提钒相当。

西部矿业2019年年中开始在甘肃省肃北县建设国内首条绿色石煤提钒环保生产线,并利用石煤提钒的余热发电。该项目在2020年完成一期建设,2022年4月完成二期建设并投产,可年产2000吨偏钒酸铵,这是制备五氧化二钒的重要原料。

石煤提钒目前的产量很低。根据申万宏源数据,2021年中国石煤提取的五氧化二钒产量仅为1.25万吨,而钒钢渣提取的五氧化二钒产量为12.35万吨。

综上所述,五氧化二钒的供应紧张或许要到2025年才能缓解。这意味着钒资源的价格将上涨,钒电池储能的成本也会上升。

匡桢仁向《财经十一人》介绍,今年五氧化二钒价格大涨,这是对钒电池储能影响最大的因素。

万得数据显示,四川地区五氧化二钒每吨价格从2020年四季度的8万元左右,上涨到2022年4月的14万元左右,目前仍在10万元左右的高位。

 

另外,钒电池也面临新技术的挑战。比如,铁铬液流电池,其原理与钒电池类似,也是将电解质溶液单独存放在储罐中,用泵将电解液压入电堆进行电化学反应,再循环回到储罐。不同之处是,其利用的是铁、铬资源,成本更低。但铁铬液流电池能量密度低于钒电池,其技术成熟度和商业化进度也不如钒电池。

“市场对于新型储能的需求很强烈。”北碳优能(北京)科技有限公司创始人齐明鑫对《财经十一人》说。齐明鑫投资了水系锌锰电池储能技术,并在努力推广。据他介绍,客户即便是对这种新型电池也表现出了浓厚兴趣,并陆续给予示范项目的订单。

 

本文来自微信公众号:财经十一人 ID:caijingEleven),作者:刘丁,编辑:马克

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