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隨著“碳達(dá)峰碳中和”進(jìn)程推進(jìn)，我國的能源供給結(jié)構(gòu)將隨之演變，非化石能源的電力供給份額將快速提升。國金證券認(rèn)為，儲(chǔ)能有助于解決因風(fēng)光發(fā)電帶來的電網(wǎng)不穩(wěn)定及棄電問題，儲(chǔ)能參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻，可更好保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。
目前，磷酸鐵鋰電池占到我國電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)量的90%以上，但鋰電池的安全問題正日益凸顯。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近10年間，全球至少發(fā)生34起儲(chǔ)能電站的起火、爆炸事故。去年4月16日，北京國軒福威斯光儲(chǔ)充技術(shù)有限公司的磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能電站發(fā)生嚴(yán)重火災(zāi)爆炸事故，造成人員傷亡。
在此背景下，全釩液流電池有望率先成為我國新型電力儲(chǔ)能系統(tǒng)的“后備軍”。接受證券時(shí)報(bào)記者調(diào)研的多位行業(yè)專家認(rèn)為，釩電池的活性物質(zhì)為釩離子水溶液，常溫常壓運(yùn)行，不會(huì)發(fā)生燃燒和爆炸；釩電池充放電循環(huán)壽命可達(dá)15000次以上，日歷壽命可達(dá)20年；中國是釩資源大國，儲(chǔ)量居世界首位，國家能源安全有保障，定價(jià)權(quán)掌握在自己手里。
鋰電池安全事故頻發(fā)
2021年4月16日下午，北京國軒福威斯光儲(chǔ)充技術(shù)有限公司位于北京豐臺(tái)的儲(chǔ)能電站發(fā)生火災(zāi)事故，當(dāng)天晚上火災(zāi)被撲滅。事故救援過程中，2名消防員犧牲，1名消防員受傷且傷情穩(wěn)定，1名電站內(nèi)員工失聯(lián)。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2011年至2021年的10年間，全球至少發(fā)生34起儲(chǔ)能電站起火爆炸事故。其中，日本1起、美國2起、比利時(shí)1起、中國4起、韓國26起。其中的32起事故均與鋰電池相關(guān)，26例為采用三元鋰離子的儲(chǔ)能電池，2例為磷酸鐵鋰電池，4例為未透露細(xì)節(jié)的鋰電池。此外，鈉硫電池和鉛酸電池引發(fā)的事故各一例。
進(jìn)入2022年，儲(chǔ)能鋰電池引發(fā)的事故仍在上演。1月12日上午，韓國蔚山南區(qū)SK能源公司發(fā)生火災(zāi)，起火地點(diǎn)為三層樓的電池儲(chǔ)能大樓。隨后的1月17日，位于韓國慶尚北道軍威郡牛寶郡新谷里的太陽能發(fā)電廠發(fā)生火災(zāi)。起火設(shè)施是發(fā)電廠中由450kW的PCS和容量為1500kWh的鋰離子電池組成的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其作用是將太陽能發(fā)電廠白天產(chǎn)生的電力存儲(chǔ)在電池中，然后在日落時(shí)分將電力釋放到電網(wǎng)系統(tǒng)中。
據(jù)悉，韓國的儲(chǔ)能電站起火爆炸事故頻發(fā)，與韓國各大電池企業(yè)以三元鋰電池為主流產(chǎn)品有關(guān)。
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（國電南瑞集裝箱型釩電池儲(chǔ)能電站，圖片來源：國電南瑞公司官網(wǎng)）
“儲(chǔ)能新貴”釩電池
對于電力系統(tǒng)來說，維持發(fā)電與用電的平衡是一個(gè)無法回避的現(xiàn)實(shí)問題。儲(chǔ)能系統(tǒng)，以前更多是一種“錦上添花”，但隨著“雙碳”目標(biāo)的提出，儲(chǔ)能的重要性和迫切性迅速取得業(yè)內(nèi)共識(shí)。
記者了解到，當(dāng)前，磷酸鐵鋰電池占國內(nèi)電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)量的90%以上；鉛酸電池儲(chǔ)能項(xiàng)目占比少；釩電池儲(chǔ)能總裝機(jī)量，與鉛酸電池差不多，目前在遼寧、河南等地有項(xiàng)目；其他的鐵鉻液流、鋅溴液流應(yīng)用非常少。
釩電池，全稱全釩氧化還原液流電池，是一種以釩為活性物質(zhì)呈循環(huán)流液態(tài)的氧化還原電池。由于安全性能突出以及循環(huán)壽命長，釩電池有望在某些領(lǐng)域發(fā)展為鋰電池的“繼任者”。與動(dòng)力電池相比，儲(chǔ)能電池多用于電源、電網(wǎng)、用戶側(cè)以及基站、3C產(chǎn)品等，與國家能源安全有著更為緊密的關(guān)聯(lián)。
據(jù)凱盛融英（CAPVISION）的調(diào)研結(jié)果，目前，國電投、國家能源集團(tuán)和一些地方能源集團(tuán)、華潤、上海電氣等都在積極布局釩電池生產(chǎn)。浙江杭州等地有初創(chuàng)型公司成立，參與釩電池的研發(fā)制造。
國金證券分析師牛波認(rèn)為，經(jīng)美國、日本、澳大利亞等國的使用驗(yàn)證，與鉛酸、鎳氫電池相比，釩電池具有大功率、長壽命、支持頻繁大電流充放電、安全性高等優(yōu)勢，主要用于再生能源并網(wǎng)發(fā)電、電網(wǎng)儲(chǔ)能、大型智能微電網(wǎng)等。
一位不愿透露姓名的電力投資央企相關(guān)負(fù)責(zé)人對記者表示，按照全球的能源發(fā)展規(guī)劃，尤其是針對新型電力系統(tǒng)的，不管哪一類，對于儲(chǔ)能系統(tǒng)都是有依賴的。中國大多數(shù)的用戶終端都是交流電，基于這個(gè)現(xiàn)狀，儲(chǔ)能會(huì)在我國今后的電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。
（提釩轉(zhuǎn)爐，圖片由受訪的釩資源企業(yè)提供）
國際上，上世紀(jì)80年代開始有全釩液流電池的研究成果落地；90年代末，中國開始從事相關(guān)研究；2008年，大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司成立；2009年，北京普能世紀(jì)科技有限公司收購全球最大釩電池企業(yè)加拿大VRB Power System公司。
近日接受證券時(shí)報(bào)記者采訪時(shí)，大連融科副總經(jīng)理王曉麗表示，未來的儲(chǔ)能市場，不會(huì)存在一種技術(shù)路徑“包打天下”，各種技術(shù)都有各自的適應(yīng)空間。釩電池的優(yōu)勢在于4-10小時(shí)中長時(shí)儲(chǔ)能區(qū)間，其安全性、經(jīng)濟(jì)性和電網(wǎng)調(diào)節(jié)作用明顯占優(yōu)。
王曉麗介紹，由大連融科承建的5MW/10MWh全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)于2012年12月投入運(yùn)行，這是當(dāng)時(shí)世界上第一套實(shí)際并網(wǎng)運(yùn)行的5MW級(jí)液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，時(shí)至今日，功率、容量和效率都無衰減，且運(yùn)行穩(wěn)定，有效驗(yàn)證了釩電池的長壽命、高安全以及可靠穩(wěn)定特性。此外，目前在建的大連恒流100MW/400MWh釩電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站國家示范項(xiàng)目，也是世界上規(guī)模最大的釩電池儲(chǔ)能項(xiàng)目之一。
支持儲(chǔ)能的國家級(jí)政策頻出
記者了解到，2021年我國儲(chǔ)能市場已出現(xiàn)拐點(diǎn)跡象，釩電池廠家收到的意向訂單明顯增多。
去年下半年以來，面向儲(chǔ)能的國家級(jí)政策頻出，各地也陸續(xù)出臺(tái)省市級(jí)政策支持新型儲(chǔ)能及抽水蓄能發(fā)展。2021年7月，發(fā)改委、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》，明確了儲(chǔ)能的市場主體地位，并允許其參與各類電力市場。意見提出到2025年新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模達(dá)3000萬kW以上，2030年新型儲(chǔ)能全面市場化發(fā)展的目標(biāo)。
浙商證券分析師鄧偉接受記者采訪時(shí)表示，近年來，我國儲(chǔ)能裝機(jī)量迅速增長，釩電池相關(guān)儲(chǔ)能項(xiàng)目取得顯著進(jìn)展。以釩電池為代表的液流電池，2019年裝機(jī)規(guī)模為20MW，2020年達(dá)到100MW，釩電池裝機(jī)量增長迅速。不過目前我國釩電池滲透率僅為1%左右，未來發(fā)展前景廣闊。
7月，發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步完善分時(shí)電價(jià)機(jī)制的通知》，要求上年度最大系統(tǒng)峰谷差超過40%地區(qū)，峰谷電價(jià)價(jià)差不低于4:1，其他地方不低于3:1。同時(shí)建立尖峰電價(jià)機(jī)制，尖峰電價(jià)在峰段電價(jià)基礎(chǔ)上上浮比例不低于20%。在用戶側(cè)拉大峰谷價(jià)差。
8月，發(fā)改委、能源局發(fā)布《關(guān)于鼓勵(lì)可再生能源發(fā)電企業(yè)自建或購買調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模的通知》，鼓勵(lì)可再生能源發(fā)電企業(yè)自建或購買調(diào)峰，明確了初期調(diào)峰掛鉤比例按功率的15%，功率比例的20%以上可以優(yōu)先并網(wǎng)，明確時(shí)長4小時(shí)以上，兼顧儲(chǔ)能型調(diào)峰的物理性質(zhì)與電力系統(tǒng)平衡需求。
“儲(chǔ)能配置在新能源的發(fā)電端，當(dāng)前還是讓新能源企業(yè)自己買單。”王曉麗補(bǔ)充道，政府給予的支持，就是允許配置了儲(chǔ)能系統(tǒng)的新能源項(xiàng)目“優(yōu)先核準(zhǔn)、優(yōu)先并網(wǎng)、優(yōu)先調(diào)度”，另外就是進(jìn)一步拉大用戶端的峰谷價(jià)差，逐步創(chuàng)造儲(chǔ)能的發(fā)展環(huán)境。同時(shí)，各地方政府出臺(tái)相關(guān)政策，主要方向也是為儲(chǔ)能構(gòu)筑一個(gè)“市場”，并支持這個(gè)市場自主自發(fā)地發(fā)展下去。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年以來，超過20個(gè)?。▍^(qū)）出臺(tái)了新能源并網(wǎng)配儲(chǔ)方案，新版“兩個(gè)細(xì)則”明確了儲(chǔ)能的市場主體地位，完善了成本分?jǐn)倷C(jī)制，進(jìn)一步拓展了儲(chǔ)能收益空間。國金證券認(rèn)為，儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展的初期驅(qū)動(dòng)因素已經(jīng)齊全，中長期的驅(qū)動(dòng)將來自成本繼續(xù)下降、成熟的市場機(jī)制以及商業(yè)模式的迭代。
事關(guān)國家能源安全
目前，磷酸鐵鋰電池占到我國電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)量的90%以上。記者注意到，除了鋰離子電池的安全問題之外，部分鋰電材料價(jià)格持續(xù)上漲，以及資源定價(jià)權(quán)掌握在海外巨頭手里，都對我國的國家能源安全構(gòu)成一定威脅。
標(biāo)普全球數(shù)據(jù)顯示，自2021年初至2021年12月14日，碳酸鋰價(jià)格已上漲413%，北亞到岸價(jià)格32600美元/公噸，而氫氧化鋰價(jià)格在同一時(shí)期攀升254%，至北美地區(qū)到岸價(jià)格31900美元/公噸。分析人士稱，疫情加劇供應(yīng)緊張，再加上全球?qū)G色能源的追捧，預(yù)計(jì)鋰、石墨、鈷等鋰離子電池關(guān)鍵材料價(jià)格還將持續(xù)上漲。
事實(shí)上，全球鋰資源中，約有超過一半在南美洲的“鋰三角區(qū)”，智利、玻利維亞和阿根廷等國擁有世界最大的鋰儲(chǔ)備量。截至2020年，中國鋰資源儲(chǔ)量約為150萬噸，占全球總資源儲(chǔ)量的7.12%。我國雖然是鋰鹽加工大國，但鋰資源仍高度依賴進(jìn)口。
另一方面，智研咨詢發(fā)布的《2021-2027年中國釩行業(yè)市場運(yùn)行狀況及發(fā)展前景預(yù)測報(bào)告》顯示，中國是釩資源比較豐富的國家。我國釩鈦磁鐵礦廣泛分布于四川、湖南、安徽、廣西、湖北及甘肅等省區(qū)，其中四川釩儲(chǔ)量居全國之首。2020年，中國釩礦產(chǎn)量占全球釩礦總產(chǎn)量的61.63%。
接受記者采訪時(shí)，四川德勝集團(tuán)釩鈦有限公司副總經(jīng)理、總工程師徐瑜說，我國產(chǎn)釩的主要來源有釩鈦磁鐵礦和石煤。釩鈦磁鐵礦提釩的產(chǎn)出率較高。釩在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，最大的需求在鋼鐵生產(chǎn)過程中。近年來，國內(nèi)基建投資規(guī)模穩(wěn)中有降，未來鋼鐵釩含量的標(biāo)準(zhǔn)還會(huì)進(jìn)一步提高。綜合來看，鋼鐵用釩的總量不會(huì)大規(guī)模增長，總體將保持基本穩(wěn)定。
攀鋼釩鈦2020年年報(bào)指出，釩是一種重要的合金元素，主要用于鋼鐵工業(yè)，含釩鋼具有強(qiáng)度高、韌性大、耐磨性好等優(yōu)良特性；釩可以作為催化劑和著色劑應(yīng)用于化工行業(yè)；釩還被用于生產(chǎn)可充電氫蓄電池或釩氧化還原蓄電池，隨著高端裝備及新能源儲(chǔ)能相關(guān)政策的深入實(shí)施，公司將加快釩鋁合金和釩化工產(chǎn)品的發(fā)展進(jìn)程。
“在能源安全角度，釩的優(yōu)勢在于，礦產(chǎn)資源主要掌握在我們國家自己手里。”徐瑜說。且釩電池所使用的釩存在于電解液中，電池運(yùn)行中不損失、不消耗，可永續(xù)循環(huán)使用，是一種資源友好型儲(chǔ)能技術(shù)。
降成本：強(qiáng)化可比優(yōu)勢
證券時(shí)報(bào)記者向行業(yè)企業(yè)了解到，目前，1kWh電解液大約使用8-9公斤五氧化二釩。如果釩價(jià)格不超過10萬元/噸，電解液成本大概在1300-1500元/kWh。過去幾年，釩價(jià)格出現(xiàn)“過山車”般大起大落——2017-2018年，釩價(jià)格約為5萬元/噸；2019年12月份，釩價(jià)格猛漲至54萬元/噸；2021年，五氧化二釩價(jià)格回落至11-12.5萬元/噸。
相較鋰電池而言，釩電池成本居高不下的原因在于目前產(chǎn)業(yè)鏈上中下游還不夠完善，缺少規(guī)模化生產(chǎn)帶來的紅利。
前述匿名電投央企人士對記者說，根據(jù)我國的電網(wǎng)規(guī)模，每年的用電量大概在7-8萬億kWh。實(shí)際上不管哪一種儲(chǔ)能方式，都根本無法與我國電力系統(tǒng)相匹配。短期內(nèi)如果沒有政策強(qiáng)有力支持，這個(gè)產(chǎn)業(yè)一定是被動(dòng)朝前走的。
“從產(chǎn)能和價(jià)格上看，近10年來，釩的市場經(jīng)歷了過山車。2018年的釩價(jià)出現(xiàn)非理性高企，此前一直做釩電池的廠家因此受到?jīng)_擊而舉棋不定。”徐瑜對此深有感觸。
他說，未來隨著鋼鐵產(chǎn)能進(jìn)一步受控，以及非鋼領(lǐng)域的釩電池、催化酶等應(yīng)用推進(jìn)，總體上供需趨于平衡的可能性比較大。作為廠家，我們不想再看到釩價(jià)的暴漲或暴跌，希望維持一個(gè)價(jià)格長期均衡的市場。
（五氧化二釩成品，圖片由受訪企業(yè)提供）
大連融科副總經(jīng)理王曉麗說，無論是哪種儲(chǔ)能技術(shù)，最大的瓶頸還是在于市場機(jī)制，即價(jià)格的疏導(dǎo)以及商業(yè)模式的建立。市場對于儲(chǔ)能設(shè)備的終極目標(biāo)，一定是高安全、長壽命、高效率和低成本，以及整個(gè)生命周期內(nèi)對環(huán)境資源的友好程度。當(dāng)前來看，釩電池的短板在于效率偏低和初始投資成本偏高，這也是企業(yè)做推廣的難點(diǎn)。
她認(rèn)為，釩電池技術(shù)和成本的“天花板”還很高，需要加快技術(shù)提升和產(chǎn)業(yè)規(guī)模壯大速度，快速滿足市場要求。并且釩電池具有長壽命、高安全、容量零衰減等“技術(shù)基因”，綜合考慮壽命等因素后，度電成本下降一定會(huì)是未來的趨勢，釩電池具有獨(dú)特的可比優(yōu)勢。
記者了解到，關(guān)于降低成本，還有一個(gè)很大的潛力來自占電池成本50%（按照儲(chǔ)能時(shí)長4小時(shí)）的電解液，通過把原料端、集成端和應(yīng)用端三方聚攏起來，探索一種逐年分?jǐn)傊Ц兜姆绞剑梢杂行Ы档涂蛻舫跏纪顿Y。
“我們希望釩的應(yīng)用是多元化和多極化的，從長遠(yuǎn)來看，才會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定健康的市場。”王曉麗說。
對策：行業(yè)聯(lián)盟“破冰之舉”
2021年12月的中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議指出，要正確認(rèn)識(shí)和把握“碳達(dá)峰碳中和”。會(huì)議提到，要科學(xué)考核，新增可再生能源和原料用能不納入能源消費(fèi)總量控制，創(chuàng)造條件盡早實(shí)現(xiàn)能耗“雙控”向碳排放總量和強(qiáng)度“雙控”轉(zhuǎn)變，加快形成減污降碳的激勵(lì)約束機(jī)制，防止簡單層層分解。
徐瑜對記者表示，在任何一個(gè)行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈當(dāng)中，上游是基礎(chǔ)，資源端一定是所有儲(chǔ)能最主要的環(huán)節(jié)。釩電池中的資源不消耗、殘值高、可循環(huán)利用，在可行性上，國家可出臺(tái)投資參股、金融租賃等金融支持釩電解液的政策。
多位業(yè)內(nèi)人士向記者表達(dá)了期待，那就是，未來能否實(shí)行釩電池用的釩定價(jià)與鋼材用的釩定價(jià)實(shí)行“雙軌制”，即在通過釩電池領(lǐng)域原材料的相對穩(wěn)定價(jià)格和市場需求，來抑制鋼鐵端釩價(jià)的大起大落，并獲得盈利平衡。此舉無疑也是為了更好支持產(chǎn)業(yè)鏈的穩(wěn)健發(fā)展。
王曉麗告訴記者，儲(chǔ)能時(shí)長在4個(gè)小時(shí)以上的電池，大約一半的成本在釩電解液上面，所以說，行業(yè)聯(lián)盟將成為“破冰之舉”。從全釩液流電池行業(yè)來看，1GWh需要8000-9000噸的五氧化二釩，短期內(nèi)如果全釩液流項(xiàng)目上得較快，可能會(huì)對釩市場形成沖擊。如果國家正確引導(dǎo)，全釩液流的技術(shù)路線經(jīng)過長時(shí)儲(chǔ)能驗(yàn)證之后，未來可鼓勵(lì)企業(yè)新增釩產(chǎn)能，保障合理利潤，引導(dǎo)行業(yè)走向健康發(fā)展。
“釩價(jià)格的穩(wěn)定有利于液流電池行業(yè)的成本控制，保障行業(yè)企業(yè)的利潤空間，減少經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)。未來，釩生產(chǎn)企業(yè)和業(yè)內(nèi)企業(yè)之間也可以通過電解液租賃等方式加深合作，實(shí)現(xiàn)釩產(chǎn)業(yè)與釩電池產(chǎn)業(yè)共贏。”王曉麗表示。
產(chǎn)釩企業(yè)人士樂觀預(yù)計(jì)，作為一種儲(chǔ)能行業(yè)的新興金屬，釩有望逐步、部分地取代鋰、鈷、鎳等金屬。
原標(biāo)題：“釩電池”加入儲(chǔ)能序列！關(guān)乎國家能源安全，前景有多廣？
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