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      “釩電池”加入儲能序列!發展前景有多廣?

      來源:證券時報 2022-01-28 10:23中投網 A-A+

        中國目前仍較嚴重依賴火電。2020年,中國火電發電5.33萬億千瓦時(kWh),占比達71.2%,而風能、光伏發電量占比僅7.51%。國家能源局綜合司2021年4月發布《關于2021年風電、光伏發電開發建設有關事項的通知(征求意見稿)》稱,到2025年中國風光發電量占比要達到16.5%左右。

        隨著“碳達峰碳中和”進程推進,我國的能源供給結構將隨之演變,非化石能源的電力供給份額將快速提升。國金證券認為,儲能有助于解決因風光發電帶來的電網不穩定及棄電問題,儲能參與電網調峰調頻,可更好保障電網穩定運行。

        目前,磷酸鐵鋰電池占到我國電化學儲能裝機量的90%以上,但鋰電池的安全問題正日益凸顯。據不完全統計,近10年間,全球至少發生34起儲能電站的起火、爆炸事故。去年4月16日,北京國軒福威斯光儲充技術有限公司的磷酸鐵鋰電池儲能電站發生嚴重火災爆炸事故,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能系統的“后備軍”。接受證券時報記者調研的多位行業專家認為,電池的活性物質為釩離子水溶液,常溫常壓運行,不會發生燃燒和爆炸;釩電池充放電循環壽命可達15000次以上,日歷壽命可達20年;中國是釩資源大國,儲量居世界首位,國家能源安全有保障,定價權掌握在自己手里。

        鋰電池安全事故頻發

        2021年4月16日下午,北京國軒福威斯光儲充技術有限公司位于北京豐臺的儲能電站發生火災事故,當天晚上火災被撲滅。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定,1名電站內員工失聯。

        據不完全統計,2011年至2021年的10年間,全球至少發生34起儲能電站起火爆炸事故。其中,日本1起、美國2起、比利時1起、中國4起、韓國26起。其中的32起事故均與鋰電池相關,26例為采用三元鋰離子的儲能電池,2例為磷酸鐵鋰電池,4例為未透露細節的鋰電池。此外,鈉硫電池和鉛酸電池引發的事故各一例。

        進入2022年,儲能鋰電池引發的事故仍在上演。1月12日上午,韓國蔚山南區SK能源公司發生火災,起火地點為三層樓的電池儲能大樓。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電廠發生火災。起火設施是發電廠中由450kW的PCS和容量為1500kWh的鋰離子電池組成的儲能系統,其作用是將太陽能發電廠白天產生的電力存儲在電池中,然后在日落時分將電力釋放到電網系統中。

        據悉,韓國的儲能電站起火爆炸事故頻發,與韓國各大電池企業以三元鋰電池為主流產品有關。

        “儲能新貴”釩電池

        對于電力系統來說,維持發電與用電的平衡是一個無法回避的現實問題。儲能系統,以前更多是一種“錦上添花”,但隨著“雙碳”目標的提出,儲能的重要性和迫切性迅速取得業內共識。

        記者了解到,當前,磷酸鐵鋰電池占國內電化學儲能裝機量的90%以上;鉛酸電池儲能項目占比少;釩電池儲能總裝機量,與鉛酸電池差不多,目前在遼寧、河南等地有項目;其他的鐵鉻液流、鋅溴液流應用非常少。

        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呈循環流液態的氧化還原電池。由于安全性能突出以及循環壽命長,釩電池有望在某些領域發展為鋰電池的“繼任者”。與動力電池相比,儲能電池多用于電源、電網、用戶側以及基站、3C產品等,與國家能源安全有著更為緊密的關聯。

        據凱盛融英(CAPVISION)的調研結果,目前,國電投、國家能源集團和一些地方能源集團、華潤、上海電氣等都在積極布局釩電池生產。浙江杭州等地有初創型公司成立,參與釩電池的研發制造。

        國金證券分析師牛波認為,經美國、日本、澳大利亞等國的使用驗證,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、安全性高等優勢,主要用于再生能源并網發電、電網儲能、大型智能微電網等。

        一位不愿透露姓名的電力投資央企相關負責人對記者表示,按照全球的能源發展規劃,尤其是針對新型電力系統的,不管哪一類,對于儲能系統都是有依賴的。中國大多數的用戶終端都是交流電,基于這個現狀,儲能會在我國今后的電力系統中發揮重要作用。

        國際上,上世紀80年代開始有全釩液流電池的研究成果落地;90年代末,中國開始從事相關研究;2008年,大連融科儲能技術發展有限公司成立;2009年,北京普能世紀科技有限公司收購全球最大釩電池企業加拿大VRB Power System公司。

        近日接受證券時報記者采訪時,大連融科副總經理王曉麗表示,未來的儲能市場,不會存在一種技術路徑“包打天下”,各種技術都有各自的適應空間。釩電池的優勢在于4-10小時中長時儲能區間,其安全性、經濟性和電網調節作用明顯占優。

        王曉麗介紹,由大連融科承建的5MW/10MWh全釩液流電池儲能系統于2012年12月投入運行,這是當時世界上第一套實際并網運行的5MW級液流電池儲能系統,時至今日,功率、容量和效率都無衰減,且運行穩定,有效驗證了釩電池的長壽命、高安全以及可靠穩定特性。此外,目前在建的大連恒流100MW/400MWh釩電池儲能調峰電站國家示范項目,也是世界上規模最大的釩電池儲能項目之一。

        支持儲能的國家級政策頻出

        證券時報記者了解到,2021年我國儲能市場已出現拐點跡象,釩電池廠家收到的意向訂單明顯增多。

        去年下半年以來,面向儲能的國家級政策頻出,各地也陸續出臺省市級政策支持新型儲能及抽水蓄能發展。2021年7月,發改委、能源局發布《關于加快推動新型儲能發展的指導意見》,明確了儲能的市場主體地位,并允許其參與各類電力市場。意見提出到2025年新型儲能裝機規模達3000萬kW以上,2030年新型儲能全面市場化發展的目標。

        浙商證券分析師鄧偉接受記者采訪時表示,近年來,我國儲能裝機量迅速增長,釩電池相關儲能項目取得顯著進展。以釩電池為代表的液流電池,2019年裝機規模為20MW,2020年達到100MW,釩電池裝機量增長迅速。不過目前我國釩電池滲透率僅為1%左右,未來發展前景廣闊。

        7月,發改委發布《關于進一步完善分時電價機制的通知》,要求上年度最大系統峰谷差超過40%地區,峰谷電價價差不低于4:1,其他地方不低于3:1。同時建立尖峰電價機制,尖峰電價在峰段電價基礎上上浮比例不低于20%。在用戶側拉大峰谷價差。

        8月,發改委、能源局發布《關于鼓勵可再生能源發電企業自建或購買調峰能力增加并網規模的通知》,鼓勵可再生能源發電企業自建或購買調峰,明確了初期調峰掛鉤比例按功率的15%,功率比例的20%以上可以優先并網,明確時長4小時以上,兼顧儲能型調峰的物理性質與電力系統平衡需求。

        “儲能配置在新能源的發電端,當前還是讓新能源企業自己買單。”王曉麗補充道,政府給予的支持,就是允許配置了儲能系統的新能源項目“優先核準、優先并網、優先調度”,另外就是進一步拉大用戶端的峰谷價差,逐步創造儲能的發展環境。同時,各地方政府出臺相關政策,主要方向也是為儲能構筑一個“市場”,并支持這個市場自主自發地發展下去。

        據統計,2021年以來,超過20個省(區)出臺了新能源并網配儲方案,新版“兩個細則”明確了儲能的市場主體地位,完善了成本分攤機制,進一步拓展了儲能收益空間。國金證券認為,儲能行業發展的初期驅動因素已經齊全,中長期的驅動將來自成本繼續下降、成熟的市場機制以及商業模式的迭代。

        事關國家能源安全

        目前,磷酸鐵鋰電池占到我國電化學儲能裝機量的90%以上。記者注意到,除了鋰離子電池的安全問題之外,部分鋰電材料價格持續上漲,以及資源定價權掌握在海外巨頭手里,都對我國的國家能源安全構成一定威脅。

        標普全球數據顯示,自2021年初至2021年12月14日,碳酸鋰價格已上漲413%,北亞到岸價格32600美元/公噸,而氫氧化鋰價格在同一時期攀升254%,至北美地區到岸價格31900美元/公噸。分析人士稱,疫情加劇供應緊張,再加上全球對綠色能源的追捧,預計鋰、石墨、鈷等鋰離子電池關鍵材料價格還將持續上漲。

        事實上,全球鋰資源中,約有超過一半在南美洲的“鋰三角區”,智利、玻利維亞和阿根廷等國擁有世界最大的鋰儲備量。截至2020年,中國鋰資源儲量約為150萬噸,占全球總資源儲量的7.12%。我國雖然是鋰鹽加工大國,但鋰資源仍高度依賴進口。

        另一方面,智研咨詢發布的《2021-2027年中國釩行業市場運行狀況及發展前景預測報告》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,其中四川釩儲量居全國之首。2020年,中國釩礦產量占全球釩礦總產量的61.63%。

        接受證券時報記者采訪時,四川德勝集團釩鈦有限公司副總經理、總工程師徐瑜說,我國產釩的主要來源有釩鈦磁鐵礦和石煤。釩鈦磁鐵礦提釩的產出率較高。釩在工業領域應用廣泛,最大的需求在鋼鐵生產過程中。近年來,國內基建投資規模穩中有降,未來鋼鐵釩含量的標準還會進一步提高。綜合來看,鋼鐵用釩的總量不會大規模增長,總體將保持基本穩定。

        攀鋼釩鈦2020年年報指出,釩是一種重要的合金元素,主要用于鋼鐵工業,含釩鋼具有強度高、韌性大、耐磨性好等優良特性;釩可以作為催化劑和著色劑應用于化工行業;釩還被用于生產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能相關政策的深入實施,公司將加快釩鋁合金和釩化工產品的發展進程。

        “在能源安全角度,釩的優勢在于,礦產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,電池運行中不損失、不消耗,可永續循環使用,是一種資源友好型儲能技術。

        降成本:強化可比優勢

        證券時報記者向行業企業了解到,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,釩價格出現“過山車”般大起大落——2017-2018年,釩價格約為5萬元/噸;2019年12月份,釩價格猛漲至54萬元/噸;2021年,五氧化二釩價格回落至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業鏈上中下游還不夠完善,缺少規;a帶來的紅利。

        前述匿名電投央企人士對記者說,根據我國的電網規模,每年的用電量大概在7-8萬億kWh。實際上不管哪一種儲能方式,都根本無法與我國電力系統相匹配。短期內如果沒有政策強有力支持,這個產業一定是被動朝前走的。

        “從產能和價格上看,近10年來,釩的市場經歷了過山車。2018年的釩價出現非理性高企,此前一直做釩電池的廠家因此受到沖擊而舉棋不定。”徐瑜對此深有感觸。

        他說,未來隨著鋼鐵產能進一步受控,以及非鋼領域的釩電池、催化酶等應用推進,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的暴漲或暴跌,希望維持一個價格長期均衡的市場。

        大連融科副總經理王曉麗說,無論是哪種儲能技術,最大的瓶頸還是在于市場機制,即價格的疏導以及商業模式的建立。市場對于儲能設備的終極目標,一定是高安全、長壽命、高效率和低成本,以及整個生命周期內對環境資源的友好程度。當前來看,釩電池的短板在于效率偏低和初始投資成本偏高,這也是企業做推廣的難點。

        她認為,釩電池技術和成本的“天花板”還很高,需要加快技術提升和產業規模壯大速度,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“技術基因”,綜合考慮壽命等因素后,度電成本下降一定會是未來的趨勢,釩電池具有獨特的可比優勢。

        記者了解到,關于降低成本,還有一個很大的潛力來自占電池成本50%(按照儲能時長4小時)的電解液,通過把原料端、集成端和應用端三方聚攏起來,探索一種逐年分攤支付的方式,可以有效降低客戶初始投資。

        “我們希望釩的應用是多元化和多極化的,從長遠來看,才會有一個穩定健康的市場。”王曉麗說。

        對策:行業聯盟“破冰之舉”

        2021年12月的中央經濟工作會議指出,要正確認識和把握“碳達峰碳中和”。會議提到,要科學考核,新增可再生能源和原料用能不納入能源消費總量控制,創造條件盡早實現能耗“雙控”向碳排放總量和強度“雙控”轉變,加快形成減污降碳的激勵約束機制,防止簡單層層分解。

        徐瑜對證券時報記者表示,在任何一個行業產業鏈當中,上游是基礎,資源端一定是所有儲能最主要的環節。釩電池中的資源不消耗、殘值高、可循環利用,在可行性上,國家可出臺投資參股、金融租賃等金融支持釩電解液的政策。

        多位業內人士向記者表達了期待,那就是,未來能否實行釩電池用的釩定價與鋼材用的釩定價實行“雙軌制”,即在通過釩電池領域原材料的相對穩定價格和市場需求,來抑制鋼鐵端釩價的大起大落,并獲得盈利平衡。此舉無疑也是為了更好支持產業鏈的穩健發展。

        王曉麗告訴記者,儲能時長在4個小時以上的電池,大約一半的成本在釩電解液上面,所以說,行業聯盟將成為“破冰之舉”。從全釩液流電池行業來看,1GWh需要8000-9000噸的五氧化二釩,短期內如果全釩液流項目上得較快,可能會對釩市場形成沖擊。如果國家正確引導,全釩液流的技術路線經過長時儲能驗證之后,未來可鼓勵企業新增釩產能,保障合理利潤,引導行業走向健康發展。

        “釩價格的穩定有利于液流電池行業的成本控制,保障行業企業的利潤空間,減少經營風險。未來,釩生產企業和業內企業之間也可以通過電解液租賃等方式加深合作,實現釩產業與釩電池產業共贏。”王曉麗表示。

        產釩企業人士樂觀預計,作為一種儲能行業的新興金屬,有望逐步、部分地取代鋰、鈷、等金屬。

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