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新型儲(chǔ)能賽道群雄逐鹿 釩電池商用前景廣闊

證券時(shí)報(bào)發(fā)布時(shí)間:2024-12-18 14:48:55  作者:唐強(qiáng)

  近年來,我國新能源發(fā)電裝機(jī)量快速增長,對(duì)新型儲(chǔ)能等調(diào)節(jié)資源需求亦日益增長,儲(chǔ)能發(fā)展賽道上群雄逐鹿,行業(yè)總產(chǎn)值將達(dá)萬億級(jí)別。

  在眾多新型儲(chǔ)能路線上,鋰離子電池儲(chǔ)能占據(jù)著超過90%的份額,穩(wěn)坐第一把交椅;全釩液流電池因其高安全性、長壽命和可擴(kuò)展性等優(yōu)勢被寄予厚望,在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。

  今年,四川省出臺(tái)了全國首個(gè)支持釩電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)政策,四川攀枝花市提出打造“中國釩電之都”的愿景,全行業(yè)首創(chuàng)商業(yè)化租賃模式全釩液流儲(chǔ)能電站示范項(xiàng)目在此落地。11月,該項(xiàng)目完成全釩液流電池設(shè)備采購招標(biāo),這對(duì)釩儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)和金融服務(wù)業(yè)融合發(fā)展具有標(biāo)桿意義。

  鋰電池儲(chǔ)能“一家獨(dú)大”

  “新能源在爆發(fā)性的增長,而新能源增長一定帶來儲(chǔ)能的發(fā)展;國家能源結(jié)構(gòu)規(guī)劃,一定會(huì)帶來儲(chǔ)能領(lǐng)域的增長?,F(xiàn)在儲(chǔ)能發(fā)展方向不確定,正處于百花齊放階段,每個(gè)賽道都有各自的發(fā)展,都在降低成本、提升技術(shù)。”釩鈦股份董事長羅吉春對(duì)證券時(shí)報(bào)記者表示。

  業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為,隨著未來可再生能源占比越大,建設(shè)長時(shí)儲(chǔ)能的必要性和急迫性就越大,長時(shí)儲(chǔ)能可在更長的時(shí)間維度上,調(diào)節(jié)新能源的儲(chǔ)力波動(dòng)。通常來看,長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)根據(jù)物理特性可以分為三大類:機(jī)械儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱和電化學(xué)儲(chǔ)能。

  目前,長時(shí)儲(chǔ)能正處于發(fā)展初期,國內(nèi)外尚未對(duì)長時(shí)儲(chǔ)能的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)一定義。通常認(rèn)為,持續(xù)放電時(shí)間不低于4小時(shí)、壽命不低于20年的儲(chǔ)能技術(shù)為長時(shí)儲(chǔ)能。

  當(dāng)前,抽水蓄能是成熟度最高、效率最高的長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù),占據(jù)全球70%以上份額。不過,抽水蓄能選址困難,極其依賴地勢,受地理?xiàng)l件限制較大,且投資周期較長。

  再看新型儲(chǔ)能領(lǐng)域,包括鋰離子電池、鉛蓄電池、鈉硫電池、壓縮空氣、液流電池、超級(jí)電容和飛輪儲(chǔ)能等方式。在眾多新型儲(chǔ)能市場中,鋰離子電池因其成熟的技術(shù)、廣泛的應(yīng)用和較高的能量密度,暫時(shí)位居“一家獨(dú)大”的地位。

  國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示,截至2024年上半年,全國已建成投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)4444萬千瓦/9906萬千瓦時(shí),較2023年底增長超過40%;已投運(yùn)鋰離子電池儲(chǔ)能占比97%,液流電池儲(chǔ)能占比0.4%。

  不過,有業(yè)界人士認(rèn)為,隨著長時(shí)儲(chǔ)能需求成為主流,基于安全性、擴(kuò)展成本等問題,目前的鋰離子電池儲(chǔ)能技術(shù)難以滿足未來市場發(fā)展,液流電池儲(chǔ)能等路線將更適合長時(shí)儲(chǔ)能需求。

  從安全性方面來看,鋰離子電池儲(chǔ)能電站電池?cái)?shù)量眾多,一旦發(fā)生熱失控、短路或電解液泄漏等安全問題,所影響的領(lǐng)域范圍較廣。據(jù)CESA儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)庫不完全統(tǒng)計(jì),自2009年11月以來在全球范圍內(nèi)共發(fā)生117起儲(chǔ)能相關(guān)事故。從電池類型來看,應(yīng)用磷酸鐵鋰電池的儲(chǔ)能系統(tǒng)相關(guān)事故68起,占比58%;應(yīng)用三元鋰電池的儲(chǔ)能系統(tǒng)相關(guān)事故36起,占比31%。

  2022年6月,國家能源局發(fā)布《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求(2022年版)(征求意見稿)》,在防止電化學(xué)儲(chǔ)能電站火災(zāi)事故一欄中曾明確提到,“中大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池,不宜選用梯次利用動(dòng)力電池”。

  但在2023年3月正式印發(fā)的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求(2023版)》中,則將上述措辭更改為“中大型儲(chǔ)能電站應(yīng)選用技術(shù)成熟、安全性能高的電池,審慎選用梯次利用動(dòng)力電池”。

  釩電池儲(chǔ)能初始投資成本高

  作為一種新型蓄電池,液流電池特點(diǎn)在于將正、負(fù)極電解液分開,各自循環(huán),通過正、負(fù)極電解質(zhì)溶液活性物質(zhì)發(fā)生可逆氧化還原反應(yīng),實(shí)現(xiàn)電能和化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化。

  根據(jù)其電解液中活性物質(zhì)的不同,液流電池又可以分為全釩液流電池、鐵鉻液流電池、鋅鐵液流電池、鋅溴液流電池、全鐵液流電池等。在液流電池中,全釩液流電池具有能量效率高、循環(huán)壽命長的優(yōu)勢,是目前商業(yè)化程度最高和技術(shù)成熟度最強(qiáng)的液流電池技術(shù)。

  但在現(xiàn)實(shí)層面,全釩液流電池儲(chǔ)能在大規(guī)模應(yīng)用和商業(yè)化方面,面臨著成本、能量密度、技術(shù)成熟度、環(huán)境適應(yīng)性等多方面的挑戰(zhàn)。

  釩鈦股份總經(jīng)理馬朝輝對(duì)證券時(shí)報(bào)記者坦言,釩電池儲(chǔ)能一次性投入高,與鋰電池相比,目前優(yōu)勢不明顯。成本是制約全釩液流電池發(fā)展的核心問題,受較高的初裝成本掣肘,其商業(yè)化發(fā)展較為緩慢。

  釩電池主要缺點(diǎn)體現(xiàn)為能量密度低,因此占地較大。以100兆瓦/400兆瓦時(shí)的釩電池的大型儲(chǔ)能項(xiàng)目來說,若用同樣的場地,鋰電池大概可以達(dá)到800~1000兆瓦時(shí)。

  在成本方面,據(jù)東方財(cái)富證券研報(bào),全釩液流電池核心部件可以分為能量單元、功率單元和配套系統(tǒng),而能量單元的核心是電解液,這將直接影響能量單元的性能與成本。從全釩液流電池成本結(jié)構(gòu)來看,電解液、電堆成本占比分別可達(dá)40%、35%,釩電解液的降本則能有效實(shí)現(xiàn)釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的降本。目前,國內(nèi)布局電解液的企業(yè)有大連融科、釩鈦股份、川威集團(tuán)等。

  目前,釩電池的系統(tǒng)投資成本約為2300~2500元/kWh,鋰離子電池約為1500~2000元/kWh。市場招標(biāo)價(jià)顯示,全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中標(biāo)價(jià)為2.5元/Wh左右;磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能的平均單價(jià)是1.44元/Wh。

  當(dāng)前,國內(nèi)全釩液流電池的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)逐步形成,業(yè)界希望能與鋰電池形成錯(cuò)位競爭。其中,上游主要涉及釩資源的開采與冶煉,主要企業(yè)有釩鈦股份、攀鋼集團(tuán)、河鋼集團(tuán)、安寧股份等;中游進(jìn)行全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造,包括功率單元(電堆)與能量單元(電解液)兩大部分,主要企業(yè)有國網(wǎng)英大、上海電氣、大連融科、中電興發(fā)等;下游主要為儲(chǔ)能項(xiàng)目的開發(fā)和運(yùn)營,相關(guān)企業(yè)包括大連融科、偉力得、北京普能等。

  釩電池優(yōu)勢在于長時(shí)儲(chǔ)能

  不過,馬朝輝也進(jìn)一步指出,釩電池儲(chǔ)能的優(yōu)勢在于儲(chǔ)能時(shí)長配置更靈活,同時(shí)具備很高的安全性能優(yōu)勢,能量轉(zhuǎn)換率可達(dá)到70%以上,尤其適合于大型長時(shí)儲(chǔ)能。

  目前,液流電池的循環(huán)壽命可達(dá)1.5萬~2萬次,而鋰離子儲(chǔ)能電池約在5000次左右,液流電池整體使用壽命可以達(dá)到20年或更長時(shí)間,這將大幅降低儲(chǔ)能系統(tǒng)的維護(hù)成本和更換頻率。根據(jù)中郵證券測算,全釩液流電池儲(chǔ)能時(shí)長越長,初始投資成本越低。在4小時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目下,行業(yè)平均水準(zhǔn)可以做到3000元/kWh的初始投資成本和0.85元/kWh的度電成本,行業(yè)頭部企業(yè)可以做到2650元/kWh的初始投資成本。

  馬朝輝表示,大連融科在一個(gè)項(xiàng)目上釩電池已經(jīng)用了10年,釩基本沒有損耗。長期來看,兩者成本不相上下,看好行業(yè)發(fā)展。釩儲(chǔ)能項(xiàng)目一年比一年多,現(xiàn)在國家陸續(xù)出臺(tái)的政策就是給行業(yè)放出了信號(hào)。未來,國內(nèi)若能將釩儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈和商業(yè)模式進(jìn)一步完善,在釩電池企業(yè)盈利后,就有更多精力和資金去進(jìn)行技術(shù)迭代,產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展就會(huì)形成。當(dāng)前,釩鈦股份關(guān)注釩電池已經(jīng)10年以上時(shí)間,長期從事釩電解液技術(shù)路線研究,從技術(shù)、可行性、經(jīng)濟(jì)性等方面不斷進(jìn)步。

  2022年,釩鈦股份與大連融科簽署了《合資協(xié)議》,共同投資成立合資公司四川釩融儲(chǔ)能科技有限公司(下稱“釩融儲(chǔ)能”)。雙方將探索研究釩電解液定價(jià)機(jī)制和創(chuàng)新商業(yè)模式,推動(dòng)釩電池儲(chǔ)能商業(yè)化進(jìn)程。

  馬朝輝希望:“儲(chǔ)能市場能健康良性發(fā)展,在有些項(xiàng)目上鋰電池,也上釩電池。目前,很多新能源項(xiàng)目建設(shè)要求儲(chǔ)能配套,這是一個(gè)利好。當(dāng)前,釩電池產(chǎn)業(yè)鏈上企業(yè)有100多家,正在群雄逐鹿的階段。釩鈦股份保障上游資源,促使對(duì)方技術(shù)迭代,釩電解液成本有望持續(xù)下降。”

  據(jù)釩鈦股份高管透露,釩鈦股份向大連融科提供制備釩電解液的高品質(zhì)原料累計(jì)已超過1.6萬噸(折V2O5)。雙方共建有一條2000立方米/年的釩電解液生產(chǎn)線,該產(chǎn)線于2023年完成設(shè)備安裝和熱負(fù)荷試車調(diào)試,并開展試生產(chǎn),現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)達(dá)效。后續(xù),釩鈦股份將與大連融科繼續(xù)推動(dòng)共建60000立方米/年釩電解液產(chǎn)線,共同推動(dòng)釩在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展。

  釩電儲(chǔ)能創(chuàng)新租賃商業(yè)模式啟動(dòng)

  今年5月,四川省經(jīng)濟(jì)和信息廳等6部門聯(lián)合印發(fā)《促進(jìn)釩電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施方案》(下稱《實(shí)施方案》),著力打造國內(nèi)領(lǐng)先的釩電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)基地,這是全國首個(gè)釩電池產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)政策。

  上述《實(shí)施方案》提出,支持釩電池在光伏、風(fēng)力等新能源發(fā)電配建儲(chǔ)能、電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、通信基站儲(chǔ)能等多方面推廣應(yīng)用。結(jié)合實(shí)際需求建設(shè)一批釩電池儲(chǔ)能電站,探索技術(shù)、商業(yè)模式以及體制機(jī)制創(chuàng)新,推動(dòng)釩電池儲(chǔ)能市場化、規(guī)?;瘧?yīng)用。

  四川具備釩電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),省內(nèi)釩資源儲(chǔ)量位居全國第一(攀枝花釩資源儲(chǔ)量位居世界第三),已建成全球規(guī)模最大、產(chǎn)業(yè)鏈條最完整的釩產(chǎn)品綜合生產(chǎn)基地。

  據(jù)中郵證券研報(bào)預(yù)計(jì),2025年釩電池占新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)滲透率將提升至接近20%。

  基于良好的預(yù)期,攀枝花提出打造“中國釩電之都”的愿景,加快釩電池產(chǎn)業(yè)布局,并于2023年發(fā)布四川省首個(gè)新型儲(chǔ)能規(guī)劃。到2025年,攀枝花力爭形成800MW以上電堆產(chǎn)能和2GWh釩電池容量生產(chǎn)能力,儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達(dá)到500億元。到2030年,形成1.5GW電堆產(chǎn)能和4GWh的釩電池成套裝備和系統(tǒng)集成能力,全面建成完整、韌性、全生命周期的釩電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。

  證券時(shí)報(bào)記者了解到,當(dāng)前,攀枝花還探索釩電解液租賃新商業(yè)模式,即釩電解液費(fèi)用在運(yùn)營周期以租金形式分期支付,降低項(xiàng)目初始投入。同時(shí),做好釩電解液再生和回收保障,確保釩電池壽命到期后回收再利用。

  2023年底,國家電投集團(tuán)四川攀枝花100MW/500MWh全釩液流儲(chǔ)能電站示范應(yīng)用項(xiàng)目開工,這是目前全國在建規(guī)模最大的釩電池儲(chǔ)能示范應(yīng)用項(xiàng)目,項(xiàng)目總投資16億元,占地5萬平方米。據(jù)悉,該項(xiàng)目以獨(dú)立儲(chǔ)能電站形式,單獨(dú)計(jì)量、接受電網(wǎng)調(diào)度,項(xiàng)目輸出功率可達(dá)百兆瓦級(jí),儲(chǔ)能容量達(dá)到500兆瓦時(shí),相當(dāng)于一次能充放50萬度電。

  釩電池儲(chǔ)能電站就像一個(gè)巨型“充電寶”。據(jù)此推算,若遇特殊情況下,攀枝花城市電網(wǎng)失電,該儲(chǔ)能電站可以為當(dāng)?shù)鼐用裼秒娞峁?小時(shí)左右的電力保障。

  今年11月初,攀枝花城建交通(集團(tuán))有限公司旗下子公司攀西融資租賃(上海)有限公司與大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司作為項(xiàng)目聯(lián)合體,成功中標(biāo)國家電投集團(tuán)上述攀枝花項(xiàng)目的全釩液流電池設(shè)備采購項(xiàng)目,期限20年。

  這也讓其成為全行業(yè)首創(chuàng)商業(yè)化租賃模式全釩液流儲(chǔ)能電站示范項(xiàng)目,這對(duì)釩儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)和金融服務(wù)業(yè)融合發(fā)展具有標(biāo)桿意義。

  證券時(shí)報(bào)記者 唐強(qiáng)



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