新能源｜儲(chǔ)能新貴釩電池，未來(lái)前景如何？

隨著“碳達(dá)峰碳中和”進(jìn)程推進(jìn)，我國(guó)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。目前，磷酸鐵鋰電池占到我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)量的90%以上，但鋰電池的安全問(wèn)題正日益凸顯。從2011年到2022年4月，全球總計(jì)發(fā)生的34起儲(chǔ)能電站爆炸事件中，有32起是鋰電池。

2022年6月，國(guó)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版）（征求意見(jiàn)稿）》提出：“中大型化學(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；選用梯次利用電池時(shí)，應(yīng)進(jìn)行一致性篩選并結(jié)合溯源數(shù)據(jù)進(jìn)行安全評(píng)估”。

占據(jù)較大市場(chǎng)份額的鋰電池儲(chǔ)能遭到政策否定，意味著釩電池的機(jī)會(huì)增加，釩電池的市場(chǎng)熱度隨之提升。

｜與鋰電池相比，釩電池更安全

鋰電池儲(chǔ)能爆炸的主要原因是儲(chǔ)能對(duì)電池的容量較電動(dòng)車的需求明顯增大，而鋰離子電池很容易發(fā)生電池內(nèi)部的短路而導(dǎo)致自燃，且電池本身的設(shè)計(jì)以及外界的電、熱干擾都會(huì)影響到儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性。隨著鋰電池?cái)?shù)量的增加，起火概率增加。

釩電池全稱是全釩氧化還原液流電池。其原理是利用釩氧化物與電極接觸發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，使化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。釩離子電解液含有化學(xué)能，釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)將其儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐內(nèi)，利用外接的泵，將電解液從儲(chǔ)罐壓入電池堆體內(nèi)，使得電解液平行流過(guò)電極表面并發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而完成釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電或放電。

釩電池是一種基于金屬釩元素的氧化還原可再生燃料電池，其在安全性、轉(zhuǎn)換率、使用壽命及資源儲(chǔ)備方面均具有相對(duì)明顯的優(yōu)勢(shì)：

　　●安全性：由于釩電池的電解質(zhì)離子存在于水溶液中，不會(huì)因過(guò)熱失控而導(dǎo)致燃燒或爆炸；

　　●轉(zhuǎn)換率：釩電池充放電能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)75%以上，遠(yuǎn)高于鉛酸電池的45%；

　　●使用壽命：釩電池循環(huán)使用次數(shù)可達(dá)5000次至1萬(wàn)次，是鋰電池的10倍以上；

　　●資源儲(chǔ)備：我國(guó)是釩資源大國(guó)，截至2021年底，釩礦儲(chǔ)量約為950萬(wàn)噸，占世界釩資源儲(chǔ)量的39%，儲(chǔ)量居世界首位，資源可完全自給。

｜中國(guó)釩資源產(chǎn)儲(chǔ)量全球第一，自主可控

從資源的角度來(lái)看，不同于鋰電池，中國(guó)鋰原料對(duì)外依賴度較高，釩儲(chǔ)量及產(chǎn)量中國(guó)處全球第一，發(fā)展釩電池所需的資源可以實(shí)現(xiàn)自主可控。

資源儲(chǔ)量對(duì)比：釩資源中國(guó)居全球第一，鋰資源集中于南美和澳洲

鋰：儲(chǔ)量集中在南美和澳洲，中國(guó)儲(chǔ)量占比7%。

據(jù) USGS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至 2021年底，智利、澳大利亞、阿根廷三國(guó)鋰資源儲(chǔ)量占比合計(jì)超過(guò)76%，中國(guó)鋰資源儲(chǔ)量約為 150 萬(wàn)噸，占全球比重為6.7%，占比較低。釩：儲(chǔ)量集中在中國(guó)、澳洲、俄羅斯和南非，中國(guó)資源儲(chǔ)量全球第一。據(jù)USGS 統(tǒng)計(jì)，截至2021 年底，全球釩金屬儲(chǔ)量6300 萬(wàn)噸，其中已認(rèn)定符合當(dāng)前采掘和生產(chǎn)要求的釩礦金屬釩儲(chǔ)量超過(guò) 2400萬(wàn)噸，全球 99%以上的釩礦儲(chǔ)量集中在中國(guó)、澳大利亞、俄羅斯和南非四國(guó)；其中，中國(guó)釩礦儲(chǔ)量約為950 萬(wàn)噸，占世界釩資源儲(chǔ)量的 39%，位居世界第一；澳大利亞、俄羅斯、南非占比分別為 25%、21%和15%。

釩鋰產(chǎn)量對(duì)比：釩完全自給，鋰高度依賴進(jìn)口。中國(guó)鋰鹽產(chǎn)量全球占比67%，資源高度依賴進(jìn)口。據(jù)USGS，全球2021 年鋰礦產(chǎn)量折10.5 萬(wàn)金屬噸，其中澳大利亞的產(chǎn)量占全球的53%、智利產(chǎn)量占比 25%，中國(guó)僅占13%。據(jù)安泰科統(tǒng)計(jì)，2021年中國(guó)鋰鹽產(chǎn)量合計(jì)約35.5 萬(wàn)噸碳酸鋰當(dāng)量，占全球鋰鹽產(chǎn)量的 67%，鋰資源高度依賴進(jìn)口。中國(guó)釩產(chǎn)量全球占比 68%，資源可完全自給。全球生產(chǎn)釩的國(guó)家主要有中國(guó)、俄羅斯、南非和巴西。

｜新型儲(chǔ)能迅速增長(zhǎng)，釩電池市場(chǎng)規(guī)模有望迅速提升

根據(jù)CNESA 于 2022年 4 月發(fā)布的《2022年儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究報(bào)告》，截至 2021 年底，已投運(yùn)的全球儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為209.4GW，同比增長(zhǎng)9%。其中，規(guī)模最大的是抽水儲(chǔ)能，累計(jì)裝機(jī)規(guī)模約180.5GW，占比86.2%，較 2020年底下降 4.1個(gè)百分點(diǎn)。

新型儲(chǔ)能（除抽水蓄能和熔融鹽儲(chǔ)熱儲(chǔ)能以外的儲(chǔ)能方式，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）累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為 25.4GW，同比增長(zhǎng)67.7%，占比12.2%。新型儲(chǔ)能中，鋰離子電池仍占據(jù)主導(dǎo)地位，累計(jì)裝機(jī)規(guī)模占比達(dá) 90.9%；壓縮空氣儲(chǔ)能占比2.3%，鉛蓄電池占比 2.2%；鈉硫電池占比2.0%；液流電池占比為0.6%。

｜政策支持，釩電池前景可期

2022年，國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家能源局發(fā)布《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》，百兆瓦級(jí)液流電池技術(shù)被納入“十四五”新型儲(chǔ)能核心技術(shù)裝備攻關(guān)重點(diǎn)方向之一。

此前，國(guó)家也對(duì)釩電池等新型儲(chǔ)能技術(shù)做出了長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃。國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局出臺(tái)的《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》提出，堅(jiān)持儲(chǔ)能技術(shù)多元化目標(biāo)：液流電池等長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展初期；到2025年，實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能從商業(yè)化初期向規(guī)模化發(fā)展轉(zhuǎn)變，裝機(jī)規(guī)模達(dá)30GW以上；到2030年，實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能全面市場(chǎng)化發(fā)展。

據(jù)高GGII預(yù)測(cè)，2025年釩電池國(guó)內(nèi)裝機(jī)量有望突破1GW。另有研究機(jī)構(gòu)EVTank預(yù)計(jì)，2025年釩電池新增規(guī)模將達(dá)到2.3GW，2030新增量將達(dá)到4.5GW。屆時(shí)釩電池儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)量將達(dá)到24GW，當(dāng)年新增市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到405億元。

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