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隨著“碳達峰碳中和”進程推進，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。國金證券認為，儲能有助于解決因風光發(fā)電帶來的電網(wǎng)不穩(wěn)定及棄電問題，儲能參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻，可更好保障電網(wǎng)穩(wěn)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(jù)不完全統(tǒng)計，近10年間，全球至少發(fā)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(shù)有限公司的磷酸鐵鋰電池儲能電站發(fā)生嚴重火災(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能系統(tǒng)的“后備軍”。接受證券時報記者調(diào)研的多位行業(yè)專家認為，釩電池的活性物質(zhì)為釩離子水溶液，常溫常壓運行，不會發(fā)生燃燒和爆炸；釩電池充放電循環(huán)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(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充技術(shù)有限公司位于北京豐臺的儲能電站發(fā)生火災(zāi)事故，當天晚上火災(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，2011年至2021年的10年間，全球至少發(fā)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(guān)，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(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。
進入2022年，儲能鋰電池引發(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(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)生的電力存儲在電池中，然后在日落時分將電力釋放到電網(wǎng)系統(tǒng)中。
據(jù)悉，韓國的儲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能電站，圖片來源：國電南瑞公司官網(wǎng)）
“儲能新貴”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無法回避的現(xiàn)實問題。儲能系統(tǒng)，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(yè)內(nèi)共識。
記者了解到，當前，磷酸鐵鋰電池占國內(nèi)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(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”。與動力電池相比，儲能電池多用于電源、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(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為，經(jīng)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(yōu)勢，主要用于再生能源并網(wǎng)發(fā)電、電網(wǎng)儲能、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)負責人對記者表示，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，基于這個現(xiàn)狀，儲能會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，大連融科儲能技術(shù)發(fā)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(yè)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(jīng)理王曉麗表示，未來的儲能市場，不會存在一種技術(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小時中長時儲能區(qū)間，其安全性、經(jīng)濟性和電網(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全釩液流電池儲能系統(tǒng)于2012年12月投入運行，這是當時世界上第一套實際并網(wǎng)運行的5MW級液流電池儲能系統(tǒng)，時至今日，功率、容量和效率都無衰減，且運行穩(wěn)定，有效驗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釩電池儲能調(diào)峰電站國家示范項目，也是世界上規(guī)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
記者了解到，2021年我國儲能市場已出現(xiàn)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(xù)出臺省市級政策支持新型儲能及抽水蓄能發(fā)展。2021年7月，發(fā)改委、能源局發(fā)布《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)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(guī)模達3000萬kW以上，2030年新型儲能全面市場化發(fā)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(guān)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(guī)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(fā)展前景廣闊。
7月，發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于進一步完善分時電價機制的通知》，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(chǔ)上上浮比例不低于20%。在用戶側(cè)拉大峰谷價差。
8月，發(fā)改委、能源局發(fā)布《關(guān)于鼓勵可再生能源發(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)，明確時長4小時以上，兼顧儲能型調(diào)峰的物理性質(zhì)與電力系統(tǒng)平衡需求。
“儲能配置在新能源的發(fā)電端，當前還是讓新能源企業(yè)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(tǒng)的新能源項目“優(yōu)先核準、優(yōu)先并網(wǎng)、優(yōu)先調(diào)度”，另外就是進一步拉大用戶端的峰谷價差，逐步創(chuàng)造儲能的發(fā)展環(huán)境。同時，各地方政府出臺相關(guān)政策，主要方向也是為儲能構(gòu)筑一個“市場”，并支持這個市場自主自發(fā)地發(fā)展下去。
據(jù)統(tǒng)計，2021年以來，超過20個?。▍^(qū)）出臺了新能源并網(wǎng)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(yè)發(fā)展的初期驅(qū)動因素已經(jīng)齊全，中長期的驅(qū)動將來自成本繼續(xù)下降、成熟的市場機制以及商業(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(xù)上漲，以及資源定價權(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。
標普全球數(shù)據(jù)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(qū)到岸價格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)計鋰、石墨、鈷等鋰離子電池關(guān)鍵材料價格還將持續(xù)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(qū)”，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(fā)布的《2021-2027年中國釩行業(yè)市場運行狀況及發(fā)展前景預(yù)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(qū)，其中四川釩儲量居全國之首。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，四川德勝集團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準還會進一步提高。綜合來看，鋼鐵用釩的總量不會大規(guī)模增長，總體將保持基本穩(wěn)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(yè)，含釩鋼具有強度高、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能相關(guān)政策的深入實施，公司將加快釩鋁合金和釩化工產(chǎn)品的發(fā)展進程。
“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能技術(shù)。
降成本：強化可比優(yōu)勢
證券時報記者向行業(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(xiàn)“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(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。實際上不管哪一種儲能方式，都根本無法與我國電力系統(tǒng)相匹配。短期內(nèi)如果沒有政策強有力支持，這個產(chǎn)業(yè)一定是被動朝前走的。
“從產(chǎn)能和價格上看，近10年來，釩的市場經(jīng)歷了過山車。2018年的釩價出現(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)能進一步受控，以及非鋼領(lǐng)域的釩電池、催化酶等應(yīng)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。
（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，無論是哪種儲能技術(shù)，最大的瓶頸還是在于市場機制，即價格的疏導(dǎo)以及商業(yè)模式的建立。市場對于儲能設(shè)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(nèi)對環(huán)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(yè)做推廣的難點。
她認為，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是未來的趨勢，釩電池具有獨特的可比優(yōu)勢。
記者了解到，關(guān)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(yīng)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(yīng)用是多元化和多極化的，從長遠來看，才會有一個穩(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(chuàng)造條件盡早實現(xiàn)能耗“雙控”向碳排放總量和強度“雙控”轉(zhuǎn)變，加快形成減污降碳的激勵約束機制，防止簡單層層分解。
徐瑜對記者表示，在任何一個行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈當中，上游是基礎(chǔ)，資源端一定是所有儲能最主要的環(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(lǐng)域原材料的相對穩(wěn)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(chǎn)業(yè)鏈的穩(wěn)健發(fā)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(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)如果全釩液流項目上得較快，可能會對釩市場形成沖擊。如果國家正確引導(dǎo)，全釩液流的技術(shù)路線經(jīng)過長時儲能驗證之后，未來可鼓勵企業(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)營風險。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，作為一種儲能行業(yè)的新興金屬，釩有望逐步、部分地取代鋰、鈷、鎳等金屬。
原標題：“釩電池”加入儲能序列！關(guān)乎國家能源安全，前景有多廣？
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