钒电池储能，真趋势还是假风口？

2022-11-12刘丁

记者观察 2022年28期

文刘丁

新能源电池内部，一场围绕元素周期表的战争已经打响。2022年6月29日，国家能源局发布《防止电力生产事故的二十五项重点要求（2022版）（征求意见稿）》，明确提出“中大型化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池，不宜选用梯次利用动力电池；选用梯次利用电池时，应进行一致性筛选并结合溯源数据进行安全评估。”

占据较大市场份额的锂电池储能遭到政策否定，意味着钒电池的机会增加，钒电池的市场热度随之提升。7月5日，钒电池概念带动若干股票大幅波动，板块整体涨幅一度超过9%。尤其是钒资源龙头企业攀钢集团钒钛资源股份有限公司（简称“攀钢钒钛”）连续三天涨停，振华股份、上海电气、河钢股份等也纷纷涨停。

“热度近期提升了很多，不仅表现在产品销售方面，投资方面也特别活跃，不停有投资者来讨论融资的可能性。”北京普能世纪科技有限公司（下称“普能”）亚太区销售经理匡桢仁说。普能是国内钒电池储能系统模块化产品提供商，成立于2007年，目前在全球12个国家和地区安装投运了70多个钒电池储能项目。

7月27日，国家能源局电力司司长何洋在国新办举行的新闻发布会上说，锂离子电池、液流电池（钒电池）、压缩空气等多种新型储能技术路线的产业化进程在显著提速，下一步，国家能源局将继续推动新型储能的试点和示范。

钒电池要火了起来吗？近来的热度究竟是真趋势还是假风口？钒电池有哪些优点和缺点？

钒电池和锂电池的竞争

相比于传统的抽水储能和熔融盐储能，包括锂离子电池、铅蓄电池、钠硫电池、压缩空气、液流电池（目前主要是钒电池）、超级电容和飞轮储能在内的储能方式被称为新型储能。新型储能刚刚兴起，根据中关村储能产业技术联盟的数据，截至2021年年底，中国新型储能累计装机占整体储能装机的比例为12.5%。

“新型储能市场潜力很大，并且刚刚兴起，还没有哪种技术路线能独霸天下，实际上是呈多种技术路线争鸣的态势。”厦门大学中国能源政策研究院院长林伯强说。

目前，锂电池暂时领先。根据中关村储能产业技术联盟的数据，截至2021年年底，锂电池占中国新型储能累计装机规模的89.6%，钒电池占0.9%。这源于在新能源车应用的带动下，锂电池更便宜、技术更成熟。根据光大证券统计，2022年年初，锂电池储能项目的成本约为1.8元/瓦时；而根据普能科技的数据，目前钒电池的成本约为3元/瓦时，规模大的项目能够将成本拉低到2.5元/瓦时。

但锂电池的弱点是安全性不足。根据光大证券的统计，从2011年到2022年4月，全球总计发生的34起储能电站爆炸事件中，有32起是锂电池。北碳优能（北京）科技有限公司创始人齐明鑫介绍，他们曾碰到某些客户，原计划在全国各地的大型停车场投资建设锂电池储能项目，但因为锂电池的安全性问题，无法获得当地消防部门批准。

与锂电池相比，钒电池更安全。钒电池全称是全钒氧化还原液流电池。其原理是利用钒氧化物与电极接触发生电化学反应，使化学能转换为电能。钒离子电解液含有化学能，钒电池储能系统将其储存在储罐内，利用外接的泵，将电解液从储罐压入电池堆体内，使得电解液平行流过电极表面并发生电化学反应，从而完成钒电池储能系统的充电或放电。

首先，锂化学活性好，在水里不稳定，只能存在于有机物电解液中，易燃易爆。但钒电池所需要用到的钒氧化物可以存在于水溶液中，这样就不容易发生热失控、燃烧和爆炸；第二，钒电池的电解液与电堆分离，因此不会出现类似锂电池因内部短路而发生自燃的现象；第三，应对中大型储能需求的时候，锂电池需要增加单体电池的数量，而数量越大发生事故的概率越大，并且大量的锂电池集中存放也更容易出现危险，但钒电池系统只需要增加电解液的体积，安全可控。

钒资源供应和新技术挑战

但如果钒电池大量应用，国内五氧化二钒的供应将变得紧张。根据国家能源局数据，截至2021年年底，中国新型储能累计装机规模约为4GW。国家发改委、国家能源局在2021年7月23日发布的《关于加快新型储能发展的指导意见》中提出，到2025年，新型储能要完成从商业化初期到规模化发展的转变，累计装机规模达到30GW以上。

申银万国据此预测： 2 0 2 2 年到2 0 2 5 年，中国新型储能年新增装机量的同比增速将分别达到6 9%、6 9%、6 4%、64%；浙商证券认为同比增速分别可达到123%、80%、40%、44%。2025年中国新型储能年装机量中，钒电池储能的占比可达到15%到20%。基于这样的预测，申银万国、光大证券、浙商证券认为：2025年前后，中国钒电池储能年度新增装机量将达到2.13GW～3.5GW。

钒电池的关键材料是制作电解液所需的五氧化二钒，匡桢仁介绍说，目前钒电池40%～50%的成本来自电解液。根据光大证券和普能科技的数据，1GW钒电池需要3.92万吨五氧化二钒，市场对五氧化二钒的需求将快速增加。

五氧化二钒的供应是否能及时跟上呢？百川盈孚的数据显示，中国2021年五氧化二钒产量为13.6万吨。光大证券指出，中国每年产出的钒，90%以上用于钢铁行业，用于提高钢材的性能，这部分需求不会减少。

而在短期内提升五氧化二钒产量并不容易。美国地质调查局数据显示，全球钒资源静态可开采年限约224年，与锂资源214年的可开采年限相当。钒资源主要分布在中国、俄罗斯、南非和澳大利亚，截至2021年年底，中国钒矿储量为950万吨，占全球40%。

钒虽然在地壳里储量高，但独立钒矿较少见，大部分是与其他矿物形成共生矿或者复合矿。中国钒资源有52%蕴含在钒钛磁铁矿中，另有48%蕴含在含钒石煤中。五氧化二钒的初始来源是钒钛磁铁矿，主要用于冶炼钢铁，冶炼之后会产生钒钢渣，从钒钢渣中又可提炼五氧化二钒。由于钢渣提钒技术成熟，每吨五氧化二钒的提取成本在7万～10万元，因此中国86.9%的钒是从钒钢渣中提炼。但钢渣提钒受制于钒钢产量，因此五氧化二钒的产量增加不大。根据申银万国数据，2019年到2021年，国内钒钢渣冶炼提钒的供应量分别为11.25万吨、11.46万吨、12.35万吨。

然而，由于环境污染和危害健康等问题，中国自2018年起禁止钒渣进口。那么，市场需求会刺激生产方直接从钒钛磁铁矿中提炼钒吗？

龙佰集团股份有限公司于7月12日发布公告：计划建设年产能3万吨的五氧化二钒项目，该项目就是利用湿法从钒钛磁铁矿直接提取钒，且回收率高于钒钢渣提钒。这个项目建成后能显著增加市场供应，但其建设需要31个月，2025年才能建成投产。

五氧化二钒也可以从石煤中提取，这是一种含碳少、热值低的劣质无烟煤，也是一种低品位多金属共生矿。中国石煤中的五氧化二钒含量大多数在0.8%以下。石煤提钒会产生氯化氢、二氧化硫，环保处理压力大，综合成本较高，环保部门对此也严格限制。根据浙商证券的数据，中国石煤矿石产量从2009年的140万吨下降到2015年的30万吨，随着市场需求回升，部分大型企业取得技术突破，石煤矿石产量又逐步回升到2018年的100万吨左右。但石煤提钒在短期内很难改变国内五氧化二钒的供应格局，因为石煤提钒的建设周期和钒钛磁铁矿提钒相当。