釩電，萬億噱頭還是“新王者”？
時(shí)間:2022-10-07 12:56來源:每日資本論 作者:白開水的思考
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又一新能源的熱地。釩礦資源中國第一，釩電難以自燃和爆炸，且循環(huán)使用，還加上一個(gè)1.6萬億元的市場。未來，隨著技術(shù)的創(chuàng)新，解決釩電能量密度、容量問題，讓釩電池的不僅應(yīng)用到大規(guī)模的儲能電站，更能應(yīng)用的到電動汽車小型的應(yīng)用場景中，或許到那時(shí)，釩電才會迎來真正的井噴式發(fā)展。
就在鋰電志得意滿之時(shí)，釩電像一頭公牛沖進(jìn)了瓷器店。
剛剛過去的9月，對中國儲能市場來說或許意義重大。9月29日，由中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所等團(tuán)隊(duì)共同參與的百兆瓦級大連液流電池儲能調(diào)峰電站進(jìn)入并網(wǎng)調(diào)試最后階段，預(yù)計(jì)10月中旬正式投入使用。該電站是國家首個(gè)100MW級大型電化學(xué)儲能國家示范項(xiàng)目，也是迄今為止全球功率最大、容量最大的液流電池儲能調(diào)峰電站。
也在這個(gè)9月，湖南紅坪100MW/400MWh長時(shí)全釩液流儲能電站項(xiàng)目簽約，總投資6.8億元，預(yù)計(jì)2023年6月底全容量建成并網(wǎng)運(yùn)行；國內(nèi)首個(gè)GWh級全釩液流儲能電站在新疆察布查爾縣開工，項(xiàng)目計(jì)劃2023年年底前并網(wǎng)；中核匯能首個(gè)GWh級別的全釩液流電池儲能系統(tǒng)集采……
簡單說，過去的一個(gè)月中國釩電市場迎來了集中的爆發(fā)。
敏感的資本市場早已聞風(fēng)而動。兩個(gè)月前，釩電池板塊突然異動，并快速領(lǐng)跑市場。釩電池概念指數(shù)顯示，自7月以來截至7月21日，該指數(shù)報(bào)收1924.42點(diǎn)，累計(jì)上漲了35%。龍頭釩鈦股份16個(gè)交易日股價(jià)翻番、攀鋼釩鈦15個(gè)交易日漲幅達(dá)到了96%、振華股份一個(gè)多月時(shí)間股價(jià)也接近了翻番。
不過，經(jīng)過一輪大漲之后，釩電板塊的個(gè)股大多進(jìn)入大幅回調(diào)階段。目前，釩電概念的26只股票中，還保持上升通道的僅有ST海越、銀龍股份。那么，這一輪大規(guī)模釩電投資會成為釩電板塊個(gè)股的轉(zhuǎn)機(jī)嗎？
誰能替代鋰電？
這個(gè)問題確實(shí)不好回答，但釩電將成為新能源市場的新寵則并非空穴來風(fēng)。
不久前的6月29日，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）》，其中明確了中大型電化學(xué)儲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力電池。
這意味著，三元鋰等電池將被排除在大規(guī)模儲能領(lǐng)域之外。
稍微普及一下常識，三元鋰電池能量密度是磷酸鐵鋰電池能量密度的1.7倍，在低溫狀態(tài)下，磷酸鐵鋰電池充放電的下限值為-20℃，而三元鋰電池的下限值為-30℃。但三元材料中鎳鈷鋁18650電池超過180℃就會自加熱，起火后很難控制，而磷酸鐵鋰材料到250℃才會發(fā)生放熱現(xiàn)象。
小插曲是，國內(nèi)某家電動汽車廠商在回答電動汽車自燃的問題時(shí)，臉不紅心不跳地說，他們家的電池不會自燃。不知道底氣來自哪兒！
鋰電池發(fā)展中有兩大核心難題。首先是資源的安全性。公開數(shù)據(jù)顯示，2021 年中國鋰資源量為510萬噸，占全球總資源量的5.6%，鋰儲量為150 萬噸，占全球總儲量的6.8%。
也就是說，中國鋰資源并非十分豐富，新能源的命脈還不能主要控制在我們的手中。當(dāng)前，我國鋰原料的供應(yīng)依然有著較高的對外依存度，65%的鋰原料都需要進(jìn)口。后果已經(jīng)開始顯現(xiàn)——在過去一年左右的時(shí)間，碳酸鋰價(jià)格暴漲10倍，整車廠等價(jià)值鏈中下游企業(yè)都在為上游的礦主打工，承受巨大的成本壓力。
除此之外，鋰電池的安全問題也日益凸顯。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，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(shí)1起、中國4起、韓國26起。
其中，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(xì)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。
而由于光伏、風(fēng)電近些年快速發(fā)展，這些在電源實(shí)際對于電廠來說并不友好。一般除核電和火電外的其他電源，比如水電、光伏、風(fēng)電等都屬于“垃圾電”。由于存在波峰波谷，對電網(wǎng)安全造成極大影響。因此，急需大型的儲能來配套新能源。
這就倒逼著整個(gè)儲能產(chǎn)業(yè)急需找到一個(gè)替代能源，釩電池呼之欲出。
商業(yè)化的初級階段
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，釩電池儲能系統(tǒng)將其儲存在儲罐內(nèi)，利用外接的泵，將電解液從儲罐壓入電池堆體內(nèi)，使得電解液平行流過電極表面并發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而完成釩電池儲能系統(tǒng)的充電或放電。
優(yōu)點(diǎn)十分突出。首先中國的釩礦資源非常豐富。截至2021年底，全球釩金屬儲量6300萬噸。其中，中國釩礦儲量約950萬噸，占比39%，位居第一，產(chǎn)量則占全球的68%；二到四位的澳大利亞、俄羅斯和南非儲量占比分別為25%、21%和15%。
也就是說，源頭供給我們完全能夠把控在自己手中，這點(diǎn)是鋰電遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能比擬之處。
其次，釩幾乎100%能夠被回收利用。據(jù)測算，釩電池的充放電次數(shù)可以達(dá)到1.5萬次，一個(gè)釩電池儲能電站可以使用20年左右。1.5萬次什么概念？等于超強(qiáng)的利用率，因此釩價(jià)并不具備像鋰價(jià)一樣暴漲的基礎(chǔ)。
更加讓人激動的是安全性。全釩液流電池的水基電解質(zhì)特性使得其不會發(fā)生燃燒和爆炸，同時(shí)電池的功率和容量彼此獨(dú)立，可以通過添加釩電解液的容量即可以做到容量的擴(kuò)充，這就決定了其在大容量裝機(jī)規(guī)劃上依然安全性較高。這恰恰是現(xiàn)在多種新能源電池的最大痛點(diǎn)。
事實(shí)上，中國早在上世紀(jì)80年代末就開始研究全釩液流電池技術(shù)。1995年，中國工程物理研究院研制了500 W、1 kW的樣機(jī)，擁有電解質(zhì)溶液制備、導(dǎo)電塑料成型等專利。
根據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)（IEA）的預(yù)計(jì)，到2050年全球儲能市場規(guī)模將達(dá)數(shù)萬億美元，中國儲能行業(yè)也將達(dá)到數(shù)萬億元的市場體量。其中，按照中國《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》和近年來電池行業(yè)數(shù)據(jù)的測算，釩電池所應(yīng)用的風(fēng)電儲能設(shè)備和城市調(diào)峰儲能設(shè)備市場規(guī)模將在1.6萬億元左右。到2025年，若釩電池儲能交付成本下降至2.5元/Wh，市場空間或?qū)⑦_(dá)到404億元。
肯定有好奇的投資者會問，如此好的東西，為何到現(xiàn)在才開始大力發(fā)展。其實(shí)，事物都有正反方面。
釩電也有其明顯的缺點(diǎn)。核心問題是能量密度較低。釩電池能量密度僅為12-40Wh/kg，其釩電池的容量也僅有鋰電池的70%-75%。這就造成釩電池體積大，即便相同能量釩電池所占體積是鋰電池的3-5倍，直接導(dǎo)致運(yùn)送困難，而且不適用電動汽車這種小型的工作場景。
但釩電池是優(yōu)于鉛酸電池。在充放電能量轉(zhuǎn)換方面，釩電池的效率是鋰電池的70%-75%，但遠(yuǎn)高于鉛酸電池的45%。
還有個(gè)問題就是投資大。釩電池現(xiàn)在的初裝本錢大概是鋰離子電池的2倍以上，項(xiàng)目總出資本錢會集在3.8-6.0元/Wh左右。由于初裝成本較高，釩電池在2小時(shí)儲能系統(tǒng)上的經(jīng)濟(jì)性較差，但4小時(shí)儲能系統(tǒng)的釩電池和鋰電池經(jīng)濟(jì)性相差不大。主要是因?yàn)殁C電池儲能時(shí)長越長，單位投資成本增加（僅增加電解液成本）小于鋰電池。這也意味著，釩電要大力發(fā)展，必須規(guī)模化發(fā)展。
總的來說，釩電池還屬于商業(yè)化的初期，應(yīng)用的場景也較為有限，是新能源發(fā)展的有益補(bǔ)充。未來，隨著技術(shù)的創(chuàng)新，解決釩電能量密度、容量問題，讓釩電池的不僅應(yīng)用到大規(guī)模的儲能電站，更能應(yīng)用的到電動汽車小型的應(yīng)用場景中。或許到那時(shí)，釩電才會迎來真正的井噴式發(fā)展。
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽：
釩電池
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