千際投行：2022年釩電池行業研究報告（29頁）.pdf

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1、第一章 行業概況釩電池（Vanadium Redox Battery，縮寫為VRB），全稱為全釩氧化還原液流電池，是一種活性物質呈循環流動液態的氧化還原電池。釩電池可以作為大容量儲能電站的電池，其工作原理如下：釩電池將具有不同價態的釩離子溶液分別作為正極和負極的活性物質，分別儲存在各自的電解液儲罐中。在對電池進行充、放電實驗時，電解液通過泵的作用，由外部貯液罐分別循環流經電池的正極室和負極室，并在電極表面發生氧化和還原反應，實現對電池的充放電。圖：釩電池結構資料來源：資產信息網 千際投行長時儲能目前仍處于初期的研發示范階段，多種解決方案中，抽水蓄能的建設規模較大。抽水蓄能電站具有技術成熟、效率

2、高和成本低等優勢，成為全球儲能容量最大的解決方案。但抽水蓄能最大的限制是場地限制、建設時間長以及環境問題。從長期來看，電化學儲能由于動力電池產業推動，不受地理環境的制約，處于比較有利的競爭地位。在電化學儲能方面，目前鋰離子電池、鈉硫電池、鈉離子電池、液流電池等均具備較大應用潛力；而全釩液流電池因壽命長、易擴容等特點，在長時儲能系統領域應用大有可為。資料來源：資產信息網 千際投行 光大證券Guidehouse Insights 于 2022 年 二 季 度 發 布 的 Vanadium Redox FlowBatteries:Identifyting Market Opportunities a

3、nd Enablers報告顯示，2022-2031年釩電池年裝機量有望保持41%的復合增長率，預計2031年全球釩電池年裝機量將達到32.8GWh；其中，2031年亞太地區(主要為中國)年裝機量將達到約14.5GWh，北美地區將達到5.8GWh，西歐地區將達到9.3GWh。圖：累計2031年全球釩電池裝機量將達到32.8GWh。資料來源：資產信息網 千際投行 Guidehouse Insights在釩儲量上，全球釩儲量集中在中國、澳洲、俄羅斯和南非，中國資源儲量全球第一。據USGS統計，截至2021年底，全球釩金屬儲量6300萬噸，其中已認定符合當前采掘和生產要求的釩礦金屬釩儲量超過2400萬

4、噸，全球99%以上的釩礦儲量集中在中國、澳大利亞、俄羅斯和南非四國；其中，中國釩礦儲量約為950萬噸，占世界釩資源儲量的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%。2021年全球釩產量為10.7萬金屬噸，其中中國產量7.3萬噸，占比 68%；俄羅斯、南非和巴西釩產量分別為1.9萬噸、0.9萬噸和0.7萬噸，占比分別為18%、8%和6%。圖：2021年全球釩資源產量各國占比（%）資料來源：資產信息網 千際投行第二章 商業模式和技術發展2.1 產業鏈釩電池產業鏈包含上游、中游、下游三個部分，涉及多個行業。上游：釩原料供給、電堆材料加工，主要原材料包括五氧化二釩、硫

5、酸、碳材料、聚合物材料等，以及各類輔材，涉及基礎化工、鋼鐵冶煉、有色金屬等產業，其中釩礦及其加工業處于核心地位，是電解液原料五氧化二釩的來源。中游：電堆裝配、控制系統、其他設備和附件等，其中電堆裝配和控制系統的技術壁壘最高，涉及各類耗材和元器件。下游：終端應用市場，主要為各類儲能用戶，包括發電側、電網側、用電側。圖：全礬液流電池產業鏈全貌資料來源：資產信息網 千際投行 國泰君安證券我國的釩電池研究和產業化世界領先，技術層面已經完備，但產業鏈尚未健全，需求尚未打開，產能正在蓄力發展，規模效應尚未顯現。釩電池產業鏈復雜度較高，其中核心環節是材料端和設備端，材料端主要包括電解液材料和電堆材料，設備端

6、主要包括整機裝配和控制系統。上游釩電池上游主要是電解液和電堆的原材料，其中釩電池的電解液材料核心是釩化合物。電解液制造分為兩個步驟，首先是核心前驅體釩化學品的生產，擁有相關技術和量產能力的基本為大型釩提煉及加工企業；爾后是將前驅體轉化為電解液，目前掌握釩電解液制造的全球龍頭企業是大連博融新材料公司，全球市場占有率80%以上。對于釩電池而言，電解液中雜質元素含量會對電池工作電壓、實際容量及循環性能等產生重要影響，盡管不同廠商產出的釩原料屬于同質化產品，但在產品純度和成本上存在較大差異，因此具有長期技術積累和規模優勢的大型生產廠商更有競爭力，而且隨著環保要求的日益趨嚴和產品質量要求的不斷提升，馬太

7、效應可能會更加顯著。圖：電解液近年產能和產量情況資料來源：資產信息網 千際投行 東亞前海證券表：電解液材料的主要企業資料來源：資產信息網 千際投行當前釩電池還沒有大規模應用，因此幾家代表性企業主要依靠自研自產或外協加工的方式生產電極材料，以供自用。由于電堆材料中的電極、雙極板、隔膜等材料與氫燃料電池的相應構件幾乎相同，因此目前從事氫燃料電堆材料研發和生產的企業，未來較容易轉型成為釩電池的電堆材料供貨商，應予以重點關注。圖：電堆材料的主要企業資料來源：資產信息網 千際投行 國泰君安證券中游釩電池中游主要涉及電解液、電堆的制備與電池的制造。電解液價值量占比40%-80%，由釩供應商進行匹配；電堆占

8、比次高，其中離子交換膜占電堆成本的30%-40%。國內釩電池設備企業大致有兩類：一類是科研院所自研技術轉化的初創企業，多為校企合作模式，以大連融科為代表；另一類是通過吸收合并或控股方式，獲得相應技術，再優化升級參與競爭，以北京普能為代表。主要企業：武漢南瑞、上海電氣、四川偉力得、上海神力科技等，各自擁有核心技術，普遍研發時間超過10年。國外的全釩液流電池相關企業大都規模較小，主要分布在日本、北美和歐洲。表：全釩液流電池整機制造企業資料來源：資產信息網 千際投行控制系統的硬件裝置是電力電子行業的基本元件，相關產業較成熟。當前釩電池尚未大規模應用，因此專門提供釩電池控制系統的企業較少，主要由相關企

9、業自研自用或外協加工生產。未來一旦市場需求放量，可能會有更多的電控企業轉型入場，因此對于主要從事儲能電控技術研發而尚未涉足釩電池的企業，未來較容易轉型，為釩電池的控制系統提供解決方案服務，應予以關注，例如固德威。下游釩電池下游主要是終端應用市場，主要為各類儲能用戶，包括發電側、電網側、用電側。2.2 商業模式 釩電池是目前商業化較為成熟的液流電池路線，具備示范項目運行多年、產業鏈逐步成型、全生命周期成本低等優勢，預計在長時儲能系統的應用空間廣泛。主要原因為：多個示范項目安全運營：全釩液流電池在全球已經具有多個多年的示范項目在運行，產業化效果和可靠性驗證明顯高于鐵鉻液流電池、鋅溴液流電池。全產業

10、鏈逐步成型：全釩液流電池的電解液、隔膜、膜電極等原材料供應鏈已經初步成型，國產化進程不斷加快，已能夠支撐起開展百兆瓦級的項目設計與開發，其產業配套更加成熟。全生命周期成本優勢：釩電池全生命周期成本已經低于鋰電池，具備大規模商業化應用的條件。圖：釩電池商業化歷程資料來源：資產信息網 千際投行 浙商證券釩電池作為商業化較為成熟的液流電池，在儲能領域大有可為，尤其是長時儲能領域。隨著儲能安全性要求升級和儲能時長的增加，基于釩電池的高安全性和隨儲能時長增加邊際成本增加較小的特點，釩電池裝機有望進入加速增長階段。目前共享儲能模式正在興起，它是由第三方投資建設的集中式大型獨立儲能電站，除了滿足自身電站需求

11、外，也為其它新能源電站提供服務。共享儲能的模式將分散的電源側、電網側、用戶側儲能資源進行整合，并交由電網進行統一協調，降低了新能源電站的棄電量，并參與電力輔助服務市場，提高了儲能資源利用率和電網系統的調節能力，也促進了儲能形成獨立的輔助服務提供商的身份。近年來，從國家到地方均出臺了一系列政策支持共享儲能模式的探索發展，在補償考核方面給予共享儲能新能源發電項目優先考慮，鼓勵共享儲能模式的推廣。目前共享儲能模式的主要盈利方式有調峰服務補償、峰谷價差套利(參與電力現貨市場交易)、容量租賃、容量補償等。該行以100MW/200MWh山東儲能電站為例，預計可實現累計收益為4831萬元/年(租賃電量50%

12、)。共享儲能模式有望成為當前獨立儲能電站盈利的可行方案。圖：100MW/200MWh鋰電池/釩電池共享儲能電站收益、成本、IRR測算資料來源：資產信息網 千際投行 光大證券表：釩鈦股份主營業務表：Largo Inc.主營業務資料來源：資產信息網 千際投行 iFinD2.2 技術發展對國內釩電池行業的各個專利申請人的專利數量進行統計，排名前列的公司依次為：四川長虹、上海電氣、河鋼股份、釩鈦股份、海亮股份、雙杰電氣、東方電氣、易成新能、國網英大、龍佰集團等。資料來源：資產信息網 千際投行 iFinD2.3 政策監管釩電池行業的行政監管部門為國家能源局，主要負責起草能源發展和有關監督管理的法律法規送

13、審稿和規章，擬訂并組織實施能源發展戰略、規劃和政策，推進能源體制改革，擬訂有關改革方案，協調能源發展和改革中的重大問題。組織推進能源重大設備研發及其相關重大科研項目，指導能源科技進步、成套設備的引進消化創新，組織協調相關重大示范工程和推廣應用新產品、新技術、新設備。自律協會為中國電池工業協會，該協會成立于1988年，經國家民政部注冊批準，具有法人資格，為跨地區、跨部門、跨所有制的國家一級協會。中國電池工業協會的主管部門是國有資產管理監督委員會，同時接受國家民政部和中國輕工業聯合會的管理。中國電池工業協會的職能是：對電池工業的政策提出建議，起草電池工業的發展規劃和電池產品標準，組織有關科研項目和

14、技術改造項目的鑒定，開展技術咨詢、信息統計、信息交流、人才培訓，為行業培育市場，組織國際國內電池展覽會，協調企業生產、銷售和出口工作中的問題。圖 行業主要政策資料來源：資產信息網 千際投行 興業證券第三章 行業估值、定價機制和全球龍頭企業3.1 行業綜合財務分析和估值方法圖：指數表現資料來源：資產信息網 千際投行 iFinD釩電池行業估值方法可以選擇市盈率估值法、PEG估值法、市凈率估值法、市現率、P/S市銷率估值法、EV/Sales市售率估值法、RNAV重估凈資產估值法、EV/EBITDA估值法、DDM估值法、DCF現金流折現估值法、NAV凈資產價值估值法等。圖：河鋼股份主營業務圖：釩鈦股份

15、主營業務資料來源：資產信息網 千際投行 iFinD3.2 行業發展和驅動因子（1）政策驅動力現有的釩電池項目多數是地方政府推動的示范項目，少部分為企業自主建設項目。釩電池全生命周期成本已經低于鋰電池，但初始建設成本過高，導致企業的投資動力不強，后續或仍需要政府層面進行推動，制定可有效執行的價格補償機制和長時儲能產業政策。由于國內主要釩產量來源于釩鈦磁鐵礦煉鋼生產過程中的釩渣，因此，允許相應鋼鐵公司擴大產能也是增加釩資源來源的方式之一。同時，也可以出臺支持 釩資源開發的政策，加大對國內釩資源的開發力度。（2）技術驅動力技術推動電堆成本持續下降。鋰電池成本在商業化應用以后成本下降迅速，參考鋰電池的

16、降本途徑，可以預見釩電池在大規模量產后成本仍有較大的下行空間。釩電池目前仍處于商業化初期，技術進步帶來的降本空間較大。如大連物化所通過減少膜材料使用面積而降低電池成本；2020年6月，大連物化所儲能技術研究部李先鋒和張華民團隊成功開發出新一代30 KW級低成本全釩液流電池電堆。該電堆采用自主研發的可焊接多孔離子傳導膜（成本100元/m2）。相對于傳統的電池組裝技術，膜材料使用面積減少 30%，電堆總成本降低了40%。（3）成本驅動力國產材料替代帶動成本下降。在離子交換膜方面，目前全球釩電池主要使用美國杜邦公司的Nafion全氟磺酸樹脂交換膜，作為全釩氧化還原液流電池的標準隔膜，其在電解液中的穩

17、定性高，但價格昂貴。目前，國內的科潤、東岳、中科院大化所，國外的戈爾等都在自主創新開發了更低成本的膜。隨著國產離子交換膜的逐步推廣，膜等產品仍有較大成本下降 空間，預計后續在其他電堆材料（雙極板、碳氈等）也有成本優化空間。3.3 行業風險分析和風險管理（1）環境保護風險隨著國家對環境保護力度的不斷加強以及“碳達峰、碳中和”的推進，鋼鐵企業面臨的環保壓力越來越大。對策：不斷優化限停產常態下的生產組織模式，降低限產損失；結合環保要求，著重加強對超低排放、固廢危廢等方面的管控，加快完成超低排放改造，持續推廣利用先進、成熟、高效的節能技術。跟進研究國家碳排放政策，超前謀劃破解“碳達峰、碳中和”對高效生

18、產組織模式的制約。（2）疫情風險2022 年上半年，隨著新冠變種病毒的出現，疫情在國內多發散發。疫情的持續和反復給人員流動、貨物運輸造成不利影響，帶來項目進度延緩、工期增加、成本上升等風險。對策：業內公司應嚴格落實常態化疫情防控措施，嚴格執行疫情防控應急預案，積極、有序地安排業內公司各項生產經營工作，確保人身安全、生產安全等風險可控，積極開拓常態化疫情防控下的市場拓展模式，盡量減少對業內公司經營的影響。（3）原材料價格波動風險由于大宗物料價格上漲，導致主營業務的采購成本上升；同時，由于承接的能源裝備訂單周期較長，原材料價格大幅波動時對行業利潤水平將帶來較大負面影響。對策：業內公司應加強對經濟運

19、行質量的監控和管理，及時關注每個業務板塊的運行質量、業務結構、盈利水平的變化，優化供應鏈管理體系，建立大宗原材料采購平臺，進一步提升控本和采購定價能力，積極控制原材料價格波動給業內公司帶來的風險。（4）匯率波動風險出口業務且合同金額較大，此類合同通常以美元計價；生產過程中需要采購進口設備和零部件，合同也多以美元等主要外幣計價。國際貿易形勢日漸嚴峻，人民幣匯率波動較大，行業的出口業務可能存在匯率變動等因素造成的損益波動和資金回流風險。對策：業內公司應加大套期保值工具的運用，完善匯率波動的對沖機制，擴大跨境貿易人民幣結算，鎖定匯率風險，控制海外項目成本，規避匯率波動帶來的不利影響。（5）海外業務風

20、險受到新冠疫情持續發展的影響，業內公司部分海外工程項目面臨工程延期、人工成本和原材料成本上漲等方面的壓力，同時，外匯匯率波動也對海外工程項目的盈利能力產生不利影響。同時，海外業務開拓的環境形勢嚴峻，因國際關系緊張導致業內公司進出口業務風險與不確定性加強，業內公司海外業務所在地政治經濟格局變化引發風險的可能性上升。對策：業內公司應持續關注和研究海外市場的政策與環境，加強管理和風險管控，完善匯率波動的對沖機制，并為相關業務或員工投保相應的險種，以最大限度地保障公司的利益；同時，逐步實施海外市場的本土化經營戰略，尋求與當地客戶保持長期的良好合作關系，為業內公司在海外市場發展樹立良好的市場形象。（6）

21、市場風險中國經濟整體增長速度趨緩，裝備制造業與國民經濟增長相關性較強，宏觀經濟、國家政策調整、基礎設施建設投資規模、城市化進程以及行業發展的周期性波動等環境變化，均會對行業的持續性發展帶來影響。對策：業內公司應持續關注、定期分析國內外宏觀經濟走勢可能給公司造成的影響，及時制定各項應對措施；同時，通過持續推動管理改進，提高公司管理效益，持續提升核心競爭力，積極創新業務模式，沉著應對市場變化給公司帶來的各種挑戰。3.4 競爭分析-SWOT優勢（1）與其他儲能電池相比，全礬液流電池電池容量與輸出功率相對獨立，這取決于釩電解液溶劑與電解質濃度，輸出功率取決于電堆大??；其次釩電池的電池壽命很長，同時安全

22、性比較高；除此之外，釩電池快充性能比較好，可減少容量損失；最后是釩電池易回收和重復利用。（2）在供給方面，2021 年中國釩產品儲量、產量占比均居全球第一，較之鋰產品主要依靠進口來說，優勢巨大。（2）劣勢釩電池目前主要存在兩個技術上的問題，第一個問題是釩電池生產過程中易析出五氧化二釩沉淀，沉淀物可能惡化電堆性能，因此電堆在長時間運行過程中電解液溫度就會很容易超過45攝氏度。第二個問題就是石墨極板會被正極液刻蝕，正常情況下石墨板可以使用兩年，但是如若操作不當，可能一次就會完全刻蝕，電堆只能報廢。而且正常情況下每隔兩個月也需要專業人士進行一次維護，維護頻率較高，費錢也費力。（3）機遇“雙碳”背景下

23、，與清潔能源匹配的儲能行業將迎來快速發展。釩電池以其自身安全、環保、超長循環次數等特性，在新的政策背景下，將成為電化學儲能的重要組成部分。受益于儲能領域的爆發式增長，更適合應用于大規模儲能領域的釩電池已處于大規模產業化的前夜，隨著儲能的發展和釩電池性能的提高，釩電池在儲能行業中的滲透率將快速上升。（4）威脅一個五千瓦釩電池的成本在四十萬以上，高出相同規格鉛酸電池的成本數倍。釩電池成本過高。以一個五千瓦電池為例，電解液（一立方，1.8mol/L）17萬、控制系統10萬、隔膜7萬、板框4萬、石墨板1.5萬、泵0.7萬、碳氈0.4萬，總共40.6萬，這只是主要材料成本，沒計入次要材料成本和人力成本。

24、3.5 中國企業重要參與者中國主要企業有東方電氣600875.SH、上海電氣601727.SH、釩鈦股份000629.SZ、龍 佰 集 團 002601.SZ、永 泰 能 源 600157.SH、新 天 綠 能600956.SH、國 網 英 大 600517.SH、西 部 礦 業 601168.SH、河 鋼 股 份000709.SZ、海亮股份002203.SZ等。表：釩電池指數（按總市值排列）資料來源：資產信息網 千際投行 iFinD資料來源：資產信息網 千際投行 光大證券（1）大連融科：由大連恒融新能源有限公司和中國科學院大連化學物理研究所共同組建，大連融科領軍國內外液流電池標準的制定，引領

25、全球液流電池技術的發展。目前成功實施了多項商業化應用示范項目，在全釩液流電池的核心技術領域擁有完整的自主知識產權，擁有的專利超過 300 余項。融科儲能提供的服務涵蓋全釩液流電池關鍵材料、電堆、電池模塊、KW 至百MW級電池儲能系統的供應以 及 客 戶 定 制 儲 能 解 決 方 案。2022 年 2 月，融 科 儲 能 承 建 的 全 球 最 大 的100MW/400MWh 級全釩液流電池儲能電站進入調試。（2）北京普能：已開發出目前世界上高安全、大容量、長時儲能和長電池壽命為一體的全釩液流儲能電池和解決方案。據北京普能官網介紹，其在全球已經安裝和正在處于開發階段項目容量達到 500兆瓦時，

26、安全穩定運行的時間累計接近100 萬個小時。（3）上海電氣，在釩電池領域已有10年基礎，最早的研發團隊創立于2011年，相關產線于2020年建成。目前已推出兆瓦級全釩液流電池系統。汕頭已建成的零碳園區儲能項目使用的即為公司生產的釩電池。3.6 全球重要競爭者全球領先全礬液流電池企業如下：（1）CellCube(Enerox GmbH)：奧地利公司Enerox GmbH是品牌名稱為“CellCube”的全釩液流電池的制造商，是長期儲能解決方案的領先公司之一。CellCube提供高質量、低成本的高效的并網和離網氧化還原液流電池解決方案，以滿足全球對儲能基礎設施的需求。CellCube以實現業內最多

27、的液流電池項目而享有盛譽。在長期儲能解決方案需求快速增長的背景下，南非釩公司BushveldMinerals投資了Enerox，以擴大銷售和制造能力。CellCube是多小時儲能系統的主要選擇之一。在多年嚴格的耐久性測試中，CellCube系統的關鍵組件經過了10,000多次循環而沒有中斷即使在最苛刻的環境下也表現出強大的性能。（2）Invinity Energy Systems：北美Avalon Battery和英國公司redT energy合并成立“Invinity Energy Systems”，一家全球領先的釩液流電池公司，專門從事商業和工業(C&I)、電網規模和微電網應用的公用事業級

28、儲能。釩液流電池設計不易燃且安全，可提供長期的靈活性和可靠性。隨著全球多家商業和工業企業解鎖低成本、低碳和最大化投資回報的能源，Invinity電池作為光伏(PV)系統的理想補充，具有顯著優勢，如提高彈性、增加運營自由度和降低電力成本。（3）Largo Inc.：作為世界領先的釩公司之一，Largo為低碳未來提供創新的能源解決方案。Largo的 VPURE和VPURE+薄片來自該公司位于巴西的MaracsMenchen礦的最高品位釩礦床。該公司生產行業首選的釩產品，例如五氧化二釩薄片和五氧化二釩粉末，它們非常適合用于中間合金、催化劑和鋼鐵應用、釩氧化還原液流電池(VRFB)和其他應用。Larg

29、o Resources推出了Largo Clean Energy，為快速增長的儲能市場提供釩氧化還原液流電池(VRFB)系統。這家新成立的公司收購了這些資產，其中包括之前由美國VionX Energy擁有的 12 個專利。此次收購標志著可再生能源存儲業務的新開始，該業務將繼續吸引具有成熟商業和運營能力的顛覆性創新者。（4）SCHMID Group：SCHMID EverFlow儲能解決方案基于先進的釩氧化還原液流電池(VRFB)技術，可提供最佳效率?；赩RFB的SCHMID能源系統具有決定性的優勢。5、VRB EnergyVRB Energy是一家在釩氧化還原電池(VRB)技術方面享譽全球的

30、公司，該公司由I-Pulse 的子公司艾芬豪電氣擁有多數股權。VRB Energy因開發出世界上壽命最長的釩液流電池而備受贊譽。VRB Energy的產品可靠、可回收、安全且可擴展。第四章 未來展望目前釩電池的發展還面臨著一些問題，如成本居高不下，行業仍處在示范到商業化的前期，供應鏈不成熟，市場仍處在開發階段。為降低釩電池成本，可從以下幾方面著手：（1）提升關鍵材料的性能及利用率材料成本在儲能系統成本中占很大比重，在釩電池電堆中，電極、隔膜及集流體占電堆成本的80%85%，通過材料性能的提升，設計優化等，使電池的電流密度提高，電性能提升，達到降成本的目的。（2）采用電解液租賃模式由于釩電池電解

31、液可以無限次循環使用，而電解液在整個系統中所占成本比重較大?？梢耘c釩資源優勢企業合作，采用租賃的模式配備釩電池電解液。當釩電池壽命終止時，由釩礦企業回收電解液。這樣大大降低了釩電池儲能系統的初期投資總成本，解決了使用者后期的廢液處理問題。釩礦企業把釩電解液回收處理后釩資源不流失，可二次銷售，不會造成環境污染。（3）形成規?；丝萍歼M步所帶來的成本降低，釩電池生產規模的擴大也帶來全行業的成本降低。這主要來源于規模效應所帶來的原材料采購成本的下降，供應鏈專門化所帶來的采購成本下降和效率提升，以及開發設計電堆、配套輔助材料和控制系統等方面都可節約人力成本。專用生產工藝設備和生產經驗的積累，帶來了良率提高和效率提升等。（4）提高系統可靠穩定性釩電池具有壽命長的優勢，長期使用時，系統的維護等費用必不可少，所以系統長期使用的可靠穩定對成本是非常重要。