新能源行業前沿技術深度研究：全釩液流電池專題報告-220713（42頁）.pdf

《新能源行業前沿技術深度研究：全釩液流電池專題報告-220713（42頁）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《新能源行業前沿技術深度研究：全釩液流電池專題報告-220713（42頁）.pdf（42頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 2022.07.13 新能源前沿技術深度研究（二）新能源前沿技術深度研究（二） 全釩液流電池專題全釩液流電池專題報告報告：沿流溯源沿流溯源，超“釩”脫俗，超“釩”脫俗 龐鈞文龐鈞文(分析師分析師) 石巖石巖(分析師分析師) 021-38674703 0755-23976068 證書編號 S0880517120001 S0880519080001 本報告導讀：本報告導讀： 全釩液流電池具有很高的全釩液流電池具有很高的本征本征安全性和很長的安全性和很長的循環循環壽命，壽命， 而且系統的功率與容量互相而且系統的功率與容量互相獨立，

2、特別適用獨立，特別適用大規模儲能電站大規模儲能電站等低能量密度和高安全性要求的領域，隨著技術進步等低能量密度和高安全性要求的領域，隨著技術進步和商業模式的完善， 全釩液流電池的和商業模式的完善， 全釩液流電池的成本降低，成本降低， 有望在儲能領域的細分賽道脫穎而出。有望在儲能領域的細分賽道脫穎而出。 摘要：摘要： 投資建議投資建議： 我們認為目前全釩液流電池產業處于導入期向成長期過渡階段，處于大規模產業化的前夕，在產業化過程中，電池端和材料端的相關企業都將充分受益：1）電堆端技術壁壘較高，具有技術積累和資本優勢的行業龍頭將保持長期競爭力，代表性企業是大連融科、北京普能， 另有多家上市公司開展了

3、相關布局， 受益標的： 國網英大、上海電氣、易成新能。PCS 環節推薦固德威，受益標的：科華數據；EMS 環節受益標的：中電興發；變頻器環節推薦匯川技術。2）原材料質量和價格是制約全釩液流電池產能的核心因素， 具有規模優勢和研發能力的行業龍頭將受益。電解液環節受益標的：攀鋼釩鈦、河鋼股份、安寧股份、中核鈦白；隔膜環節受益標的：東岳集團。 本征安全，超長壽命本征安全，超長壽命。全釩液流電解液為水基環境，本身不可燃；電解液呈循環流動，散熱速率快；工作物質反應溫和，串液不劇變，因此具有本征安全性。同時，電解液為均相，沒有復雜的固態相變等應力破壞因素， 因此具有很長的循環壽命。 這兩大特性決定全釩液流

4、電池非常適合作為中大型儲能設施，承擔調頻和調峰的功能。 技術迭代，性能提升技術迭代，性能提升。全釩液流電池技術快速進步，性能不斷優化。電解液從傳統硫酸基向鹽酸基等新配方迭代， 能量密度和工作溫區顯著改善。電堆結構不斷優化，通過精簡加工設計，省去昂貴材料，降低系統成本； 通過提升工作電流密度和能量效率， 降低單位儲能成本。 降本有望， 政策驅動降本有望， 政策驅動。全釩液流電池的壽命長， 電解液殘值高達 70%以上，在制造-使用-回收的產業閉環形成后，全生命周期內的成本將大幅降低。同時，通過開展釩電解液租賃等商業模式創新，有望緩釋全釩液流電池的初始投資費用。 由于尚處產業發展初期， 短期內面臨經

5、濟性不足的問題， 需要國家政策的驅動， 加快釩電池產業鏈的建成。 風險提示。風險提示。成本下降不及預期、產業鏈形成不及預期、政策支持不及預期、其他新型儲能技術的威脅等風險。 評級：評級： 增持增持 上次評級：增持 細分行業評級 相關報告 新興能源單月銷量創新高，全年銷量上修至 600 萬 2022.07.10 新興能源釩電池電解液升級，能量密度顯著增加國內首個鹽酸基全釩液流電池儲能電站建成 2022.07.06 新興能源三元正極的高鎳化、高電壓化和單晶化 2022.07.06 新興能源儲能安全不容小覷，電池使用大有講究政策點評防止電力生產事故的二十五項重點要求（2022 年版） （征求意見稿）

6、 2022.07.02 新興能源源廣流長， “鉻”顯神通鐵/鉻液流電池儲能技術產業向前邁進 2022.06.30 感謝博士后徐程超對于本文的貢獻 行業專題研究行業專題研究 股票研究股票研究 證券研究報告證券研究報告 新興能源新興能源 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 2 of 42 目目 錄錄 1. 技術詳解：全釩液流電池的前世今生 . 3 1.1. 基本概念與歷史背景 . 3 1.2. 工作原理與核心材料 . 7 1.2.1. 電解液材料：能量單元的核心要素. 8 1.2.2. 電堆材料：功率單元的核心要素 . 10 1.3. 制造工

7、藝與技術壁壘 . 14 1.3.1. 電解液材料制造：配方和工藝是關鍵 . 14 1.3.2. 電堆材料與裝配：材料復雜，裝配精密. 15 1.3.2.1. 電堆核心材料：電極、雙極板、隔膜電堆核心材料：電極、雙極板、隔膜 . 15 1.3.2.2. 電堆裝配：疊合緊固，要求較高電堆裝配：疊合緊固，要求較高 . 17 2. 橫向比較：釩電 vs 鋰電、鈉電、鈉硫 . 18 2.1. 釩電 vs 鋰電：性能特點截然相反，應用場景迥然不同 . 18 2.2. 釩電 vs 鈉電：優缺點呈高度互補，或并立于儲能市場 . 20 2.3. 釩電 vs 鈉硫：能量密度不是根本，安全問題一票否決 . 20 3

8、. 產業現狀：技術完備，只欠東風 . 21 3.1. 產業結構：鏈條較長，復雜度高 . 21 3.1.1. 上游：釩礦及釩加工、電堆材料制造 . 22 3.1.2. 中游：電堆整機裝配、控制系統 . 26 3.1.3. 下游：儲能發電側、電網側、用電側 . 27 3.2. 主要企業：市場集中度較高，中國企業占鰲頭 . 28 3.2.1. 材料端：電解液材料、電堆材料 . 29 3.2.2. 設備端：電堆整機制造、控制系統制造. 29 4. 未來發展：提高性能，降低成本 . 31 4.1. 當前痛點：能量密度低、工作溫區窄、初始成本高 . 31 4.2. 技術展望：材料改進，系統優化 . 31

9、4.2.1. 電解液體系改進：能量密度更高，使用成本更低. 31 4.2.2. 離子傳導膜改進：非氟多孔濾膜，替代全氟樹脂. 35 4.2.3. 全系統結構優化：小型釩電模組，面向戶用儲能. 35 4.3. 發展速度：長期靠技術，短期靠模式，近期靠政策 . 36 5. 投資建議：上游材料端和中游設備端 . 39 6. 風險提示 . 41 vYcZsUfWlVkUhUvX8ZmN8OaO7NoMoOtRmOfQrRqPkPoPtPbRrRzQMYnMmMvPoPnO 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 3 of 42 1. 技術技術詳解：全

10、釩液流電池的前世今生詳解：全釩液流電池的前世今生 隨著“碳達峰，碳中和”目標提出，我國能源結構調整加快，新能源對傳統化石能源的逐步替代將是歷史必然。我國幅員遼闊，擁有豐富的太陽能、風能資源，但這些天然能源具有間歇性、波動性等特點，直接并入電網會遇到很大困難，必須先進行平滑處理。同時，電力供給和需求往往在時間和空間上存在錯配，表現出峰谷波段，以及區域不均衡等現象。解決上述問題的重要途徑就是儲能技術，尤其是電化學儲能還具有效率高、響應速度快、不受地理環境限制等優點，適用于供給側風光發電的平滑處理， 也適用于需求側的電能管理。 相比其他電化學儲能技術，液流電池具有本征安全性和超長循環壽命，特別適用于

11、大規模儲能電站。 1.1. 基本概念與歷史背景基本概念與歷史背景 液流電池是一種液相電化學儲能裝置，其活性物質液流電池是一種液相電化學儲能裝置，其活性物質完全完全溶解在電解液中，溶解在電解液中，通過通過活性元素活性元素的氧化價態變化來實現能量的存儲與釋放，屬于一種氧化的氧化價態變化來實現能量的存儲與釋放，屬于一種氧化還原電池。還原電池。一般來說，液流電池需要兩組氧化還原電對來構成正負極，隨著電池的充放電過程，正負極活性元素的氧化價態（電位）發生相應變化。以早期最經典、研究最廣泛的 Fe-Cr 雙液流電池為例，其工作電對為 Fe2+/3+/Cr2+/3+，正極活性物質為 FeCl2，負極活性物質

12、為 CrCl3，電解液基質為鹽酸，正負極間用質子傳導膜進行隔離（避免正負極活性物質直接接觸而發生自氧化還原反應） 。電池在滿充狀態下放電時，正極活性物質發生還原反應：Cr3+ + e Cr2+，負極活性物質發生氧化反應：Fe2+ Fe3+ + e，整體可合并為：Cr3+ + Fe2+ Cr2+ + Fe3+，即三價 Cr離子對二價 Fe 離子的氧化及自身的還原過程，電子從負極出發，經外電路后到達正極。充電儲能的過程則與之相反。 圖圖 1：早期的早期的 Fe-Cr 液流電池裝置結構與工作原理示意圖液流電池裝置結構與工作原理示意圖 數據來源：國泰君安證券研究 液流電池技術的液流電池技術的起源非常悠

13、久，跨越一個多世紀起源非常悠久，跨越一個多世紀。最早可追溯到 1884年，法國工程師 Charles Renard 發明的鋅-氯液態電池，被用作軍用飛艇螺旋槳的動力源，續航時間 23 分鐘，往返飛行里程 8 公里，電池整體重 435kg，以三氧化鉻和濃鹽酸為氯源。該電池與今天的鋅-溴液流電池相似（但沒有附加的流體驅動系統） ，在當時作為一次電池使用，沒有明顯競爭力， 隨后銷聲匿跡。 半個多世紀后的 1949 年， 德國科學家 Walter Kango 發明了“液態儲存電池” ，并申請了正式專利，該電池以硫酸鉻-氯化亞鐵為工作物質且存放在獨立容器中，以硫酸為基質，石墨為惰性電極，該專利被視為歷史

14、上液流電池的首個專利。此后，Kango 進一步篩選出 6 組可用于構建液態電池的電對，以氯化鈦、氯化鐵、硫酸鉻等 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 4 of 42 過渡金屬鹽作為活性物質。這種液態儲存電池的裝置結構已初具現代液流電池的雛形，但設計簡陋，且循環性能較差，主要是由于正負極金屬離子交叉污染引起的自放電很嚴重，導致電壓失穩和容量快速衰減，且所用原物料的腐蝕性往往很強或具有高毒性，在成本上也不具備顯著優勢，因此基本不具有商業化價值。 圖圖 2：Walter Kango 發發明的液態儲存電池結構明的液態儲存電池結構示意示意圖圖 數據

15、來源：CNKI 現代現代液流電池技術的液流電池技術的進步進步與離子交換膜技術的發展密切相關。與離子交換膜技術的發展密切相關。 1950 年左右，膜技術取得突破，人們獲得了具有選擇透性的離子交換膜，為現代版液流電池技術的發展奠定了基礎。1955 年，通用電器公司將聚苯乙烯磺化修飾后得到了第一個質子交換膜（Proton Exchange Membrane，PEM） ，并將其作為燃料電池的電堆隔膜。PEM 只允許質子通過，阻斷其他離子透過，因此該技術很快被移植到液流電池中，作為正負極隔膜以抑制內部自放電。到了 80 年代，通用公司與杜邦公司合作，依托后者的全氟磺酸樹脂專利技術，開發出了 Nafion

16、 質子交換膜，并被加拿大Ballard 公司應用到燃料電池中，使得其性能大大改善。由于全氟磺酸膜的質子傳導性能優異，還具有極強的抗氧化和酸腐蝕性，很快被引入液流電池中，至今仍然是液流電池的主流隔膜材料。 圖圖 3：膜技術的發展歷程：膜技術的發展歷程 數據來源：CNKI、國泰君安證券研究 隨著 20 世紀 70 年代美國航天事業的迅猛發展，迫切需要一種具有長時高效的新型電力儲存技術。在此背景下，具有現代意義的液流電池首次登上了歷史舞臺，并得到了人們的高度重視和大力發展，其演化歷程大致分為三個階段：1971-1986 年為技術萌芽期，1986-2001 年為研發示范期，2001 年至今為商業化初期

17、。值得注意的是，現代液流電池的誕生略早于鋰離子電池，目前鋰離子電池產業已經進入高速成長階段，而液流電池則尚處在大規模商用的前夜。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 5 of 42 圖圖 4：液流電池液流電池技術的歷史非常悠久技術的歷史非常悠久 數據來源： 液流電池技術 ，國泰君安證券研究 技術萌芽期（技術萌芽期（1971-1985 年） ：年） ： 1971 年，日本科學家年，日本科學家 Ashimura 和和 Miyake 首次提出了首次提出了現代意義的液流現代意義的液流電池概念，通過將電池概念，通過將正負極活性物質溶解在電解液中，在

18、惰性電極上發生正負極活性物質溶解在電解液中，在惰性電極上發生可逆可逆氧化還原反應，以實現電能與化學能的互相轉化。氧化還原反應，以實現電能與化學能的互相轉化。自 1973 年起，美國航空航天局（NASA）開始對液流電池進行研究，用于月球基地的太陽能儲電系統，首要考慮電池的安全性、效率和運行壽命，而成本則為次要因素。一年后，NASA 的科學家 L. H. Thaller 首次提出具有實際意義的液流電池詳細模型， 以 FeCl2和 CrCl3作為正負極活性物質并存放在兩個外部儲罐中，以鹽酸作為基質，以陰離子交換膜為隔膜，以循環泵作為液流驅動力，構成了第一款 Fe-Cr 雙液流電池。此后， Fe-Cr

19、 液流電池在世界范圍內掀起了一波研究熱潮，其中美國和日本成功研發了kW 量級、容量 10 kWh 以上的 Fe-Cr 液流電池樣機，作為光伏陣列配套設施。然而，由于 Cr3+/Cr2+半反應的可逆性較差，以及部分 Fe、Cr 離子穿過隔膜引起交叉污染，導致工作電壓不穩和容量衰減，大大降低電池的實際使用壽命。這些問題涉及 Fe-Cr 體系的物理化學本性，當時離子交換膜技術有限，難以妥善解決，因而 Fe-Cr 體系被逐漸淘汰。目前國外 Fe-Cr 液流電池研發幾乎停滯， 僅有的美國 EnerV ault 公司示范實驗項目也于 2015 年 6 月停運；國內主要是國家電投集團仍在持續研發，其31.2

20、5kW 級 Fe-Cr 液流電堆“容和一號”已經開始量產。 為避免正負極活性物質交叉污染，直觀辦法是改進隔膜，但當時對電池隔膜的研究大都集中在燃料電池上，并沒有對液流電池的隔膜進行針對性研究，隔膜的高選擇透性和低電阻率二者難以兼得。除此之外，另一種更直接的方法就是將正負極活性物質全部用同一種元素的不同價態離子的化合物來構建。顯然，活性物質的核心工作元素首先必須有豐富的氧化價態，而這只能在元素周期表的 d 區或 f 區尋找，人們隨即沿著這條思路展開了多種探索和嘗試，包括鉻系、釩系、镎系和鈾系化合物等。其中，釩系化合物因具有豐富的價態、較高的安全性以及較合適的電化學窗口，故而尤為引人注目。1978

21、 年，意大利科學家 A. Pellegri 等人在專利中首次提及全釩液流電池的概念，但由于釩化合物的價態變化 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 6 of 42 的復雜性和高價態的釩陽離子鹽溶解度低等因素，該領域在初期的研究進展較緩慢。 研發示范期（研發示范期（1986-2000 年） ：年） ： 經過十余年的探索，絕大多數的液流電池候選材料體系由于各種難以克經過十余年的探索，絕大多數的液流電池候選材料體系由于各種難以克服的缺陷而被先后淘汰， 最終進入實用化示范階段的主要是鋅服的缺陷而被先后淘汰， 最終進入實用化示范階段的主要是鋅-溴液流

22、電溴液流電池和全釩液流電池。池和全釩液流電池。其中，鋅-溴液流電池是一種單側沉積型液流電池，優點是能量密度較高且原料成本較低，但液溴的揮發性、高毒性、強腐蝕性和易滲透性以及鋅枝晶析出使電池的實際容量、循環壽命和安全性大打折扣。 相比之下， 全釩液流電池雖在能量密度上不及鋅-溴液流電池，但其他方面的表現更具有快速商業化的潛力。自 1984 年起，澳大利亞新南威爾士大學（UNSW）的 Maria Skyllas-Kazacos 等人開始對全釩液流電池進行系統性研究，具體涉及電極過程動力學機理、電極材料的制作與改性、離子交換膜的優化、電解液的配方等。他們設計的全釩液流電池活性材料為不同價態釩離子的硫

23、酸鹽，基質采用硫酸溶液。該團隊于 1986 年首次申請了全釩液流電池的專利，1988 年正式授權，并開始建造 1kW 級的試驗電堆，能量效率達 7288%。隨后，UNSW 將該技術轉售澳大利亞墨爾本的尖峰礦業公司（Pinnacle） 。1993 年，UNSW 與泰國石膏制品公司（Thai Gypsum Products）合作，嘗試將釩電池應用于太陽能屋。 1994 年， 全釩液流電池被應用于高爾夫車和潛艇上的備用電源。UNSW 的研究成果是全釩液流電池史上的一個里程碑， 這標志著該技術開始從實驗室走向產業化。 到了 90 年代，日本也開始參與全釩液流電池研發。由于日本在 80 年代中期已經開始

24、了 Fe-Cr 液流電池的研發，并累積了豐富的技術經驗，故而能很快進行轉向新的全釩液流電池領域。 其中以住友電工公司 （SEI）和關西電力公司為代表的的日本工業企業研發出了 450kW 的全釩液流電池儲能示范系統，達到了當時全球的最大規模。1999 年，Pinnacle 公司將在日本和非洲大陸的全釩液流電池專利許可分別授予了日本的 SEI公司和加拿大的萬泰克公司 （V anteck） 。 此后， SEI 在美國成立了 Reliable Power 公司，用以開拓北美市場。這一階段，全釩液流電池經過多年探索和積淀，其技術可行性已不存在問題。 商業化初期（商業化初期（2001 年至今）年至今） ：

25、 進入進入 21 世紀后，全釩液流電池開始真正走向商業化，前期主要以美國世紀后，全釩液流電池開始真正走向商業化，前期主要以美國和日本企業為代表。和日本企業為代表。2001 年，V anteck 公司收購了 Pinnacle 公司 59%的股份， 獲得核心專利權， 次年更名為釩電池儲能系統技術開發公司 （VRB Power System） ， 該公司在 2004 年進一步收購 Reliable Power 公司， 從而控制整個北美地區的全釩液流電池市場，主要從事釩電池的技術開發與授權轉讓，成為當時全球最大的全釩液流電池公司。同時，在 2000 年至 2002 年間，日本 SEI 公司建成了多個全

26、釩液流電池儲能系統并將其用于辦公樓、工廠供電，以及風力發電場和高爾夫球場光伏陣列的配套設施。2005 年，SEI 公司在北海道苫前町建立了 4MW/6MWh 全釩液流電池儲能系統， 作為 36MW 風電站的調頻調幅配套設施， 這是當時全球最大的全釩液流儲能電池工程示范系統。此后，2008 年金融危機爆發，對全釩液流電池產業也造成了一定程度的沖擊。SEI 公司一度暫停了液流電池項目的開發，直到 2011 才恢復商業化運作。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 7 of 42 中國的全釩液流電池基礎研究起步較早，開始于中國的全釩液流電池基礎研

27、究起步較早，開始于 20 世紀世紀 80 年代末期，年代末期，但商業化探索則相對較晚。但商業化探索則相對較晚。其中，中國工程物理研究院（綿陽九院）的電子工程研究所首先在 1995 年建成了 500W、1kW 全釩液流電池樣機，取得了碳塑電極制造、正極電解液及添加劑等相關專利。2006 年，中國科學院大連化學物理研究所建成 10kW 全釩液流電池試驗電堆。此外，國內眾多高校和科研機構也開展了廣泛研究。其中，中國地質大學以及北京大學建立了實驗室運行裝置，測試了充放電性能；廣西大學研究了釩電解液的電化學可逆性及快充快放能力；東北大學研究了電解液添加劑，提高電解液活性物質濃度和穩定性?？陀^上，中國早期

28、的全釩液流電池技術探索缺乏持續性和系統性，但為該產業日后的自主發展打下了良好的基礎。 2007 年 1 月， 北京普能世紀科技有限公司 （簡稱北京普能）在北京市通州區成立，在 2009 年以低價收購 VRB Power System，獲得其各項技術、專利、商標、設備及核心技術團隊。同時，大連融科儲能技術發展有限公司（簡稱大連融科）于 2008 年 10 月在大連市高新技術產業園區成立，由中國科學院大連化學物理研究所與大連博融控股集團共建。得益于前期經驗積累和外部技術，中國的全釩液流電池技術研發和產業化進程大大加快，目前已成為該領域的全球主力。 1.2. 工作工作原理與原理與核心核心材料材料 全

29、釩液流電池，全釩液流電池，商業簡稱商業簡稱“釩電池” ，“釩電池” ，就是指就是指液流液流電池的正負極電池的正負極電解液電解液活性物活性物質全部質全部都都采用采用釩化合物。釩化合物。全釩液流電池的正負極氧化還原電對為VO2+/VO2+-V3+/V2+，活性材料為不同價態釩離子的硫酸鹽，電解液基質采用硫酸水溶液。電池在滿充狀態下放電時，正極的活性物質發生還原反應：VO2+ + e VO2+，標準電位+1.004 V；負極的活性物質發生氧化反應：V2+ V3+ + e，標準電位-0.255 V。全電池反應整體上可合并為：VO2+ + V2+ VO2+ + V3+，開路電壓 1.259 V，即五價的

30、釩酰離子將二價的水合釩離子的氧化為三價的水合釩離子，而自身被還原為四價的釩氧離子的過程，電子從負極出發，經外電路后到達正極。充電儲能的過程則與之相反。在實際運行時，由于過電位等復雜因素，全釩液流電池的開路電壓一般為 1.51.6 V。 圖圖 5 5：全釩液流電池的工作原理：全釩液流電池的工作原理 數據來源：Renewable and Sustainable Energy Reviews 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 8 of 42 目前目前，全釩體系是雙液流全釩體系是雙液流電池電池中最成熟的中最成熟的方案。方案。所有雙液流電池在電堆

31、結構上大同小異，主要差別在于活性物質不同，這是決定理論能量密度的核心要素。從電化學理論上講，只要有兩組電勢差不同的電對，即可用它們的變價化合物作為正負極活性物質組成液流電池。然而，在實際電池制作時還需考慮更多因素，例如活性物質的穩定性、溶解度、電極反應可逆性、電化學窗口匹配性等等。真正進入商業化階段時，還涉及到安全性、成本、效率、壽命、環保等約束條件，是一個多學科交叉的復雜系統工程。多年以來，圍繞這些復雜因素，科研人員對液流電池展開大量研究，累積了豐富的實驗數據。在經過大浪淘沙般的篩選后，全釩液流電池成為現階段最有可能率先實現大規模商業化應用的液流電池方案。全釩液流電池的整個系統由能量單元、功

32、率單元、輸運系統、控制系統、 附加設施等部分組成， 其中能量單元和功率單元是核心模塊。 表表 1：全釩液流電池系統的主要全釩液流電池系統的主要構件及種類構件及種類 組成組成 主要構件主要構件 能量單元能量單元 電解液電解液（活性物質+基質+添加劑） 、儲液罐 功率單元功率單元 電堆電堆（電極+雙極板+隔膜+電極框+密封件+集流板+導流板+端板+緊固件） 輸運系統輸運系統 循環泵+變頻器、輸液管、閥門、過濾器 控制系統控制系統 控溫裝置、控壓裝置、檢漏裝置、PCS、EMS、BMS、變壓器 附加設施附加設施 排氣裝置、消防裝置、集裝箱外殼 數據來源：國泰君安證券研究 1.2.1. 電解液電解液材料

33、材料：能量單元的核心要素能量單元的核心要素 全釩液流電池的正負極電解液是其真正的儲能介質全釩液流電池的正負極電解液是其真正的儲能介質，是能量單元的核心，是能量單元的核心，一般由活性物質、基質、添加劑三部分組成。一般由活性物質、基質、添加劑三部分組成。電解液中活性物質的濃度以及溶液總量（體積）從根本上決定了整個電池系統的能量密度、儲能容量上限；電解液的熱穩定性決定了電池的工作溫區和可靠性。 活性物質活性物質：釩硫酸鹽釩硫酸鹽 全釩液流電池的電解液活性物質為釩硫酸鹽全釩液流電池的電解液活性物質為釩硫酸鹽，其中釩元素是活性元素其中釩元素是活性元素。之所以選擇釩作為核心工作元素， 是因為釩的基態電子組

34、態為Ar3d24S2，具有豐富多變的氧化價態，+2、+3、+4、+5 價都能在酸性水溶液環境中穩定存在， 并且正負極的還原電位恰好與水的電化學窗口適配。 此外，不同價態的水合釩離子特征光譜迥異，易于辨識：二價釩為紫色、三價釩為深綠色、四價釩為藍色、五價釩為黃色，可以用 UV-Vis 光譜進行濃度定量分析，從而對電解液的荷電狀態（SOC）進行實時監測。不同價 態 釩 的 硫 酸 鹽 作 為 活 性 物 質 ， 正 負 極 氧 化 還 原 電 對 ：VO2+/VO2+-V3+/V2+，正極反應：VO2+ + e VO2+，負極反應：V2+ V3+ + e，全電池反應：VO2+ + V2+ VO2+

35、 + V3+。在理想情況下，未充電的原始電解液正負極活性離子分別為 VO2+和 V3+，二者比例應該為 1:1，以滿足化學計量比要求，使活性物質被充分利用。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 9 of 42 圖圖 6 6：兩組釩離子的還原電位恰好位于水的電化學窗口兩側：兩組釩離子的還原電位恰好位于水的電化學窗口兩側 數據來源：Chemical Reviews、國泰君安證券研究 基質基質：硫酸水溶液硫酸水溶液 全釩液流電池的電解液基質一般為硫酸水溶液，其作用是全釩液流電池的電解液基質一般為硫酸水溶液，其作用是維持電解液的維持電解液的低低

36、pH，抑制釩離子的水解，并，抑制釩離子的水解，并增加電解液的電導率，降低歐姆極化。增加電解液的電導率，降低歐姆極化。采用硫酸水溶液的主要原因在于硫酸根離子的化學惰性較強，不容易被氧化或還原，因此副反應相對較少。同時，硫酸沒有揮發性，其水溶液的蒸汽壓較低，因此系統內壓一般變化不大。盡管硫酸作為支撐電解液的基質，對能量儲存雖沒有直接貢獻，但是其含量會直接影響電解液的放電容量和能量效率。隨著硫酸濃度上升，電解液粘度增大，導致液流阻力增大，濃差極化效應加劇，導致放電末期的電壓突降，總放電容量較少； 電解液整體電導率增大， 歐姆極化效應減輕， 因此能量效率提升。綜合考慮，電解液中的硫酸濃度一般控制在 2

37、3mol/L 為宜。 圖圖 7：電解電解液液的的放電容量和能量效率與硫酸濃度密切相關放電容量和能量效率與硫酸濃度密切相關 數據來源： 液流電池儲能技術及應用 添加劑添加劑：有機及無機絡合劑有機及無機絡合劑 為了為了增加電解液中釩離子的溶解度和穩定性，一般還需加向其中入少量增加電解液中釩離子的溶解度和穩定性，一般還需加向其中入少量的添加劑的添加劑，起到抑制固體沉淀析出的作用起到抑制固體沉淀析出的作用。電解液添加劑的種類繁多，分為有機物和無機物兩大類。有機添加劑一般為多齒配體，帶有羥基、巰基、氨基等配位官能團，能與釩離子形成較穩定的絡合物，抑制 V2O5固體的成核長大，同時還起到分散劑的作用，降低

38、粒子的表面能，抑制 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 10 of 42 了膠粒的聚沉。常見的有機添加劑包括：氨基酸、多元醇、氨基磺酸以及一些表面活性劑和水溶性高分子聚合物等。無機添加劑一般為鹽類，其中的陰離子或陽離子能與釩離子形成配位鍵，例如磷酸鹽、銨鹽等，其作用機制也是抑制 V2O5固體的成核長大，從而穩定電解液。添加劑的用量視具體種類和電解液濃度而定，一般在 13%，過量使用會阻礙離子傳輸機制，增大電解液的歐姆極化效應，降低系統能量效率。 圖圖 8：不同添加劑不同添加劑含量下五價釩離子濃度隨溫度變化含量下五價釩離子濃度隨溫度變化 數

39、據來源： 電力儲能用液流電池技術 1.2.2. 電堆電堆材料：材料：功率單元的核心要素功率單元的核心要素 電堆是全釩液流電池進行電化學反應的場所，電堆是全釩液流電池進行電化學反應的場所，決定了系統的功率特性，決定了系統的功率特性，電堆的性能會直接影響系統整體的性能。電堆的性能會直接影響系統整體的性能。一個全釩液流電池電堆本質上是由多個單電池疊合串接組成，一般以壓濾機的方式進行疊合緊固，其內部有一套或多套電解質循環系統，而電流出入端口則是統一的一套。全釩液流單電池的主要構件包括： 電極、 雙極板、 隔膜、 端板、 密封件，以及其他緊固件等。 圖圖 9：全釩液流電池的電堆全釩液流電池的電堆構造和流

40、道結構構造和流道結構 數據來源： 中國科學院大連化學物理研究所、國泰君安證券研究 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 11 of 42 電極電極： 全釩液流電池的電極并不參與電化學反應，只是作為反應的場所，活性全釩液流電池的電極并不參與電化學反應，只是作為反應的場所，活性物質在電極表面得到或失去電子，發生還原或氧化，實現電能與化學能物質在電極表面得到或失去電子，發生還原或氧化，實現電能與化學能之間的相互轉化。之間的相互轉化。電極材料的物理化學性能對全釩液流電池有重要影響：第一，電極的導電性和催化性能直接影響電池的極化狀態以及電流密度大小，

41、進而影響能量效率；第二，電極材料的物理化學穩定性直接影響電池整體工作穩定性和實際壽命，因此電極材料必須有較高的化學惰性、機械強度、導電性，最好比表面積較大。早期使用金屬電極，包括金、鉛、鈦等單質金屬，以及鈦基鉑、鈦基氧化銥等合金材料。但金屬電極材料存在很多缺陷， 有的電化學可逆性差， 有的成本過高， 難以大規模、長時間使用。 之后， 人們改用碳素類電極材料， 例如石墨、 玻碳、 碳氈、石墨氈、碳布以及碳纖維等，這類碳材料化學穩定性好，導電性好，易制備且成本低。研究發現，玻碳電極可逆性差；石墨和碳布電極在充放電過程中易被刻蝕損耗，而且這幾種材料的比表面積小，造成電池內阻較大，難以大電流充放電；碳

42、紙電極比表面積雖大，穩定性也較好，但親水性較差，電化學活性不高。目前，最廣泛使用的電極材料是碳氈或石墨氈，它們都屬于碳纖維紡織材料。 圖圖 10：電極用電極用商品石墨氈典型外觀與商品石墨氈典型外觀與 SEM 微觀形貌微觀形貌 數據來源：CNKI 雙極板雙極板： 全釩液流電池中的雙極板是一種導電隔板，它與電極緊貼在一起，用來全釩液流電池中的雙極板是一種導電隔板，它與電極緊貼在一起，用來分隔兩個相鄰單電池的正負極電解液、 匯集電流， 并對電極起支撐作用，分隔兩個相鄰單電池的正負極電解液、 匯集電流， 并對電極起支撐作用，從而在電堆內部實現多個單電池的串聯。從而在電堆內部實現多個單電池的串聯。理想的

43、雙極板材料具有：良好的阻氣和阻液性、導電性、化學惰性、機械強度。阻氣和阻液的目的是防止極板兩側的正負極電解液滲透交叉污染，這是雙極板最基本的要求。高導電性既包括雙極板自身的低阻抗，還要求雙極板與電極之間的接觸電阻較低，這是為了降低電池的內阻。由于雙極板的兩側分別是強氧化性和強還原性的電解液，要在這種嚴酷環境下長期運行，雙極板材料必須有很高的化學惰性。最后，雙極板作為支撐電極，必須有較好的機械強度和可加工性。最初使用的是金屬雙極板或純石墨雙極板，前者的機械強度好但耐腐蝕性較差（金、鉑等貴金屬則成本過高） ，后者的耐腐蝕性好但脆性大且加工成本高。目前一種方案是對石墨雙極板改性，提高機械強度和可加工

44、性；另一種方案是采用碳塑復合雙極板，將導電填料和聚合物樹脂混 制成型，具有很好的機械強度和耐腐蝕性，但是導電 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 12 of 42 性有所降低（電阻率相比金屬和石墨雙極板提高 12 個數量級） 。目前而言，電極材料也是一種易損耗材料，在正常工況下的實際使用壽命大約在兩年左右，到期后需要進行更換。目前，研究者們通過熱壓或模壓將電極與雙極板粘結成一體，能得到電化學性能好又不易刻蝕的一體化電極-雙極板。 圖圖 11：商品石墨雙極板材料外觀商品石墨雙極板材料外觀 數據來源：中科能源材料 表表 2：釩電池雙極板釩電池

45、雙極板材料種類及代表材料種類及代表 類別類別 材料材料 優點優點 缺點缺點 石墨雙極板石墨雙極板 無孔硬石墨板 高電導率、耐腐蝕、致密度高 脆性大、難加工、工藝復雜 柔性石墨板 高電導率、耐腐蝕、質量輕 致密度低、阻液性差、易溶脹 金屬雙極板金屬雙極板 貴金屬（Pt、Au） 高電導率、耐腐蝕、易加工 價格昂貴 非貴金屬（不銹鋼） 高電導率、易加工、價格低廉 易腐蝕 復合雙極板復合雙極板 碳塑復合體 阻液性強、耐腐蝕、易加工 電阻率較大 一體化電極一體化電極-雙極板雙極板 熱壓/模壓粘合板 高電導率、阻液性強、 耐腐蝕、易加工 工藝復雜 數據來源： 液流電池儲能技術及應用 、國泰君安證券研究 隔

46、膜隔膜：離子選擇性透過離子選擇性透過，長壽命的關鍵點，長壽命的關鍵點 全釩液流電池中的隔膜是一種離子傳導膜，位于每個單電池全釩液流電池中的隔膜是一種離子傳導膜，位于每個單電池中央，用來中央，用來分隔單電池內部的正負極電解液，防止活性物質互相混合發生“躥液”分隔單電池內部的正負極電解液，防止活性物質互相混合發生“躥液”而自放電，同時允許特定離子的選擇性傳遞，保證電池內部電路導通。而自放電，同時允許特定離子的選擇性傳遞，保證電池內部電路導通。隔膜性能直接影響電池的效率和壽命，一般要求：較高的離子選擇性、離子導電性、化學穩定性、機械強度。理論上可選用：陽離子交換膜、陰離子交換膜、 多孔分離膜。 其中

47、， 陽/陰離子交換膜有負/正電荷基團，可讓特定類型的陽離子或陰離子透過；多孔分離膜沒有荷電基團，通過離子半徑來進行篩選和截留。目前在全釩液流電池在應用最為廣泛的是質子傳導膜，屬于陽離子交換膜，工藝成熟，典型代表是杜邦公司生產的 Nafion 膜，這是一類全氟磺酸樹脂，化學穩定性和離子導電性很好， 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 13 of 42 但離子選擇性不好，成本高（500800 美元/平方米） 。之后，人們嘗試將苯磺基等離子選擇性基團修飾在部分氟化聚合物碳鏈上，制成了部分氟化膜， 離子選擇性明顯提高， 但化學穩定性降低， 而且需

48、要輻射工藝?？紤]到氟化樹脂的昂貴，人們轉而研發非氟烴類膜，一類是無孔型非氟離子交換膜，另一類是多孔型非氟分離膜。無孔型非氟離子交換膜是在非氟聚合物上引入離子選擇性基團，例如磺化聚芳醚酮，其離子選擇性和導電性較好，但化學穩定性降低，循環幾百次就被嚴重破壞。多孔型非氟分離膜的典型代表是納濾膜，表面沒有荷電基團，但分布有大量的納米級微孔，允許半徑較小的水合質子通過，不允許半徑很大的水合釩離子通過。目前，全氟磺酸樹脂膜已開始國產替代，而非氟膜的應用則方興未艾，這對于降低電池系統的成本具有重要意義。 圖圖 12：多孔離子傳導膜的工作原理多孔離子傳導膜的工作原理 數據來源：現代化工 表表 3：釩電池釩電池

49、隔膜材料種類及代表隔膜材料種類及代表 屬性屬性 類型類型 典型代表典型代表 優點優點 缺點缺點 陽離子交換膜陽離子交換膜 全氟烴膜 全氟磺酸樹脂 性質穩定， 電導率高 價格昂貴， 選擇性差 部分氟化膜 苯磺基修飾 ETFE 選擇性好， 電導率高 工藝復雜， 穩定性差 非氟離子交換膜 磺化聚芳醚酮 選擇性好， 電導率高 穩定性差 陰離子交換膜陰離子交換膜 堿性基團修飾膜 季銨化聚芳醚酮 選擇性好， 電導率高 穩定性差 多孔離子傳導膜多孔離子傳導膜 無基團孔徑篩分膜 多孔聚苯并咪唑 性質穩定， 選擇性好 電導率低 數據來源： 液流電池儲能技術及應用 、國泰君安證券研究 密封件密封件： 密封性是釩電

50、池性能的重要保障，系統全密封運行，嚴格避免電解液的密封性是釩電池性能的重要保障，系統全密封運行，嚴格避免電解液的外漏和內漏。外漏和內漏。若發生外漏，二價水合釩離子在空氣中極易被氧化而發生容量損失，而且強腐蝕性的電解液可能破壞電堆的其他構件。若發生內 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 14 of 42 漏，正負極電解液可能互混，這將直接影響電堆的性能和壽命，而且從電堆外部不易發現漏液。由于全釩液流電池的正負極電解液具有強氧化性和強還原性，且電解液基質又是硫酸，普通的橡膠密封材料根本無法耐受這種環境，必須采用特殊的氟橡膠作為密封件。此外，用

51、于密封件的氟橡膠材料應具有適宜的硬度、拉伸強度、拉斷伸長率和撕裂強度，并且壓縮塑性形變量要盡量小，還需要附加自緊固裝置。然而，氟橡膠的價格很昂貴，大約 3040 萬元/噸，而且在長期運行中仍然面臨老化、塑性變形等問題。中科院大連化物所的科研團隊通過一體化激光焊技術簡化密封工藝，實現隔膜-電極-雙極板的一體化，節省了氟橡膠構件，這對于降低電堆成本具有重要意義。 1.3. 制造工藝與制造工藝與技術壁壘技術壁壘 1.3.1. 電解液電解液材料材料制造制造：配方和工藝是關鍵配方和工藝是關鍵 釩電池電解液釩電池電解液是通過在硫酸中還原五氧化二釩制成，可利用化學法或電是通過在硫酸中還原五氧化二釩制成，可利

52、用化學法或電解法等工藝大規模生產。解法等工藝大規模生產。早期的釩電池電解液是由硫酸氧釩（VOSO4）溶于硫酸溶液來直接配制的， 優點是操作簡便， 但硫酸氧釩的價格昂貴，經濟性較差，不適合規?；a。目前，量產釩電池電解液的方法分為化學還原法和電解法，本質都是把五價釩還原成低價?；瘜W還原法是將五價釩原料（如五氧化二釩、偏釩酸銨等）與硫酸溶液混合，放入還原劑（如草酸、二氧化硫等）后加熱，反應得到低價釩鹽溶液。電解法是通過在電解槽中對五價釩原料進行陰極還原，同樣得到低價釩鹽溶液?；瘜W法優點是工藝和設備簡單，缺點是反應較慢，需要高溫處理。電解法的優點是可以常溫大批量生產，生產效率高，缺點是需要消耗較多

53、的電能。初始狀態的電解液中釩離子的氧化價態在 34 之間，輸入電堆后開始預充電，陽極的釩離子被統一氧化成+5 價，陰極的釩離子被統一還原成+2 價，至此完成了正負極電解液價態調整，可以開始工作。 圖圖 13：釩釩電解液電解液制造工藝制造工藝 數據來源： 液流電池儲能技術及應用 、國泰君安證券研究 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 15 of 42 電解液 是全釩液流電池 系統總成本中占 比最大的部分（ 一般為電解液 是全釩液流電池 系統總成本中占 比最大的部分（ 一般為30%50%） 。 盡管電解液的基本原料都是五氧化二釩， 屬于同質化

54、產品，但由于不同廠家采用的電解液生產路線和添加劑各不相同，因此制得的電解液性能和成本也有較大差異。在性能方面，主要是電解液配方具有獨特性，特別是濃度、酸度和添加劑等，企業都以專利形式進行保護。同時，不同企業技術的差異會造成電解液雜質含量的差異，也會反映在電池性能上。此外，不同生產工藝的加工成本不同。目前電解液的市場價格大約為 1500 元/kW h， 儲存 1kW h 電能大約需要 10kg 五氧化二釩，因此電解液形式的五氧化二釩價格約 15 萬元/噸。目前市售五氧化二釩現貨價格約為 10 萬元/噸，因此五氧化二釩加工成電解液的單位成本約為 5 萬元/噸。換言之，電解液成本的 2/3 來自于五

55、氧化二釩，1/3 來自于加工費用。由于五氧化二釩本身是從釩渣、石煤中提取的，如果將電解液的工藝起點直接從釩渣、 石煤等原材料開始， 跳過五氧化二釩環節，那么就能縮短整個制造流程，從而大幅降低電解液成本，而這要求企業具有相當大的產能規模，并且對上游具有相當強的掌控力。 1.3.2. 電堆電堆材料與裝配材料與裝配：材料：材料復雜，裝配精密復雜，裝配精密 1.3.2.1. 電堆核心材料：電極、雙極板、隔膜電堆核心材料：電極、雙極板、隔膜 電極電極：碳基紡織材料：碳基紡織材料 電極材料常用碳氈或石墨氈。電極材料常用碳氈或石墨氈。碳氈是有機高分子纖維毛毯經過預氧化、惰性氣氛碳化等熱處理工藝制得的， 石墨

56、氈則是將碳氈進一步在 2000以上的高溫下進行石墨化處理制得。這類碳纖維電極具有很大的比表面積，化學穩定性和導電性也很好，但在長期使用時容易發生氧化脫落，因此還需要對其進行改性處理，包括材料本征處理、金屬化處理和氧化處理等，或與惰性高分子基體共制成復合材料（但電導率會降低） 。 圖圖 14：高分子聚合物的熱處理碳化過程高分子聚合物的熱處理碳化過程 數據來源：中國科學院物理研究所 雙極板雙極板：碳塑復合材料：碳塑復合材料 碳塑復合雙極板在目前的全釩液流電堆中應用最廣泛。碳塑復合雙極板在目前的全釩液流電堆中應用最廣泛。碳塑復合雙極板的加工性能、結構強度等明顯優于無孔硬石墨板；阻液性能明顯優于柔性石

57、墨板；抗腐蝕性遠強于普通金屬雙極板，而且制造工藝簡單，成本低廉。碳塑復合雙極板的原料包括聚合物基體和導電填料。其中聚合物 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 16 of 42 基體一般為 PE、PP、PVC 等惰性塑料或者環氧樹脂等；導電填料分為兩部分，主要導電填料主要為石墨粉，次要導電填料可以選擇炭黑、碳纖維等無定形碳，混合后經過模壓、注塑等方式加工成型。導電填料在聚合物基體內部構成三維導電網絡，同時一定程度上提高了機械強度。 圖圖 15：碳塑復合雙極板的制造工藝碳塑復合雙極板的制造工藝 數據來源：現代化工、國泰君安證券研究 由于碳塑復

58、合雙極板中含有大量絕緣性的聚合物基體，導致其整體電阻率比石墨雙極板增大 12 個數量級。增大導電填料的含量可以提高電導率，但是過量使用后會降低雙極板的機械性能，特別是彎曲強度降低。因此，兼具高電導率和機械強度的碳塑復合雙極板存在較高的技術壁壘。 圖圖 16：不同石墨不同石墨含量對雙極板含量對雙極板電導率和彎曲強度的影響電導率和彎曲強度的影響 數據來源：華南師范大學學報 隔膜隔膜：全氟磺酸樹脂：全氟磺酸樹脂 全氟磺酸樹脂膜是全氟磺酸樹脂膜是目前目前全釩液流電堆中應用最多的隔膜全釩液流電堆中應用最多的隔膜。從分子結構看，全氟磺酸樹脂的主體骨架為聚四氟乙烯結構，支鏈端基為磺酸基團的全氟乙烯基醚結構，

59、合成路線：四氟乙烯與全氟醚磺酰氟在引發劑作用下共聚，再經過水解和酸化。全氟磺酸樹脂的合成難度尚可，更大的困難在于后續加工成膜環節，關鍵在于降低加工損耗，并制造出厚度均勻、性能優異的膜，而核心的熔融擠出壓延成型技術長期被美國杜邦公司所壟斷，國產膜容易出現“針眼”等缺陷而難以滿足使用要求，所以只能依賴進口，這是導致全氟磺酸樹脂膜價格昂貴的重要原因。目前，全氟 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 17 of 42 磺酸樹脂的加工成型技術分為： 熔融擠出法、 凝膠擠出法、 溶液澆筑法、流延法等。近年來，國內逐步開始推進全氟磺酸樹脂膜的國產替代，并

60、取得了顯著成果，代表性企業有東岳集團和江蘇科潤。 圖圖 17：全氟磺酸樹脂全氟磺酸樹脂隔膜的制造工藝隔膜的制造工藝 數據來源：日用化學工業、國泰君安證券研究 1.3.2.2. 電堆裝配：電堆裝配：疊合緊固，要求較高疊合緊固，要求較高 全釩液流電堆的裝配全釩液流電堆的裝配設計設計對技術要求較高。對技術要求較高。從電堆的整體布局和單電池結構來看，全釩液流電池與質子交換膜燃料電池也有很多相似之處，但釩電池系統并不需要使用貴金屬催化劑，也不存在介質儲存困難的問題。事實上，很多優秀的液流電池研發團隊都有豐富的氫燃料電池電堆研究經驗，例如中科院大連化物所。全釩液流的電堆裝配與氫燃料電堆完全一致，都是以壓濾

61、機的方式進行疊合緊固，這種組裝方式看似簡單，實際具有較高的技術要求。首先，疊合緊固會對電極產生壓縮，改變電極孔結構， 很考驗雙極板的耐壓性能； 其次， 電極與雙極板之間是硬接觸，即依靠一定的壓緊力來降低界面接觸電阻，如果貼合不良則會降低電堆的電壓效率； 同時， 電堆的防漏要求很高， 漏液漏氣不僅造成容量衰減，還可能造成安全事故。 圖圖 18：液流電堆與氫燃料電堆液流電堆與氫燃料電堆高度相似高度相似 數據來源：國泰君安證券研究 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 18 of 42 2. 橫向比較：橫向比較：釩釩電電 vs 鋰電、鋰電、鈉電鈉

62、電、鈉硫鈉硫 液流電池的構造與鋰離子電池液流電池的構造與鋰離子電池等普通二次電池截然不同。等普通二次電池截然不同。首先，液流電池的電極采用的是惰性材料，正負電極本身不參與電化學反應，而實際參與反應的活性物質具有獨立的能量儲存單元，在循環泵作用下沿傳質線路在電堆內部和外部儲罐之間形成閉環，向電極及時供應活性物質，并將反應產物快速抽離，從而避免了濃差極化和熱累積效應。換言之，液流電堆單元只是一個發生電化學反應的場所，活性物質在空間分布上與之分離，這意味著兩層含義：其一，電池的功率特性與容量大小相對獨立，因而在設計和應用上可以有很大的靈活性；其二，活性物質由外置的儲罐單獨存放，便于運行維護和安全管理

63、，這正是液流電池相比于其他二次電池技術的安全性、靈活性等優勢的根源。此外，液流電池的活性物質一般是完全溶解在電解液中構成均相體系，而不像鋰離子電池那樣附著在集流體上，因此沒有復雜的固態相變，沒有機械應變等破壞因素，這是液流電池循環壽命遠長于其他二次電池技術的根源。 圖圖 19：液流電池的核心優勢是本征安全性和超長壽命液流電池的核心優勢是本征安全性和超長壽命 數據來源：國泰君安證券研究 2.1. 釩釩電電 vs 鋰電：鋰電：性能特點截然相反性能特點截然相反，應用場景迥然不同，應用場景迥然不同 全釩液流電池與全釩液流電池與鋰離子電池的性能特點截然相反鋰離子電池的性能特點截然相反，二者的應用場景相差

64、，二者的應用場景相差甚遠，其實并不在同一賽道甚遠，其實并不在同一賽道。首先，從首先，從（質量）能量密度（質量）能量密度看，看，全釩液流全釩液流電池比鋰離子電池低得多。電池比鋰離子電池低得多。目前，鋰離子電池體系中最低的磷酸鐵鋰電池是全釩液流電池最大值的 3 倍以上。如果再算上附加設施，那么儲存相同水平的能量時，整個全釩液流電池系統的體積約為鋰離子電池的35 倍。因此，目前的水系全釩液流電池幾乎不可能用于車載動力電池或小型消費電子領域。規?；o態儲能對能量密度要求不高，對占地面積等空間因素的容忍性較大，因而成為全釩液流電池的主要應用場景。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部

65、分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 19 of 42 其次，從循環壽命看，全釩液流電池比鋰離子電池強得多。目前，鋰離子電池體系中循環壽命最長的磷酸鐵鋰也僅為全釩液流電池的 1/3 左右。由于鋰離子電池的正負極均為固體，在鋰離子嵌脫過程中，伴隨著復雜的固態相變 （尤其是錳基材料還存在 J-T 畸變效應） ， 這會產生機械應力，逐漸破壞電極，縮短壽命。相比之下，全釩液流電池是液態均相體系，不發生固態相變，所以沒有應力破壞，循環壽命接近 20000 次，可穩定運行 20 年。規?；瘍δ茉O施一般運行年限較長，且充放電頻繁，因此全釩液流電池具有很強的競爭優勢。 然后然后，從安全性看，由于鋰離子電池使用高

66、度易燃的有機電解液，存在，從安全性看，由于鋰離子電池使用高度易燃的有機電解液，存在熱失控情形下的爆燃風險熱失控情形下的爆燃風險，只能降低概率而無法絕對避免。只能降低概率而無法絕對避免。特別是三元正極材料本身晶體結構就存在不穩定因素，容易釋放氧氣，熱失控溫度低。在實際使用時，電池系統整體由多個電芯組成，其性能受制于最差的那顆電芯。用于動力電池領域時，尚可利用 BMS 等系統檢測控制，但用在儲能領域時，電芯數量非常龐大，給系統控制和安全管理帶來了很大困難。相比之下，全釩液流電池是水系循環體系，本身不可燃，也不發生熱累積， 正負極活性物質反應溫和， 因此具有本征安全性。 同時，全釩液流電池的液態均相

67、體系，避免了“木桶效應” ，容易管理控制。 最后， 從成本看， 短期內最后， 從成本看， 短期內鋰離子電池的初始投資成本低于全釩液流電池，鋰離子電池的初始投資成本低于全釩液流電池，主要原因在于全釩液流電池缺乏規模效應。主要原因在于全釩液流電池缺乏規模效應。但長期來看，全釩液流電池在全生命周期內的平均成本遠低于鋰離子電池，而且初始投資成本還有較大的下降空間，有三方面原因：其一，釩電池的循環壽命很長，實際平均成本很低； 其二， 釩電池電解液沒有元素損耗， 退役后殘值高達 70%以上；其三，釩電池電解液僅含有單一金屬元素釩，電堆構建大都為碳基材料，回收處理很方便。未來，在產業鏈完善后，全釩液流電池平

68、均成本將遠低于鋰離子電池，有望成為中大規模儲能領域的主流；鋰離子電池則繼續向高能量密度、高工作電壓的方向發展，逐步向全固態電池等新技術迭代，繼續作為動力電池、消費電池的主流。 表表 4：液流電池與：液流電池與鋰鋰離子電池性能對比離子電池性能對比 液流電池液流電池 鋰離子電池鋰離子電池 正極正極 硫酸氧釩 氯化鐵 液溴 三元材料 錳酸鋰 磷酸鐵鋰 負極負極 硫酸釩 氯化亞鉻 金屬鋅 石墨 電解液電解液 H2SO4水溶液 HCl 水溶液 ZnBr2水溶液 1.0 mol/L LiPF6/EC+DMC+EMC+DEC 集流體集流體 碳極板 正極鋁箔，負極銅箔 隔膜隔膜 全氟磺酸樹脂 PP / PE

69、能量密度能量密度 50 Wh/kg 20 Wh/kg 190 Wh/L 200 Wh/kg 120 Wh/kg 160 Wh/kg 工作電壓工作電壓/V 1.5 1.18 1.82 3.7 V 4.1 V 3.4 V 循環壽命循環壽命/次次 13000 10000 10000 800 400 30006000 倍率性能倍率性能 優秀 優秀 優秀 良好 良好 良好 安全性安全性 優秀 優秀 中等 較差 中等 中等 工作溫區工作溫區 545 -2070 -4055 -2060 高溫衰減嚴重 低溫性能較差 成本成本 較高 較低 較低 高 較低 較高 數據來源：CNKI、國泰君安證券研究 行業專題研究

70、行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 20 of 42 2.2. 釩釩電電 vs 鈉電鈉電：優缺點呈高度互補，或并立于儲能市場：優缺點呈高度互補，或并立于儲能市場 全釩全釩液流電池液流電池與鈉離子電池與鈉離子電池具有很強的互補性，前者適用于大中型規模具有很強的互補性，前者適用于大中型規模儲能， 后者適用于儲能， 后者適用于小型靈活儲能小型靈活儲能。 液流電池是一種液相 （水相體系為主）的電化學儲能裝置，其特點在于活性工作物質溶解在電解液中，通過改變活性物質的氧化價態實現能量的存儲與釋放，典型代表有全釩液流電池、鐵鉻液流電池、鋅溴液流電池等。液流電池的最

71、大優勢在于其水相體系的本征安全性，以及超長的循環壽命，特別適用于中大型的電化學儲能設施，但缺點則是能量密度低、工作溫區窄，因此很難小型化或應用于高寒地區。相比之下，鈉離子電池的能量密度約是液流電池的 3 倍以上， 可耐受-40的低溫， 但由于其基本原理和結構與鋰離子電池完全相同（都屬于離子嵌脫型二次電池，都使用易燃的有機電解液） ，本征安全性和循環壽命不及液流電池。未來，鈉離子電池和液流電池將有望在儲能領域實現分層次優勢互補。例如，戶用和移動式小型儲能設備對能量密度要求較高，適合使用鈉離子電池；大中型的電化學儲能電站對安全性的要求較高，適合使用液流電池。 表表 5：液流電池與鈉離子電池性能對比

72、：液流電池與鈉離子電池性能對比 液流電池液流電池 鈉離子電池鈉離子電池 正極正極 硫酸氧釩 氯化鐵 液溴 層狀氧化物 聚陰離子 普魯士藍 負極負極 硫酸釩 氯化亞鉻 金屬鋅 無定形碳 電解液電解液 H2SO4水溶液 HCl 水溶液 ZnBr2水溶液 0.5 mol/L NaPF6/EC+DMC+EMC+DEC+PC 集流體集流體 碳極板 正負極均為鋁箔 隔膜隔膜 全氟磺酸樹脂 PP / PE 能量密度能量密度 50 Wh/kg 20 Wh/kg 190 Wh/L 100155 Wh/kg 90130 Wh/kg 120160 Wh/kg 工作電壓工作電壓/V 1.5 1.18 1.82 2.5

73、3.5 3.04.5 3.03.5 循環壽命循環壽命/次次 13000 10000 10000 4500 5000 3000 倍率性能倍率性能 優秀 優秀 優秀 良好 良好 良好 安全性安全性 優秀 優秀 中等 中等 中等 中等 工作溫區工作溫區 545 -2070 -4055 -4080 -4055 -2040 成本成本 較高 較低 較低 較低 較低 低 數據來源：CNKI、國泰君安證券研究 2.3. 釩釩電電 vs 鈉硫鈉硫：能量密度不是根本能量密度不是根本，安全問題一票否決安全問題一票否決 鈉硫電池的能量密度雖然遠高于液流電池，但是安全性缺乏保障，已經鈉硫電池的能量密度雖然遠高于液流電池

74、，但是安全性缺乏保障，已經被國內外多個國家否決。被國內外多個國家否決。鈉硫電池誕生于 20 世紀 60 年代，國外的產業化探索超過半個世紀，優點是能量密度高、功率密度高、庫侖效率高、壽命長、成本較低，曾一度占據國外電化學儲能技術的主流，典型代表是日本 NGK 公司。然而，鈉硫電池的致命缺點是安全性能差，正負極分別使用單質硫和金屬鈉，僅用脆性陶瓷隔膜分離，運行溫度在 300 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 21 of 42 以上，一旦隔膜破損會發生爆炸反應。自 2011 年以后，鈉硫電池研發和應用在國外處于停滯狀態，國內也出臺政策明確否

75、決了鈉硫電池在中大規模儲能領域的應用。相比之下，全釩液流電池雖然在能量密度上無法與鈉硫電池抗衡，但作為中大規模儲能設備，其安全性方面的巨大優勢足以彌補其不足之處。 表表 6：液流電池與：液流電池與鈉硫鈉硫電池性能對比電池性能對比 液流電池液流電池 鈉硫電池鈉硫電池 正極正極 硫酸氧釩 氯化鐵 液溴 熔融單質硫 負極負極 硫酸釩 氯化亞鉻 金屬鋅 熔融金屬鈉 電解液電解液 H2SO4水溶液 HCl 水溶液 ZnBr2水溶液 多硫化鈉熔融液 集流體集流體 碳極板 不銹鋼 隔膜隔膜 全氟磺酸樹脂 Na- -氧化鋁陶瓷 能量密度能量密度 50 Wh/kg 20Wh/kg 190Wh/L 150-200

76、 Wh/kg 工作電壓工作電壓/V 1.5 1.18 1.82 1.62.1 循環壽命循環壽命/次次 13000 10000 10000 4500 倍率倍率性能性能 優秀 優秀 優秀 優秀 安全性安全性 優秀 優秀 中等 差 工作溫區工作溫區 545 -2070 -4055 300350 成本成本 較高 較低 較低 較低 數據來源：CNKI、國泰君安證券研究 3. 產業現狀：產業現狀：技術完備技術完備，只欠東風只欠東風 當前， 全釩液流電池技術已經完備， 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。我們認為，全釩液流電池產業在未來的 3 年內可能仍將處于導入期向成長期

77、過渡的階段，并預計將在“十四五”末期迎來爆發式增長。 3.1. 產業結構：產業結構：鏈條較長鏈條較長，復雜度高，復雜度高 全釩液流電池全釩液流電池產業鏈產業鏈也也包含上游、中游、下游三個部分包含上游、中游、下游三個部分，但是但是比比鋰離子鋰離子電池電池更更復雜，復雜，涉及多個行業涉及多個行業。上游：原材料供給、電解液配制、電堆材料加工，主要原材料包括五氧化二釩、硫酸、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

78、材和電子元器件。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。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 22 of 42 圖圖 20：全釩液流電池全釩液流電池產業鏈產業鏈全貌全貌 數據來源：國泰君安證券研究 3.1.1. 上游：釩礦及釩加工上游：釩礦及釩加工、電堆材料、電堆材料制造制造 （1）釩礦及釩加工）釩礦及釩加工：與鋼鐵行業強關聯與鋼鐵行業強關聯 由于釩的離子半徑與同價態的鐵、鈦、鋁、磷等非常接近，容易發生由于釩的離子半徑與同價態的鐵、鈦、鋁、磷等非常接近，容易發生同晶同晶摻雜替換，因此自然界中的釩一般與這些元素伴

79、生。摻雜替換，因此自然界中的釩一般與這些元素伴生。此外，由于化合價態的多變，釩離子還可以在化合物的晶格中替換鉬、鉻、鎢、鈮、錳、銅等元素。因此，釩是一種親石元素，一般以分散狀態存在于礦石中，其自然分布特點是：儲量大，分布廣，含量低。在自然界中，很少有高品位的釩礦，目前已知的 70多種含釩礦物中，釩含量較高的礦物只有少數幾種，主要是：綠硫釩礦、釩鉛鋅礦、釩銅鉛礦、釩鉛礦、鉀釩鈾礦、釩云母。這些富釩礦區大都在非洲、美洲等地，而且儲量也非常有限，例如曾經是釩原料主要來源的秘魯的綠硫釩礦已經被開采殆盡。 二戰后， 釩的主要來源之一是釩鈾礦提鈾過程中的副產物，這得益于原子能工業的快速發展， 其主要原料是

80、鉀釩鈾礦（K2(UO2)2(VO4)2 3H2O） ，它是一種鉀鈾酰的釩酸鹽水合物，主要產于美國、澳大利亞等地。到了 70年代后，釩的富集工藝得到進一步改善，人們可以從一些低品位的礦石中富集和提取釩， 這些礦石多為含釩的鐵礦，或者含釩碳質頁巖，這大大拓寬了釩的獲取渠道。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 23 of 42 圖圖 21：世界釩礦物資源分布圖世界釩礦物資源分布圖 數據來源：USGS 圖圖 22：中國中國釩礦資源分布及主要產區釩礦資源分布及主要產區 數據來源：CNKI、國泰君安證券研究 釩鈦磁鐵礦是最常見的含釩鐵礦石，這種礦物

81、遍布全球，是目前全世界釩鈦磁鐵礦是最常見的含釩鐵礦石，這種礦物遍布全球，是目前全世界除美國等部分國家外最主要的產釩來源，約占全球釩年產量的除美國等部分國家外最主要的產釩來源，約占全球釩年產量的 85 %以以上，占我國釩年產量的上，占我國釩年產量的 80 %以上。以上。釩鈦磁鐵礦一般含有 4858 %的鐵，616 %的鈦（以二氧化鈦計） ，0.23 %的釩（以五氧化二釩計） ，處理工藝較成熟。首先，進行破碎和磁選得到精礦，然后在高爐或電爐內將其還原成含釩生鐵，熔化成鐵水后選擇性氧化，分離得到半鋼和釩渣，半鋼用于煉鐵，釩渣進一步制釩。將釩渣與碳酸鈉混合后送入回轉窯， 行業專題研究行業專題研究 請務

82、必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 24 of 42 在 1200的空氣中焙燒鈉化，使釩元素被充分氧化為五價釩酸鹽。然后將鈉化的釩渣水浸， 通入二氧化碳， 盡可能將鈣離子轉化為碳酸鈣沉淀，將難溶的釩酸鈣轉化為水溶性釩酸鈉，過濾分離固體廢渣和含釩溶液，廢渣進一步提取鈦而后用于制造水泥、陶瓷等。最后，將釩酸鈉水溶液與銨鹽反應，轉化為釩酸銨沉淀，再加熱分解脫氨，就得到固態的五氧化二釩。釩鈦磁鐵礦的釩產品本質上是鋼鐵冶煉的副產品，這種路線的制釩成本較低，污染較小，但是釩產量受鋼鐵產量的影響較大。 圖圖 23：一種從釩渣提釩的工藝流程一種從釩渣提釩的工藝流程 數據來源：CNKI

83、 含釩碳質頁巖是我國釩資源的主要構成部分，占我國釩總儲量的含釩碳質頁巖是我國釩資源的主要構成部分，占我國釩總儲量的 87%。碳質頁巖也稱“石煤” ，屬于沉積礦，由古代富釩的菌類、藻類以及浮碳質頁巖也稱“石煤” ，屬于沉積礦，由古代富釩的菌類、藻類以及浮游生物等殘骸沉積變質形成。游生物等殘骸沉積變質形成。 石煤雖然也稱為 “煤” ， 但熱值一般在 4184 kJ/kg（僅相當于普通燃煤熱值的 1/5） ，碳含量僅 1015 %，灰分含量卻高達 7088 %， 故而得名 “石煤” 。 石煤中化學元素極為豐富， 除碳以外，灰分含鈣、硅、鋁、釩、鉬、銀、鎵、銫、鉀、鉻、砷、汞、鉛、鎘等20 多種元素。

84、釩在石煤中以釩云母、含釩高嶺土、含釩電氣石、含釩石榴石等物相存在，整體釩含量（以五氧化二釩計）一般為 0.131.2 %，品味較低。多數石煤在提釩時需先進行氧化焙燒，主要是為了脫碳，并將低價態的釩氧化為五價，該步驟的產熱可用于發電或供暖。然后再與鈉鹽或鈣鹽混合后二次焙燒，將釩轉化為釩酸鹽，也可直接將一次焙燒產物酸浸處理。我國的石煤提釩工業起步于 70 年代末期，經過 30 多年的發展， 在釩產業中已具有重要地位， 但傳統工藝轉化率低、 污染嚴重，河南、湖北、重慶、陜西、新疆、貴州等存在石煤提釩產業的省份對新建企業大多采取禁止采用加鹽(含低鹽)焙燒提釩技術的產業政策。 目前，目前，我國急需發展高

85、效、綠色的石煤提釩新工藝，充分利用該資源。我國急需發展高效、綠色的石煤提釩新工藝，充分利用該資源。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 25 of 42 含釩固態廢棄物是除了礦石釩以外的重要釩資源，尤其是某些地區的燃含釩固態廢棄物是除了礦石釩以外的重要釩資源，尤其是某些地區的燃油煙灰， 以及工業廢棄釩催化劑等都可以用來提取釩。油煙灰， 以及工業廢棄釩催化劑等都可以用來提取釩。 例如， 委內瑞拉、俄羅斯等地的原油中釩含量相對較高，其燃油煙灰中含有 4.419.2 %的釩，最高的可達 40 %，而且總量基數大，具有重要的回收價值。由于煙灰是燃

86、燒產物，其中的釩元素已經全部被氧化為五價，無需再進行焙燒預氧化，一般碾碎后直接用氫氧化鈉水溶液加熱浸泡，即可使釩轉變為釩酸鈉進入水相， 濾渣中殘余釩可進一步用鹽酸浸取富集， 再萃取分離。這種濕法浸取工藝可提取煙灰中 90 %以上釩，且純度較高。此外，廢棄釩催化劑也是重要的釩資源，回收后既避免污染，又節約資源。主要的釩催化劑包括：接觸法制硫酸催化劑、煙氣脫硝催化劑和石油化工合成中的各種釩催化劑，既可采用氫氧化鈉轉化為釩酸鹽回收，也可以還原酸化后制成硫酸氧釩回收。由于釩礦屬不可再生資源，含釩固廢的回收和循環利用具有深遠意義。 盡管釩原料（釩礦、釩渣、含釩固廢等）盡管釩原料（釩礦、釩渣、含釩固廢等）

87、來源廣泛，但不同的原料需要來源廣泛，但不同的原料需要使用與之適宜的提取工藝。使用與之適宜的提取工藝。例如，不同產地的釩鈦磁鐵礦的釩品味差異較大，元素比例也各不相同，尤其是鈣、硅含量會嚴重影響可溶性釩的浸出率，進而影響整體提釩效率，因此生產工藝需根據原料的具體情況設計和調整。釩原料經過一系列富集、分離、精制和純化后，得到主要產品有：釩鐵、五氧化二釩、偏釩酸銨等。五氧化二釩在工業上有廣泛用途， 是硫酸工業、 有機合成催化劑， 也是高純金屬釩的基本原料之一，與化工、冶金、電子、能源等諸多產業密切相關。對于全釩液流電池而言，電解液中雜質元素的含量會對電池的工作電壓、實際容量以及循環性能等產生重要影響，

88、 ，因此對原料五氧化二釩的純度有相應的要求。盡管不同廠商產出的五氧化二釩、偏釩酸銨等屬于同質化產品，但是在產品純度和成本上卻存在較大差異，因此具有長期技術積累和規模優勢的大型生產廠商顯然更有競爭力，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，馬太效應可能會更加顯著。 圖圖 24：主要的釩資源主要的釩資源（釩鈦磁鐵礦釩鈦磁鐵礦、含釩含釩石煤、廢棄釩催化劑）石煤、廢棄釩催化劑） 數據來源：百度百科、國泰君安證券研究 （2）電堆材料電堆材料制造制造：發展空間大，技術壁壘高：發展空間大，技術壁壘高 全釩液流電池的電堆材料包括：全釩液流電池的電堆材料包括：電極電極、雙極板、隔膜、密封件等幾種關、

89、雙極板、隔膜、密封件等幾種關鍵材料，其原料多為碳材料以及高分子聚合物材料等，與有機化工產業鍵材料，其原料多為碳材料以及高分子聚合物材料等，與有機化工產業密切相關。密切相關。由于各個廠家的選材和工藝不盡相同，電堆材料的成本及性能也存在差異性。此外，現有電堆材料的技術和工藝尚有較大的改進空間，相關研發工作仍在不斷進行中 ，逐步實現國產替代。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 26 of 42 電極材料的核心用料是碳氈電極材料的核心用料是碳氈、石墨氈、石墨氈或或碳紙。碳氈和石墨氈的制造工藝碳紙。碳氈和石墨氈的制造工藝較較成熟，以高分子纖維織物

90、為原料，經過高溫碳化處理所得，成本較為成熟，以高分子纖維織物為原料，經過高溫碳化處理所得，成本較為低廉。低廉。國內主要的石墨氈企業是江油潤生石墨氈有限公司（市占率超過50%） 、嘉興納科新材料有限公司。相比之下，碳紙的厚度比碳氈更薄，具有更低的電阻率，但生產工藝較為復雜。目前，高質量碳紙以進口為主， 國際上主要的碳紙廠商有日本 Toray、 德國 SGL、 加拿大 Ballard 等。 雙極板以石墨為主要原料，制成改性石墨雙極板或碳塑復合雙極板。雙極板以石墨為主要原料，制成改性石墨雙極板或碳塑復合雙極板。其中，石墨雙極板是用石墨粉與樹脂或瀝青混合后，在石墨化爐中經25002700高溫一體石墨化

91、處理而得，再經過切割和打磨制得。石墨雙極板具有致密度高，電阻率低的優點，但制造過程耗時久，成本高，而且材料脆性大，在壓制緊固時容易發生碎裂，因此不適合大功率、大規模的電堆，僅適合小型電堆。目前，大功率電堆中使用的多為碳塑復合雙極板，一般采用導電碳粉（如：石墨粉、炭黑、碳纖維等）與熱塑性烴類聚合物（如：PE、PP、PVC 等）混合后加入阻滯劑、脫模劑，然后以注塑或模壓的方法加工成型。 隔膜材料最初是采用隔膜材料最初是采用全氟全氟質子質子交換交換膜膜，之后，之后可能可能轉向非氟離子傳導膜。轉向非氟離子傳導膜。全氟質子交換膜最早用于氯堿工業，成功實現產業化，之后又廣泛應用于氫燃料電池。相比燃料電池隔

92、膜，全釩液流電池隔膜不僅要求有很高的化學穩定性和機械強度，而且要有較好的離子選擇透性。目前，國內的東岳集團等企業已具備自主生產全氟磺酸樹脂膜的能力，但液流電池用的高質量 Nafion 膜仍需進口，價格非常昂貴，例如 Nafion 115 的價格過去為 700 美元/平方米， 這是因為磺基氟代烴類聚合物的成型技術長期被美國杜邦公司壟斷。此外，Nafion 膜的離子選擇性差強人意。另一條路線是采用非氟離子傳導膜，即非離子交換性隔膜，該技術是我國自主發展的方向，以中國科學院大連化學物理研究所為代表的科研團隊已經取得了重要成果，具有核心知識產權。 3.1.2. 中游中游：電堆整機裝配電堆整機裝配、控制

93、系統、控制系統 電堆整機裝配電堆整機裝配：技術壁壘高，研發周期長：技術壁壘高，研發周期長 全釩液流電堆的裝配全釩液流電堆的裝配技術壁壘較高技術壁壘較高。全釩液流的電堆裝配與氫燃料電堆完全一致，都以壓濾機的方式進行疊合緊固，業內很多優秀的液流電池研發團隊都有多年的氫燃料電池電堆研發經驗，例如中科院大連化物所。壓濾機疊合緊固會對電極和雙極板產生壓應力，壓力過大可能導致板材發生塑性變形甚至斷裂；壓力不足則會導致電極與雙極板之間貼合不良，使接觸電阻增大，降低電堆的電壓效率，還可能會導致漏液漏氣，造成系統容量衰減，甚至無法工作。一般來說，電堆的功率規模越大，內部材料的工作面積就越大，其疊合裝配的工藝難度

94、也就越大。在現行技術框架下，具有大規模全釩液流電堆生產能力的企業數量并不多，而電堆主體結構經過多年發展，很難做大幅改動，因此這些頭部企業具有先發優勢，并通過不斷優化升級，長期保持領先優勢。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 27 of 42 圖圖 25：大連融科自研的新一代焊接式大功率全釩液流電堆大連融科自研的新一代焊接式大功率全釩液流電堆 數據來源：中國科學院大連化學物理研究所 控制系統控制系統：成熟度較高，自研或外包：成熟度較高，自研或外包 控制系統包括控制系統包括 PCS、BMS、EMS 等，等，所需所需硬件裝置是電力電子行業的硬

95、件裝置是電力電子行業的基本元件， 相關產業都比較成熟， 可通過與相關企業合作， 定制化基本元件， 相關產業都比較成熟， 可通過與相關企業合作， 定制化生產生產。電解液輸運系統由管路、循環泵、變頻器、控制閥件、傳感器、換熱器等部件構成，這些裝置在化工生產領域較為常見，可直接采購相應零件自行加工，或者外包設計。其他設施還包括消防裝置、建筑材料等等，占全釩液流電池系統總成本比例較低，利潤空間相對較小。 圖圖 26：全釩液流電池全釩液流電池的控制系統的控制系統 數據來源：儲能科學與技術 3.1.3. 下游：儲能下游：儲能發電側、電網側、用電側發電側、電網側、用電側 產業鏈下游為各類儲能用戶，按照電力產

96、業鏈的主體結構，其自上而下產業鏈下游為各類儲能用戶，按照電力產業鏈的主體結構，其自上而下可分為：發電側、電網側、用電側?？煞譃椋喊l電側、電網側、用電側。在不同的接入方式下，儲能設備的電能容量、建設規范、驗收標準、運行模式也各不相同。目前，產業化的儲能技術主要包括抽水儲能和電化學儲能，后者又主要包括：鋰離子電池、鉛蓄電池、液流電池和其他電池技術。據中國儲能網的數據統計顯示，截至 2020 年底，國內儲能累計裝機容量中，抽水儲能占 89%，比 2019 年比例下降了四個百分點；電化學儲能占 11%，其中 89%是鋰離子電池，鉛蓄電池占比約 10%，液流電池只有 0.7%左右。在 2020 年新增的

97、電化學儲能中，鋰離子電池占了 97%，但考慮到安全性等因素，未來鋰離子電池儲能的增量可能將下降，整個市場的增量可能會逐步轉向液流電池，尤其是技術最為成熟的全釩液流電池。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 28 of 42 表表 7：儲能技術在電力產業中的應用儲能技術在電力產業中的應用 儲能儲能環節環節 應用目的應用目的 實施方式實施方式 發電側發電側 平滑輸出 通過一次調頻，改善發電輸出的間歇性、波動性、隨機性，避免對電網造成沖擊 風光消納 解決“棄風”、“棄光”等問題，提高風光發電消納能力 備轉容量 作為備用供能設備，在發電站意外停運

98、或發電不足時放出，保障對外輸電不間斷 電網側電網側 穩定系統 輔助二次調頻，使系統各部分維持同步，確保系統安全穩定運行，避免崩潰 調節電壓 利用儲能系統的平滑作用，將輸電線路兩側的電壓振幅保持在5%以內 延緩投資 有效延緩電網側電力設備和設施的更新投資 用電側用電側 供需管理 削峰填谷；商品化儲能（分時套利、需量管理、電網輔助服務等） 離網供電 在斷網時用作后備電源；“儲能+微電網”自給自足 緩沖保護 作為電網末端調節工具，防止電網突變對用戶造成損失 數據來源：CNKI、國泰君安證券研究 圖圖 27：2020 年液流電池年液流電池的滲透率不足的滲透率不足 1% 數據來源：中國儲能網、國泰君安證

99、券研究 全釩液流全釩液流電池電池有望有望在電化學儲能領域的競爭中勝出，未來兩年內在電化學儲能領域的競爭中勝出，未來兩年內滲透率滲透率可能將可能將快速上升?？焖偕仙?。根據國家發改委、國家能源局聯合發布的關于加快推動新型儲能發展的指導意見制定的目標，到 2025 年新型儲能裝機容量規模將達 30GW h 以上， 與目前的裝機量相比仍有巨大的增量空間。2021 年以來， 全國共有 20 個省、 市、 自治區要求新能源項目配置儲能，配置比例基本不低于新能源裝機規模的 10%，其中河南、陜西部分要求達到 20%。 配置時間大部分為 2h， 其中河北市場化并網規模項目要求達到 3h?？紤]到大規模儲能對安全

100、性的要求，全釩液流電池在電化學儲能市場中的滲透率可能會快速提升，逐步超越并全面領先鋰離子電池，最終在儲能領域占據主導地位。綜合考慮安全性、全生命周期成本后，我們預期 2025 年前后全釩液流電池在儲能領域滲透率有望達到 15%20%，具有非常廣闊的前景。綜合考慮安全、全生命周期成本等因素，全釩液流電池全面領先鋰電池，將在儲能領域占據主導地位，我們預期 2025年釩電池在儲能領域滲透率有望達 1520%。 3.2. 主要企業：主要企業：市場集中度較高市場集中度較高，中國企業中國企業占鰲頭占鰲頭 我國的全釩液流電池研究和產業化世界領先，國內釩電池企業我國的全釩液流電池研究和產業化世界領先，國內釩電

101、池企業分為兩分為兩類：類：一類是一類是科研院所自研技術轉化創建的初創型企業，以大連融科為代表；科研院所自研技術轉化創建的初創型企業，以大連融科為代表；另一類另一類是吸收合并國外技術是吸收合并國外技術，再，再優化升級的企業，以北京普能為代表。優化升級的企業，以北京普能為代表。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。全釩液流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，設備端主要包括整機裝配 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 29 of 42 和控制系統。 3.2.1.

102、材料端材料端：電解液材料、電堆材料電解液材料、電堆材料 （1）電解液材料）電解液材料 全釩液流電池的電解液材料核心是釩化合物。全釩液流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，首先是核心前驅體的生產，即釩化學品（五氧化二釩、偏釩酸銨等） ，目前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，全球市場占有率在 80%以上。 表表 8：電解液材料的主要企業電解液材料的主要企業 公司公司 環節環節 簡介簡介 大連博融新材料大連博融新材料 電解液 2008 年成立，高性能釩系產品研發和生產，包括釩氧化

103、物、釩酸鹽、釩儲能介質（全釩液流電解液）等，是國內大規模工業化生產釩儲能介質和高性能釩制品的企業，公司的釩電解液產品外觀為藍色，釩濃度為 1.5-2.0 mol/L，目前占據全球市場 80%以上。 攀鋼釩鈦攀鋼釩鈦 五氧化二釩 1993 年成立，全球主要釩制品供應商之一，國內最大的釩制品生產企業?？毓晒蓶|攀鋼集團掌握攀西兩大礦區白馬和攀枝花，釩鈦磁鐵礦儲量約 13.04 億噸，可采量約 6.13億噸， 釩鈦磁鐵礦開采產能 3350 萬噸/年， 釩產品 （以五氧化二釩計） 產能 4.2 萬噸/年 （攀鋼釩鈦 2.2 萬噸，托管企業西昌鋼釩 2 萬噸） ，市占率達 28%，全球第一。 河鋼股份河鋼

104、股份 五氧化二釩 1997 年成立，國內最大鋼鐵上市公司之一，河北國資委實控，擁有世界首條“亞熔鹽法高效提釩清潔生產線” ，釩產品年產能 2.2 萬噸，主要產品有五氧化二釩、三氧化二釩、釩鐵、氮化釩鐵、釩鋁合金等，其中化工級 99.5%高純氧化釩、能源級 99.9%高純氧化釩。 安寧股份安寧股份 釩鈦磁鐵礦 1994 年成立，主要從事釩鈦磁鐵礦的開采、洗選和銷售，主要產品為鈦精礦和釩鈦鐵精礦，礦山儲量 2.96 億噸，擁有釩鈦磁鐵礦采選和銷售產業鏈，率先實現釩鈦鐵精礦品位由 55%提升至 61%，是目前攀西地區唯一的 61%品位釩鈦鐵精礦生產企業。 數據來源：Wind、公司官網、國泰君安證券研

105、究 （2）電堆材料）電堆材料 全釩液流電池的電堆材料與氫燃料電堆相似度很高。全釩液流電池的電堆材料與氫燃料電堆相似度很高。當前全釩液流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。未來一旦市場需求放量，則大概率會供不應求。由于全釩液流電堆材料中的電極、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， 應予以關注。 表表 9：電堆材料的主要企業電堆材料的主要企業 電堆部件電堆部件 材質材質 主要企業主要企業 電極電極 石墨氈 江油潤生石墨氈有限公司、嘉興納科

106、新材料有限公司 雙極板雙極板 碳塑復合雙極板 嘉興納科新材料有限公司 石墨雙極板 上海弘楓 隔膜隔膜 全氟磺酸樹脂膜 山東東岳集團有限公司、江蘇科潤膜材料有限公司 數據來源：Wind、國泰君安證券研究 3.2.2. 設備設備端端：電堆電堆整機制造、控制系統制造整機制造、控制系統制造 我國的我國的釩釩電池企業電池企業大致大致分為兩類：一類是科研院所自研技術轉化創建的分為兩類：一類是科研院所自研技術轉化創建的 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 30 of 42 初創初創型型企業，企業，多以校企合作模式開展多以校企合作模式開展，以以大連融科大

107、連融科為代表；另一類為代表；另一類則則是是通過通過吸收合并或控股的方式，獲得相應吸收合并或控股的方式，獲得相應技術技術參與競爭參與競爭的的企業，以企業，以北京普北京普能能為代表。為代表。主要企業有：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。 表表 10：全釩液流電池整機制造企業全釩液流電池整機制造企業 公司公司 簡介簡介 大連融科大連融科 2008 年成立，由中國科學院大連化學物理研究所和大連博融控股集團有限公司共同組建，公司建有液流儲能電池研發中心和中試生產車間等一些列高科技市場化的主力部門， 主營業務涵蓋了液流儲能電池的基礎材料、 規?；?/p>

108、生產、 電池系統集成、 應用示范與市場推廣等多個方面。 依靠大連物化所強大的技術研發，大連融科持有 200 多項釩電池相關專利， 目前已中標多個風電場示范項目的儲能系統業務。 公司與大連化物所等多家企事業單位共同起草和制訂了多項釩電池的行業標準，涉及電堆、電解液等關鍵部分。 北京普能北京普能 2006 年成立，主營業務為釩電池研發、制造與商業應用，擁有眾多核心專利，2009 年收購全球最大釩電池企業 VRB Power Systems，接收其專利及研發管理人員。已在全球十幾個國家和地區成功安裝運營了 7個 MW 級、近 50 個 KW 級儲能項目，在國內承接了國家風光儲輸示范工程等，應用于可再

109、生能源發電平滑輸出、跟蹤計劃發電，削峰填谷，需求響應，投資遞延，分布式發電，海島供電，智能微電網等領域。 武漢南瑞武漢南瑞 1999 年成立，致力于全釩液流電池技術開發，于 10 年前開始布局儲能研發，已全面掌握釩電池改性選型技術，具備釩電池本體設計、材料研制、系統集成能力，成功研發高功率釩電池電堆和 250kW/500kWh儲能系統，申請發明、實用新型專利共 70 項，授權 40 余項。 上海電氣上海電氣 1994 年成立，在儲能領域分階段、分領域布局，包括鋰電池、液流電池、燃料電池和退役電池系統四個部分，逐步完善三電系統。其中，全釩液流電池業務由其子公司上海電氣儲能公司負責，相關技術由上海

110、電氣中央研究院提供，目前已推出兆瓦級全釩液流電池，可實現分布式、集中式全覆蓋調峰調頻。 四川四川偉力得偉力得 2004 年成立，集全釩液流儲能系統設計、研發、生產、銷售、服務于一體，在全國擁有五大生產基地，是全球唯一擁有 GW 級產能的釩電池研發制造企業；擁有獨創的大功率電堆新型激光封裝工藝、先進的大規模儲能多電源互補與控制系統、 以及首創智能化電堆生產線等多項核心技術及近 100 項知識產權； 是國家液流電池標委會成員單位，與清華大學、中科院、四川大學、西南交大等保持密切合作。 上海神力科技上海神力科技 1998 年成立，是國內燃料電池技術研發與產業化的先行者，國內最早開發車用燃料電池發動機

111、的公司，自 2008 年開始全釩液流儲能技術研發，通過技術合作和自主創新，采用完全不同的技術路線，研發出了強度高、透水性好、穩定可靠、低成本的可完全國產化的高性能離子膜。 數據來源：Wind、國泰君安證券研究 控制系統的硬件裝置是電力電子行業的基本元件，相關產業比較成熟控制系統的硬件裝置是電力電子行業的基本元件，相關產業比較成熟。當前全釩液流電池還沒有大規模應用，因此專門提供釩電池控制系統的企業較少，主要由相關企業自研自用或外協加工的方式生產。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

112、方案服務， 應予以關注， 例如固德威、 匯川技術。 表表 11：電力控制系統及附件相關企業：電力控制系統及附件相關企業 部件部件 主要企業主要企業 PCS 固德威、科華數據、中電興發 BMS 中電興發 EMS 中電興發 變頻器變頻器 匯川技術 數據來源：Wind、國泰君安證券研究 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 31 of 42 4. 未來發展：未來發展：提高性能，提高性能，降低成本降低成本 全釩液流電池具有其他電化學儲能技術無法替代的本征安全和長壽命全釩液流電池具有其他電化學儲能技術無法替代的本征安全和長壽命，阻礙大規模商用的主要原

113、因是：性能單一導致應用場景局限，初始成本阻礙大規模商用的主要原因是：性能單一導致應用場景局限，初始成本過高導致經濟性不足。過高導致經濟性不足。未來全釩液流電池的發展方向主要在于提升電池性能以拓展應用場景，以及降低系統的初始投資成本。 4.1. 當前當前痛點痛點：能量密度能量密度低、工作溫區窄低、工作溫區窄、初始成本高初始成本高 （1）全釩液流電池能量密度較低：應用場景有限全釩液流電池能量密度較低：應用場景有限 目前目前水系硫酸基水系硫酸基全釩液流電池的能量密度僅有全釩液流電池的能量密度僅有 2050W h/kg，不足不足磷酸磷酸鐵鋰電池的鐵鋰電池的 1/3。相對較低的能量密度意味著儲存相同水平

114、的能量，全釩液流電池需要比鋰離子電池更大的重量和體積，導致其實際應用場景很有限，只能用于靜態儲能裝置，而難以應用于車載電力系統或便攜式電子產品。事實上，鋰離子電池能快速產業化和降低成本的重要應用就是應用場景豐富，既能用于消費電子，也能用于汽車動力電池，所以一旦技術基本成熟，需求端可以很快放量，規模效應得以顯現。 （2）全釩液流電池工作溫區較窄：需附加溫控系統全釩液流電池工作溫區較窄：需附加溫控系統 目前目前水系硫酸基全釩液流電池的理想工作溫區是水系硫酸基全釩液流電池的理想工作溫區是 545， 在此溫度區間， 在此溫度區間以外需要溫控調節以外需要溫控調節。由于水系硫酸基釩鹽溶液的熱力學不穩定性，

115、目前全釩液流電池電解液對溫度的要求較為嚴格，直接暴露于高溫和低溫下都會導致系統無法正常工作。負極的低價釩離子在低溫下容易結晶析出，正極的五價釩離子在高溫下容易聚合成五氧化二釩固體析出，以上兩種情況都會導致電解液容量衰減，還會使電堆流道阻力變大，使濃差極化加劇，嚴重時甚至會毀壞電堆。因此，一般需要對全釩液流電池的電解液進行溫度控制和反饋調節，這樣平均會損耗約 5%的內部能量，而且增加了附加設備，使全系統的能量密度更低、體積更大。 （3）全釩液流電池初始成本較高：初始經濟性不足全釩液流電池初始成本較高：初始經濟性不足 目前全釩液流電池的初始投資成本大約為目前全釩液流電池的初始投資成本大約為 300

116、0 元元/kW h， 明顯高于其他， 明顯高于其他成熟的儲能技術，初始經濟性不足成熟的儲能技術，初始經濟性不足?，F階段，全釩液流電池的核心成本在于電解液和電堆材料，二者共占系統成本的 70%左右，在短期內很難大幅降低。盡管全釩液流電池殘值高、壽命長，因此在全生命周期內的平均成本很低， 但先決條件是產業鏈要打通， 并形成 “生產-使用-回收”的閉環，而產業化的推進又需要先降低初始成本，提高下游需求方對于該技術的接受度，這就造成了一個悖論。由于初始投資經濟性不足，而技術研發需要龐大的資金長期維持，企業沒有積極性也沒能力繼續研發推廣，最終只能放棄研發而將技術打包賣出，這是國外釩電池研究多年卻一直不溫

117、不火的主要原因。 4.2. 技術展望技術展望：材料改進材料改進，系統優化系統優化 4.2.1. 電解液體系電解液體系改進：改進：能量密度更高能量密度更高，使用，使用成本更低成本更低 （1）提高電解液濃度和穩定性：鹽酸基全釩液流電池）提高電解液濃度和穩定性：鹽酸基全釩液流電池 提升電解液濃度和穩定性是增加系統能量密度，拓寬工作溫區的關鍵。提升電解液濃度和穩定性是增加系統能量密度，拓寬工作溫區的關鍵。傳統的硫酸基全釩液流電池能量密度低、工作溫區窄，本質是因為硫酸 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 32 of 42 鹽的溶解度難以提升，而且溶

118、液的熱穩定性差。為改善硫酸基釩電解液的性能，常用方案是添加絡合穩定劑，但迄今為止還沒有一種添加劑能兼顧正極電解液的高溫穩定性和負極電解液的低溫穩定性。釩離子有空置的 3d 電子軌道，而氯離子作為一種弱場配體，能對釩離子進行有效絡合，從而提高釩鹽溶解度和穩定性?；谶@個思路，美國太平洋西北國家實驗室（PNNL）的科研團隊于 2011 年率先開發了“硫酸+鹽酸”的混酸體系釩電解液，而后又開發了純鹽酸基釩電解液。其中，混酸體系的釩離子濃度達到 2.5mol/L，能量密度較原硫酸基釩電池提升 70%，工作溫區-550；全鹽酸基釩電解液的釩離子濃度達到 5mol/L，能量密度較硫酸基釩電池提升 1 倍，

119、工作溫區-2060。由于鹽酸體系的蒸汽壓較高，且在過充情況下容易釋放氯氣，而當時的電堆系統材料較難滿足要求，因此該技術沒能進入大規模商用化。 與此同時，部分中國企業也開始布局鹽酸基全釩液流電解液技術，并申與此同時，部分中國企業也開始布局鹽酸基全釩液流電解液技術，并申請了多個專利，但產業化應用一直很慢。請了多個專利，但產業化應用一直很慢。直到 2022 年，由液流儲能科技有限公司承建的濰坊濱海經濟開發區鹽酸基全釩液流儲能電站項目落地， 標志著該技術真正開始走向產業化。 該電站系國內首例示范項目，也是目前世界上功率最大的鹽酸基全釩液流電池儲能電站，一期工程1MW/4MWh， 全部建成后將實現 10

120、MW/40MWh 儲能容量， 總投資 8500萬元， 容量建設成本已經接近鋰電池型儲能站， 可穩定運行 10 年以上，系統內部電解液和電堆材料可 100%回收。相較于傳統的硫酸基底液流電池，該電站不僅使能量密度提升了 20%，還可在更嚴苛的溫度環境下運行，主動溫控設備在 65以上才會開啟，大幅降低了自身能耗，提升了能量效率。鹽酸基全釩液流電池實用化是在不改變現有電堆主體結構的條件下， 對釩電解液的一次重要改良， 對電堆技術提出了更高的要求，其后續推廣應用將有助于拓寬全釩液流電池的應用場景，延長使用壽命，進一步降低平均成本，從而加速產業化。 圖圖 28：液流儲能公司研發的液流儲能公司研發的國內首

121、個國內首個鹽酸基全釩液流電池儲能裝置鹽酸基全釩液流電池儲能裝置 數據來源：分布式能源網 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 33 of 42 （2）拓寬電解液的電化學窗口：拓寬電解液的電化學窗口：有機非水有機非水系液流電池系液流電池 有機有機非水系電解液非水系電解液能大幅能大幅提升工作電壓提升工作電壓，從而從而提高釩電池的能量密度提高釩電池的能量密度。無論是傳統的硫酸基釩電池，或是改進的鹽酸基釩電池，其電解液都屬于水系溶液。正負極活性物質種類的選擇受制于水的電化學窗口，正極物質的電位不能高于水的析氧電位，負極物質的電位不能低于水的析氫電位

122、，因此水系全釩液流電池的正負極工作電壓較低，而電池能量密度與工作電壓成正比，所以只有突破水系環境才能實現能量密度的躍升。非水系的有機溶劑電解液有兩個巨大優勢：1）可選擇的活性物質種類大大增加，可以選擇釩以外的其他輕質的廉價金屬離子甚至是化合物，進而提高比容量，降低成本；2）工作電壓顯著提升，這對于提高液流電池的能量密度有重要幫助。 然而， 有機非水系液流電池也有很多缺點：循環壽命較短，能量效率較低，以及有機溶劑的毒性和易燃性等?？傮w而言，有機非水系電解液是實現液流電池小型化的重要方向，但可能會在安全性方面打一些折扣，現階段距離實際應用還有很遠的距離。 圖圖 29：有機有機非水系金屬非水系金屬配

123、合物配合物液流電池液流電池 數據來源：儲能科學與技術 （3）使用廉價）使用廉價金屬金屬做活性元素做活性元素：全鐵液流電池：全鐵液流電池 使用鐵等廉價使用鐵等廉價金屬替代釩作為活性元素金屬替代釩作為活性元素，從源頭降低電解液成本，從源頭降低電解液成本。全釩液流電池的電解液成本占據系統總成本的 3050%，其根本原因是釩的價格昂貴。如果用一些廉價的金屬替代釩作為活性元素，就能從根本上降低電解液成本，典型代表是水系全鐵液流電池，正負極氧化還原電對為 Fe2+/Fe3+-Fe0/Fe2+，活性材料為氯化亞鐵，基質為鹽酸水溶液。電池在滿充狀態下放電時，正極的活性物質發生還原反應：Fe3+ + e Fe2

124、+，標準電位+0.77 V；負極的活性物質發生氧化反應：Fe0 Fe2+ + e，標準電位-0.44 V。全電池反應整體可合并為：Fe3+ + 1/2Fe0 3/2Fe2+，開路電壓 1.21 V，即三價鐵離子與零價單質鐵歸中反應，變成二價亞鐵離子的過程，電子從負極出發，經外電路后到達正極。充電儲能的過程則與之相反。由于電解液為強酸環境，而亞鐵離子的還原電位低于氫離子，全鐵液流電池的負極在充電時往往伴隨嚴重的析氫反應，導致溶液 pH升高，使亞鐵離子發生水解，析出糊狀氫氧化物。同時，全鐵液流電池屬于“液-沉積”型液流電池，負極在充電時沉積出固體單質金屬鐵，當沉積不均勻時就會形成尖銳的鐵枝晶，容易

125、刺穿隔膜，導致內短路。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 34 of 42 圖圖 30：全鐵液流電池全鐵液流電池工作原理工作原理 數據來源：Wiki 在國外在國外，全鐵液流電池歷經十多年的探索全鐵液流電池歷經十多年的探索，目前已經進入產業化初期目前已經進入產業化初期，典型代表是美國的典型代表是美國的 ESS. Inc.公司， 該公司公司， 該公司曾獲得比爾蓋茨的投資基金的曾獲得比爾蓋茨的投資基金的融資融資，已，已于于 2021 年在紐約證券交易所上市（股票代碼：年在紐約證券交易所上市（股票代碼：GWH） 。） 。由于避免了釩的使用，ES

126、S. Inc.公司的全鐵液流電池的電解液成本很低。為降低鐵枝晶刺破隔膜的風險，ESS. Inc.公司采用電解液添加劑，并降低充電電流密度，使電流在電極上分布得更均勻，抑制枝晶的生長速率。全鐵液流電池需控制工作電流密度低于 20mA/cm2，而全釩液流電池的電流密度通常在 100150mA/cm2，可見全釩是全鐵電流密度的 58 倍，這意味著要達到相同的功率，全鐵電堆的橫截面積必須是全釩電堆橫截面積的 58 倍，電堆材料用量和裝配難度也會相應地大幅提高。此外，為了維持電解液的 pH， 還需附加一個酸度控制裝置， ESS 在系統里增加了兩個酸液罐，通過管道接入電堆，當檢測到電解液 pH 高于 4

127、時，就會自動泵入酸溶液。這個解決方案可能造成：1）系統成本進一步增加；2）隨著酸液加入，電解液被稀釋，需要定期替換電解液或濃縮處理。換言之， 全鐵系統降低了電解液材料的成本， 同時又增加了電堆的成本，但即便如此，這仍然是一個值得探索的重要研發方向。 圖圖 31：ESS. Inc.公司的公司的全鐵液流電池結構特點全鐵液流電池結構特點 數據來源：公司官網、USPTO、國泰君安證券研究 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 35 of 42 4.2.2. 離子傳導膜改進：非氟多孔濾膜，替代全氟樹脂離子傳導膜改進：非氟多孔濾膜，替代全氟樹脂 全氟磺

128、酸樹脂全氟磺酸樹脂隔膜成本高隔膜成本高，離子，離子選擇性較差選擇性較差，非氟多孔膜非氟多孔膜是未來重要的是未來重要的替代方案替代方案。目前，以 Nafion 117 為代表的全氟磺酸樹脂仍然是最常用的釩電池隔膜，其穩定性、電導率都很好，但是成本過高，且離子選擇性較差。 未來主要發展方向是開發新型隔膜， 對全氟磺酸樹脂膜進行替代，其中一個有希望的方案是開發非氟多孔濾膜，也是目前液流電池膜材料的研究熱點，我國在該領域的研究處于世界前列。中國科學院大連化學物理研究所的張華民團隊原創提出“不含離子交換基團”離子篩分傳導機理，開發出穩定性、離子選擇性較好的非氟多孔膜。不過，目前多數非氟多孔膜的電導率相對

129、全氟磺酸樹脂膜較低，導致內阻偏大，有待于進一步研究和改良。 圖圖 32：中科院大連中科院大連化物所研發化物所研發的的非氟多孔隔膜非氟多孔隔膜 數據來源：Advanced Functional Materials 4.2.3. 全系統結構優化：小型全系統結構優化：小型釩電模組釩電模組，面向戶用儲能面向戶用儲能 通過高效通過高效整合各個模塊整合各個模塊，制造集成度較高的小型化釩電模組，有望作為，制造集成度較高的小型化釩電模組，有望作為戶用靈活儲能裝置戶用靈活儲能裝置。由于全釩液流電池的本征安全性，可用于人員密集的住宅區，例如戶用儲能系統。然而，一般的全釩液流電池系統的體積龐大，限制了它在戶用儲能端

130、的應用。為此，國內外部分企業開始探索小型釩電模組，主要是通過提高電堆的功率密度實現電堆的小型化，再整合各個模塊，提高集成度，從而減小系統的總體積。目前，小型化的全釩液流電池可做到與家用冰箱的尺寸相近，可以作為工商業生產以及家庭用電的應急儲備設施，已經出現了一些成型的產品。例如，國內的大連融科儲能技術發展有限公司推出的 ReFlexTM系列，以及德國V oltstorage 公司推出的全釩液流電池模塊，每個小電池模塊儲能時長為4h，可以獨立工作，也可通過多個模塊串聯提高電堆功率。這種小型化釩電模組拓寬了應用場景，為全釩液流電池的產業化注入了新的活力。 圖圖 33：大連融科大連融科的的 ReFle

131、xTM系列系列小型可擴展全釩液流電池模組小型可擴展全釩液流電池模組 數據來源： 公司官網、國泰君安證券研究 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 36 of 42 4.3. 發展速度發展速度：長期靠技術，短期靠模式，近期靠政策長期靠技術，短期靠模式，近期靠政策 液流電池技術不是新生事物，與鋰離子電池技術在幾乎同時誕生，在7080 年代一度曾是儲能電池的主流方向，而那時的鋰離子電池還處于萌芽階段，因為金屬氧化物電極材料才剛剛出現，性能和成本上都不及全釩液流電池。當時的國際環境大背景是美蘇“太空競賽”與兩次石油危機，而全釩液流電池恰好誕生于此期

132、間。作為一種可靠的儲能技術，全釩液流電池受到了美國、日本等國家重點扶持，在此期間飛速發展?？梢?， 新技術的早期發展依賴政府支持， 背后具有政治因素和戰略目的。 此后，鋰離子電池電極材料突破，因能量密度較高而被大規模用于消費電子和交通工具，銷量的增長又反過來促進企業研發和生產，成本不斷降低。 相比之下， 全釩液流電池過去長期不溫不火， 關鍵在于需求有限，市場認可度不夠。近年來，由于國內外鋰離子電池儲能電站事故頻發，具有本征安全性和長壽命的全釩液流電池再次受到人們重視。盡管全釩液流電池目前在初始成本方面與鋰離子電池尚有差距，能量密度也遠不及后者，但完全可以在中大規模儲能領域發揮出自身無可替代的優勢

133、，這就為大規模應用創造了條件。此外，從鋰離子電池發展歷史看，成本降低也非一蹴而就，得益于技術進步和規模經濟效應的共同作用。隨著能源結構調整的加快，安全政策的出臺，全釩液流電池很可能以儲能產業的一些細分賽道為突破口，跨越目前的成本約束，進而全面崛起。 圖圖 34：鋰離子電池成本及全釩液流電池鋰離子電池成本及全釩液流電池成本成本快速降低快速降低 數據來源：our world in data、ReportsnReports、國泰君安證券研究 （1）技術進步是最核心生命力：簡化電解液工藝，提高倍率和容量）技術進步是最核心生命力：簡化電解液工藝，提高倍率和容量 簡化電解液工藝：直接從釩渣生產電解液簡化電

134、解液工藝：直接從釩渣生產電解液 全釩液流電解液的制備通常以五氧化二釩為初始原料，而五氧化二釩本身是從釩渣中提取的，若直接從釩渣開始生產電解液，電解液的加工成本可以進一步降低。從釩渣提取五氧化二釩經歷了液相富集和固相析出的過程，而五氧化二釩在制成電解液時又從固相變回液相，如果從釩渣提釩工藝中間的液相環節直接獲取五價釩硫酸鹽溶液，進行還原或電解處理，可以縮短電解液的制造流程。該方案與釩渣處理綁定，只有具備較大產能規模的上游釩礦加工企業才能做到。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 37 of 42 提高倍率和容量：增大工作電流密度和儲能時長提

135、高倍率和容量：增大工作電流密度和儲能時長 在相同的電堆材料用量情況下，電堆的工作電流密度越大，單位時間內輸運的電能就越多，也就意味著荷載相同水平的電能，需要的電堆材料越少， 這樣就降低了電堆用料的成本。 對于功率一定的釩電池系統而言，電堆屬于固定成本，電解液屬于可變成本，而能量單元與功率單元相互獨立，在功率單元成本固定的情況下，通過擴容能量單元就能增大儲能時長， 即增大總儲電量， 那么分攤到每一度電上的電堆成本就被稀釋了。因此，增大工作電流密度和儲能時長，本質上攤薄了電堆的度電成本，進而降低了整個系統的總度電成本。 圖圖 35：長時儲能長時儲能可以可以降低降低全釩液流電池系統度電成本全釩液流電

136、池系統度電成本 數據來源：儲能科學與技術、國泰君安證券研究 （2）商業模式是產業化快車道：上下游一體化，電解液金融化商業模式是產業化快車道：上下游一體化，電解液金融化 縱向一體化縱向一體化 回顧鋰離子電池產業的發展，很多鋰電龍頭都運用了縱向一體化模式，例如寧德時代采用收購及簽署戰略性長期協議的方式，與上游礦產企業綁定，穩定了鋰、鈷等正極材料必需金屬的供應。買入原料后，由前軀體廠商代工生產三元前軀體，保障原材料供應以及壓低原料成本。同時為降低原材料供應風險，成立合資公司用于研發生產碳酸鋰、氫氧化鋰以及三元、磷酸鐵鋰等正極材料?？v向一體化在鋰離子電池產業的成功運用，對于全釩液流電池產業具有重要的借

137、鑒意義，供應鏈的專門化不僅能有效降低采購成本， 減輕釩價格波動影響， 還能顯著提升生產效率。尤其是開發設計電解液、電堆、配套輔助材料和控制系統等環節，通過專門化原料供應、工藝設備和生產經驗的積累，能提高并穩定產品的良率，進而建立標準化生產工藝，產生規模效應。目前，已有部分釩電池企業與上游釩材料企業進行了戰略合作，典型的如大連融科與攀鋼釩鈦。 電解液租賃電解液租賃/回收回收 電解液占系統總成本的 40%左右，該材料成本很難直接降低，不僅導致系統整體成本居高不下，還極易受釩價格波動影響。由于系統運行壽命很長，且電解液只含單一活性元素釩，幾乎零損耗，退役殘值高達初值的 70% 以上。因此，可以針對全

138、釩液流電池的電解液開展兩大業務 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 38 of 42 電解液租賃和電解液回收。所謂電解液租賃，是指用戶在初期只需一次性支付電堆設備的費用，而電解液的費用則在其后的整個使用周期內以“租金”形式分期支付。這樣大幅減少用戶在初期的一次性投入，緩解資金壓力，又由于全釩液流電池壽命很長，有效分攤了全周期成本。當電解液報廢時，再將其出售給專門的電解液回收公司（例如上游的釩礦加工企業） ，進行統一處理和再利用，再進行二次銷售。如此，廠商就收回了電解液殘值， 抵消了相應的初期投入， 實際的凈成本就大幅降低。同時，釩資源也得

139、到了充分的循環利用。在此基礎上，可以發展更豐富的金融運作和商業模式，進一步降低成本、控制風險。 （3）政策）政策指令指令是是最強的催化劑：大規模儲能，安全是底線最強的催化劑：大規模儲能，安全是底線 政策鼓勵政策鼓勵液流電池等液流電池等電化學儲能電化學儲能技術技術發展。發展。 隨著國家 “雙碳” 目標確立，能源結構調整加快，新能源發電的裝機量不斷增加，與之相應的儲能需求也日漸攀升。根據國家發改委、能源局關于加快推動新型儲能發展的指導意見 ，2025 年我國新型儲能裝機規模將達到 30GW 以上，儲能裝機需求將快速增長。目前，很多地方政府都對新增的新能源發電項目做了配儲比例的要求。相比于抽水蓄能，

140、電化學儲能電站建造周期短，而且沒有地理條件限制，其滲透率逐漸提升。同時，政府也出臺了一系列的政策，鼓勵發展新型儲能技術。2022 年 2 月，國家發改委和國家能源局聯合發布 “十四五”新型儲能發展實施方案 ，將百兆瓦級液流電池技術納入 “十四五” 新型儲能核心技術裝備攻關重點方向之一。 6 月，兩部門又聯合發布關于進一步推動新型儲能參與電力市場和調度運用的通知 ，明確了新型儲能作為獨立儲能的市場地位。這些政策的出臺對電化學儲能產業具有重要促進作用。 政策對電化學儲能政策對電化學儲能技術技術的安全的安全性要求趨嚴性要求趨嚴。據不完全統計，近 10 年間全球發生了數十起儲能電站起火事故，僅 202

141、2 年上半年間就新增 10 多起，其中約有 80%是采用三元鋰離子電池，其次是磷酸鐵鋰電池、鈉硫電池，主要原因：1）鋰離子本身安全系數低，尤其是三元正極鋰離子電池；2）鋰離子電池在全球電化學儲能市場中的滲透率最高。為規范行業發展，防范安全事故，國家能源局綜合司在 2022 年 6 月底發布了防止電力生產事故的二十五項重點要求 （2022 年版）（征求意見稿） ，對電化學儲能電站的選址和布局做了明確要求，其中對鋰離子電池儲能要求最嚴苛；對電化學儲能可用的電池技術種類做了限定，明確將三元鋰電、鈉硫電池踢出了中大型電化學儲能的可選方案，對動力電池梯次利用態度是“不宜選用” ，若采用則應進行一致性篩選

142、并結合溯源數據安全評估，本質是增加成本?？梢?，國家對于儲能電池的安全性提出了較高的要求，今后相關企業投建電化學儲能電站時，將不得不綜合考慮多方面因素，真正將電化學儲能實用化，這將對整個行業起到規范約束作用。儲能作為一種大型公共設施，安全性永遠是底線，因此具有本征安全性的水系液流電池將在中大型電化學儲能中真正發揮其優勢。未來，隨著電化學儲能電站的大規模運行，相關政策必然會陸續出臺，主旋律仍然是安全性， 因此釩電池的下游需求將大大提升， 規模效應隨之而來，進而催化整個產業的發展，而一旦產業鏈被打通并形成閉環后，釩電池的全生命周期低成本也就顯現出來了。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的

143、免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 39 of 42 圖圖 36：頻頻發生的鋰離子電池儲能電站爆炸事件頻頻發生的鋰離子電池儲能電站爆炸事件 數據來源：騰訊網、國泰君安證券研究 表表 12：2022 年以來全球電化學儲能相關事故頻發年以來全球電化學儲能相關事故頻發 時間 國家 事故 1 月 12 日 中國 京港澳高速上一輛滿載儲能系統的貨車突然起火 1 月 12 日 韓國 韓國蔚山南區 SK 能源公司發生火災 1 月 17 日 韓國 慶尚北道軍威郡牛寶郡新谷里的太陽能發電廠發生火災 2 月 13 日 美國 美國加州 Moss Landing 儲能電站項目發生事故 2 月 13 日 澳大

144、利亞 阿德萊德北部一個車庫的家用電池儲能系統發生火災 2 月 18 日 中國 江西某儲能項目中存放階段的電池艙劇烈燃燒 3 月 3 日 德國 公寓樓地下室內的電池儲能系統因技術缺陷而爆炸 4 月 5 日 美國 加州 V alley Center 的 Terra-Gen 電池儲能項目發生了一場小火災 4 月 21 日 美國 Salt River 變電站的 Salt River 電池儲能項目起火 4 月 25 日 美國 Salt River Project 鋰離子電池儲能系統發生火災（10MW） 5 月 8 日 德國 卡爾夫區的 Althengstett-戶用電池儲能系統爆炸 6 月 3 日 法國

145、 科西嘉島 Poggio-di-Nazza 鎮光伏發電場內鋰電儲能集裝箱起火 數據來源：北極星儲能網、國泰君安證券研究 5. 投資投資建議建議：上游材料端和中游：上游材料端和中游設備設備端端 目前全釩液流電池的技術成熟度較高，但產業鏈尚不健全，處于導入期向成長期過渡階段，技術壁壘主要集中在電解液配制和電堆的裝配設計。我們認為在儲能需求大幅增加、國家對電化學儲能安全要求趨嚴的背景下，全釩液流電池的本征安全性、長壽命等優勢將更為顯著，同時我們看到鹽酸基全釩液流電池、小型化全釩液流電池等新技術的出現，這將進一步打開全釩液流電池的成長空間。 目前來看， 電解液、 電堆、 隔膜、電控系統等核心材料與部件

146、國內產業鏈均有相關企業布局。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 40 of 42 表表 13：多家上市公司加快全釩液流電池產業鏈布局多家上市公司加快全釩液流電池產業鏈布局 代碼 公司 環節 布局 600517.SH 國網英大 電堆 全資子公司武漢南瑞致力于全釩液流電池技術開發，10 年前開始布局儲能研發，已全面掌握釩電池改性選型技術，具備釩電池本體設計、材 料 研 制 、 系 統 集 成 能 力 ， 成 功 研 發 高 功 率 釩 電 池 電 堆 和250kW/500kWh 儲能系統，申請專利共 70項，授權 40余項。 601727.

147、SH 上海電氣 電堆 全釩液流電池業務由其子公司上海電氣儲能公司負責，相關技術由上海電氣中央研究院提供，目前已推出兆瓦級全釩液流電池，可實現分布式、集中式全覆蓋調峰調頻。 300080.SZ 易成新能 電堆 全釩液流電池項目由易成新能參股孫公司開封時代新能源科技有限公司負責籌建，項目目前已完成備案、環評手續；雙極板項目目前已經完成中試，正在完善項目備案手續。 002335.SZ 科華數據 PCS 公司在發電側、電網側、用戶側、微網等儲能領域打造多項應用首例，開發了基于液流電池的新型儲能逆變器，已獲得重要客戶的小批量訂單，在儲能變流器細分具有先發優勢，在國際上排進前三甲。 002298.SZ 中

148、電興發 PCS BMS EMS 公司參股投資設立的安徽美能儲能系統有限公司，引進美國技術，在PCS、BMS 解決方案、混合儲能產品(鋰電池和液流電池)等方面適用于電力產業鏈各個環節的電能存儲需求；EMS 是公司在智慧用能領域所具有的，通過核心技術與全面解決方案能力對能源行業進行數字化賦能，具有可復制性。 000629.SZ 攀鋼釩鈦 電解液 公司與大連博融新材料簽訂了戰略合作協議 ，在協議約定范圍內與大連博融下屬公司融科技術、恒流公司簽訂了三方合作協議及全釩液流電池用釩儲能介質委托加工協議 。 000709.SZ 河鋼股份 電解液 公司擁有釩電解液制造技術的自主知識產權。 002145.SZ

149、中核鈦白 電解液 2022年 7月與四川偉力得簽署 戰略合作協議 ， 與四川偉力得成立合資公司，以釩電解液的生產制造實現進一步的資源綜合利用，延鏈補鏈，打造全釩液流電池儲能產業鏈。 0189.HK 東岳集團 隔膜 旗下東岳氫能成立于 2017年底，主營產品包括氫燃料電池質子膜、水電解制氫膜、液流電池膜等產品。 數據來源：Wind、公司官網、國泰君安證券研究 我們認為在全釩液流電池產業化的過程中，電池端和材料端的相關企業都將充分受益：1）電堆端技術壁壘較高，具有技術積累和資本優勢的行業龍頭將保持長期競爭力，代表性企業是大連融科、北京普能，另有多家上市公司開展了相關布局，受益標的：國網英大、上海電

150、氣、易成新能。 PCS 環節推薦固德威， 受益標的： 科華數據； EMS 環節受益標的：中電興發；變頻器環節推薦匯川技術。2）原材料質量和價格是制約全釩液流電池產能的核心因素，具有規模優勢和研發能力的行業龍頭將受益。 電解液環節受益標的： 攀鋼釩鈦、 河鋼股份、 安寧股份、 中核鈦白；隔膜環節受益標的：東岳集團。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 41 of 42 表表 14：投資建議一覽：投資建議一覽 代碼 公司 收盤價 EPS PE 評級 2022.07.12 2022E 2023E 2024E 2022E 2023E 2024E

151、600517.SH 國網英大 6.34 0.21 0.24 0.28 29.55 26.16 22.52 - 601727.SH 上海電氣 4.54 0.17 0.20 0.23 26.95 22.47 19.51 - 300080.SZ 易成新能 6.31 - - - - - - - 002335.SZ 科華數據 32.29 1.13 1.47 1.79 28.58 21.89 17.99 - 002298.SZ 中電興發 6.85 - - - - - - - 688390.SH 固德威 306.67 8.60 12.20 - 48.71 34.34 - 增持 300124.SZ 匯川技術

152、62.29 1.58 2.11 - 37.96 28.38 - 增持 000629.SZ 攀鋼釩鈦 6.50 0.22 0.25 0.28 29.69 26.00 23.37 - 000709.SZ 河鋼股份 2.99 0.24 0.24 - 12.23 12.50 - - 002978.SZ 安寧股份 42.97 3.82 4.22 4.63 11.26 10.17 9.28 - 002145.SZ 中核鈦白 8.96 - - - - - - - 0189.HK 東岳集團 8.72 1.64 1.90 2.05 4.56 3.94 3.65 - 備注：國網英大、上海電氣、科華數據、攀鋼釩鈦、

153、河鋼股份、安寧股份、東岳集團盈利預測來自于 Wind 一致預期 數據來源：Wind、國泰君安證券研究 6. 風險提示風險提示 政策落地不及預期。政策落地不及預期。雖然全釩液流電池具有諸多優勢，但其產業化速度很大程度上依賴于政策催化，本次能源局的征求意見稿很大程度上提振了市場對釩電未來前景的信心，但后續的發展還需要更細致的政策進一步催化，尤其是各地方政府的具體政策。若后續的地方政策出臺和執行力度不夠，則會影響電化學儲能的產業化進程。 成本下降不及預期成本下降不及預期。雖然全釩液流電池全生命周期成本較低，但一次性裝機成本偏高，嚴重制約該技術的發展。目前該技術尚未完全實現產業化，成本下降的實現依賴于

154、底層技術突破和規模效應的出現。若全釩液流電池成本下降不及預期，將嚴重拖累其后續的產業化進程。 產業鏈形成不及預期產業鏈形成不及預期。全釩液流電池的產業鏈形成需要上下游企業的博弈與合作，而非純技術因素。目前，掣肘全釩液流電池發展的重要因素是供給側釩原料年產量的有限，和用戶側商業模式的不成熟。如果未來上游產能釋放不足，下游盈利模式不完善，那么將該產業可能面臨經濟性不足，導致產業化進度遲滯。 其他新型儲能技術的威脅其他新型儲能技術的威脅。新型儲能技術除全釩液流電池以外，還有鈉離子電池、壓縮空氣儲能等等，而且技術迭代迅猛，因此全釩液流電池也面臨很大的挑戰。 行業專題研究行業專題研究 請務必閱讀正文之后

155、的免責條款部分請務必閱讀正文之后的免責條款部分 42 of 42 本公司具有中國證監會核準本公司具有中國證監會核準的證券投資的證券投資咨詢咨詢業務資格業務資格 分析師聲明分析師聲明 作者具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格或相當的專業勝任能力，保證報告所采用的數據均來自合規渠道，分析邏輯基于作者的職業理解，本報告清晰準確地反映了作者的研究觀點，力求獨立、客觀和公正，結論不受任何第三方的授意或影響，特此聲明。 免責聲明免責聲明 本報告僅供國泰君安證券股份有限公司（以下簡稱“本公司”）的客戶使用。本公司不會因接收人收到本報告而視其為本公司的當然客戶。本報告僅在相關法律許可的情況下發放，并僅

156、為提供信息而發放，概不構成任何廣告。 本報告的信息來源于已公開的資料，本公司對該等信息的準確性、完整性或可靠性不作任何保證。本報告所載的資料、意見及推測僅反映本公司于發布本報告當日的判斷，本報告所指的證券或投資標的的價格、價值及投資收入可升可跌。過往表現不應作為日后的表現依據。在不同時期，本公司可發出與本報告所載資料、意見及推測不一致的報告。本公司不保證本報告所含信息保持在最新狀態。同時，本公司對本報告所含信息可在不發出通知的情形下做出修改，投資者應當自行關注相應的更新或修改。 本報告中所指的投資及服務可能不適合個別客戶，不構成客戶私人咨詢建議。在任何情況下，本報告中的信息或所表述的意見均不構

157、成對任何人的投資建議。在任何情況下，本公司、本公司員工或者關聯機構不承諾投資者一定獲利，不與投資者分享投資收益，也不對任何人因使用本報告中的任何內容所引致的任何損失負任何責任。投資者務必注意，其據此做出的任何投資決策與本公司、本公司員工或者關聯機構無關。 本公司利用信息隔離墻控制內部一個或多個領域、部門或關聯機構之間的信息流動。因此，投資者應注意，在法律許可的情況下，本公司及其所屬關聯機構可能會持有報告中提到的公司所發行的證券或期權并進行證券或期權交易，也可能為這些公司提供或者爭取提供投資銀行、財務顧問或者金融產品等相關服務。在法律許可的情況下，本公司的員工可能擔任本報告所提到的公司的董事。

158、市場有風險，投資需謹慎。投資者不應將本報告作為作出投資決策的唯一參考因素，亦不應認為本報告可以取代自己的判斷。在決定投資前，如有需要，投資者務必向專業人士咨詢并謹慎決策。 本報告版權僅為本公司所有，未經書面許可，任何機構和個人不得以任何形式翻版、復制、發表或引用。如征得本公司同意進行引用、刊發的，需在允許的范圍內使用，并注明出處為“國泰君安證券研究”，且不得對本報告進行任何有悖原意的引用、刪節和修改。 若本公司以外的其他機構（以下簡稱“該機構”）發送本報告，則由該機構獨自為此發送行為負責。通過此途徑獲得本報告的投資者應自行聯系該機構以要求獲悉更詳細信息或進而交易本報告中提及的證券。本報告不構成

159、本公司向該機構之客戶提供的投資建議， 本公司、 本公司員工或者關聯機構亦不為該機構之客戶因使用本報告或報告所載內容引起的任何損失承擔任何責任。 評級說明評級說明 評級評級 說明說明 1.1.投資建議的比較標準投資建議的比較標準 投資評級分為股票評級和行業評級。 以報告發布后的 12 個月內的市場表現為比較標準，報告發布日后的 12 個月內的公司股價 （或行業指數） 的漲跌幅相對同期的滬深 300 指數漲跌幅為基準。 股票投資評級股票投資評級 增持 相對滬深 300 指數漲幅 15%以上 謹慎增持 相對滬深 300 指數漲幅介于 5%15%之間 中性 相對滬深 300 指數漲幅介于-5%5% 減

160、持 相對滬深 300 指數下跌 5%以上 2.2.投資建議的評級標準投資建議的評級標準 報告發布日后的 12 個月內的公司股價（或行業指數） 的漲跌幅相對同期的滬深300 指數的漲跌幅。 行業投資評級行業投資評級 增持 明顯強于滬深 300 指數 中性 基本與滬深 300 指數持平 減持 明顯弱于滬深 300 指數 國泰君安證券研究國泰君安證券研究所所 上海上海 深圳深圳 北京北京 地址 上海市靜安區新閘路 669 號博華廣場20 層 深圳市福田區益田路 6009 號新世界商務中心 34 層 北京市西城區金融大街甲 9 號 金融街中心南樓 18 層 郵編 200041 518026 100032 電話 （021）38676666 （0755）23976888 （010）83939888 E-mail：