隨著新能源產業快速發展，儲能成為又一高景氣賽道。
其中，釩電池儲能在政策驅動和技術不斷成熟的加持下，市場滲透率有望進一步提升。據不完全統計，截至2023年5月第三周，國內已簽約釩液流儲能項目10個，合計裝機功率達2.9GW，是2022年已投運釩電池儲能裝機規模的近15倍。
專注于開發、生產新型儲能產品的北京星辰新能科技有限公司首席科學家、中南大學化工學院教授劉素琴認為，釩電池具備高安全性，非常適合應用于大規模儲能，目前釩電池儲能市場已處在爆發前夜。而據國際調研機構Guidehouse Insights 預計，到2031年釩液流電池全球容量將超30GWh，相較于目前容量來說，市場空間廣闊。
據悉，釩電池降本路徑清晰，國內廠商仍在通過提升關鍵材料性能與國產化等多種路徑降本增效。
釩電池產業化條件已成熟
從理論角度出發，釩電池循環壽命較長、安全性較高，并且在全生命周期成本優勢顯著；從實際應用來看，劉素琴認為，目前應該沒有能夠阻止釩電池產業化的實質性問題存在，通過長期的實踐與技術迭代，釩電池已成為當前產業化最成熟、可靠程度最高的技術路線之一。。
對于釩電池能量密度僅12～40Wh/kg且一度被認為“無法通過技術手段彌補”的短板，劉素琴表示，事實并非如此。“釩電池能量密度主要由電解液的濃度決定。以常規的硫酸溶液為例，其飽和溶解度（即釩離子濃度）約1mol/L，但是通過一些添加，可以將以硫酸為主、甚至全硫酸的溶液做到至少2mol/L。同時，也可以做一些溶劑保持硫酸溶液的電化學活性。有文獻報道可制備出8mol/L的全釩液流電池電解液，即能量密度可達100Wh/kg，但是充放電性能還未得到印證。”劉素琴表示。
據悉，大連博融是國內第一家大規模生產釩電解液的企業，已擁有年產1GWh的釩電解液生產線，其釩濃度可達1.5-2.0 mol/L；星辰新能的電解液釩濃度測試數據已達2.8 mol/L。
從終端市場來看，釩電池儲能可以涵蓋發電側、電網側、用電側。
“釩電池在這三大領域中的規模大小略有不同。比如發電側根據太陽能和風能的分布情況儲能規模可大可小；電網側涉及到智能電網，規模相對來說更大；用電側則根據用戶規模的大小而定。”劉素琴稱。
聯儲證券統計顯示，2022年國內已投運的釩電池新型儲能項目裝機規模為0.2GW。截至2023年5月第三周，國內已招標釩液流電池系統項目6個，合計招標功率超過44MW，參與投資的企業多為上海電氣（601727.SH）、華潤電力（00836.HK）、國家電投等國企。
星辰新能董秘許曉晨表示，現階段而言，電化學儲能中鋰電還是占據市場主導地位，釩電池主要通過降本、技術的提升取得一些特殊場景的市場份額。“液流電池技術在大規模長時儲能以及一些對安全性要求較高的應用場景中比較有優勢。”
電解液和電堆，釩電池多路徑降本
電解液和電堆是釩電池成本的重要組成部分，分別占總成本的41%、37%。
其中，電解液是釩電池的關鍵材料，可通過提高效率和租賃等方式降本。
現有釩電解液主要通過V2O5（五氧化二釩）與稀硫酸混合電解獲得。“提升電解液的利用率實際上就是在充放電的電壓范圍內提升它的活性，可以通過在電解液中添加一些添加劑，以及在電極表面增加一些催化劑等多種方法結合的形式。”劉素琴稱，電解液利用率的提升，可有效減少電解液、特別是V2O5的用量，進而實現降本的目標。
《全釩液流電池的技術進展、不同儲能時長系統的價格分析及展望》中顯示，如果電解液的利用率為70%，實際上儲存1kWh的電能大約需要 8kg的 V2O5；若把電解液的利用率提高到 80%，實際上儲存1kWh的電能，大約僅需要 7kg的 V2O5。
從租賃降本路徑來看，許曉晨表示，釩電池電解液的天然屬性特別適合做租賃。“首先，電解液液罐體積較大，不容易來回挪動，存儲相對固定，結合物聯網技術可對租賃物跟蹤監控；其次，在釩電池的生命周期時間尺度上，釩價是相對穩定可控的。租賃模式可以大幅減少業主和客戶的初裝成本，使客戶對技術方案的選擇更多集中在應用場景的適配性，而非單純的初始建設成本。”
據大連博融旗下大連融科儲能技術發展有限公司副總經理、安徽海螺融華儲能科技有限公司副總經理鄒毅在第十一屆儲能國際峰會暨展覽會上介紹，其釩電池電解液租賃模式已在“樅陽海螺水泥6MW36MWh項目”中首次應用。
據悉，早在2020年9月，英國全釩液流電池供應商Invinity和美國礦產開發與釩生產商Bushveld公司合作創立的VERL(Vanadium Electrolyte Rental Limited)公司便與Pivot Power簽訂合同，會為其提供十年的電解液租賃。
鄒毅介紹，使用電解液租賃模式后，相當于電解液初始投入成本絕大部分被免去，初始投入約是購買模式的一半。未來電解液租賃模式將成為推動釩電池儲能商業應用的重要模式。
許曉晨稱，從出租方的角度考慮，電解液租賃業務若要持續開展、且各方均能從中獲益，還需要滿足以下幾個條件。一是電解液出租企業要對釩資源有一定的掌控力，能夠持續保障電解液的原材料來源；二是需要有一定的資金體量在背后做支持，能夠滿足持續采購電解液的資金需求。當然，通過一些金融工具，可以優化業務的現金流，比如租賃出去的電解液會形成應收賬，公司可以通過ABS（AssetBackedSecuritization，即資產證券化）或類似REITs基金等方式將應收賬款做成證券化處理，從而減少前端的資金壓力。
電堆環節中，質子交換膜自主可控性不斷增強，且國內產品價格較國外相比有明顯下降。
其中，江蘇科潤的Nepem-11系列使用全新流延法工藝制造，在流延過程中添加阻釩性能好的新型氟樹脂混合配方。釩滲透率減少80%、彈性模量（420MPa）高于Nafion、斷裂伸長率（120%）較小、電導率（0.1S/cm）優于行業主流產品——科慕的Nafion全氟磺酸樹脂交換膜，機械強度和含水率相差無幾。
東岳集團（0189.HK）子公司東岳未來氫能是國內少數實現全氟質子交換膜全產業鏈量產技術突破，并擁有大規模供應能力的企業。東岳未來氫能 150 萬平米質子交換膜生產線一期工程已于 2020 年 11 月正式投產。
大連物化所成功制備出空隙率高、孔徑分布均勻、貫通性好的多孔離子傳導膜，利用該膜組裝的單電池，在80mA/cm2充放電條件下，能量效率超過90%。
價格方面，許曉晨表示，此前Nafion的采購價格曾高達10000元/平方米，現在降到5000元/平方米以下，甚至會更低；國產化全氟磺酸質子交換膜的采購基本上能降到約1000元/平方米，量大的話每平方米還可以降到1000元以下。
除江蘇科潤、大連物化所外，國內億華通-U（688339.SH）旗下的上海神力、國潤儲能等都自主創新開發了更低成本的質子交換膜。
(關鍵字：新能源 儲能 釩電池 釩電池儲能 五氧化二釩)
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