新型储能电池——全钒液流储能电池（一）

第一次关注到全钒液流储能电池是去年做储能股票的时候，当时对这项新技术也是比较好奇，本着做产业发展研究的目的，就顺着挖了下去，发现全球做这个项目最牛逼的公司——大连融科储能，就在自己的家乡。之后翻朋友圈，发现有个大学学姐也入职了该公司，因此我一直对这个产业持续保持着关注，收集了不少资料。今日尾盘，不少该行业相关公司异动，借此机会，周五晚加更一篇，给大家详细分享并梳理一下全钒液流储能电池的产业发展以及投资机会。

液流储能是电化学储能的一种

它的概念是由L. H. Thaller[美国国家航空航天局（NASA）Lewis研究中心]于1974年提出的。液流电池储能技术是利用正、负极储能活性物质价态的变化来实现电能的储存和释放。液流电池的种类很多，实现了产业化应用公认具有最好前景的是无机电解质的全钒液流电池液流电池，近年来该类电池已成为国际上基础研究和工程应用开发的热点。

a.全钒液流电池工作原理

1.全钒液流电池利用钒多种价态可形成相邻价态的电对的特点组成电池

2.具有不同价态的钒离子溶液分别作为正极和负极的活性物质，分别储存在各自的电解液储罐中，在充放电的过程中，负极需要密封，防止氧化。

3.在对电池进行充、方电时，电解液通过泵的作用，由外部贮液罐分别循环流经电池的正极室和负极室，并在电池表面发生氧化和还原反应，从而实现对电池的充放电。

                                    全钒液流电池工作原理示意图

b.全钒液流电池构成

 

全钒液流电池主要由电堆、电解液循环系统、电池管理系统以及辅助系统等部分组成。其中，电堆由电极、离子膜、双极板、电极框等组成。

c.全钒液流电池的应用场景

随着可再生能源渗透率的进一步提升，储能工作位置将由峰荷向腰荷位置延伸，配置时长将逐步向4小时及以上中长时间尺度延长，对储能容量规模的扩大和能量规模的增加是必然趋势。在去年的苏格兰格拉斯哥举行的COP26气候谈判上，成立了全球长时储能理事会，这反应了长时储能在全球能源系统脱碳中的重要作用，其目标是到2040年全球范围内部署85-140太瓦时的长时储能。

全钒液流电池的功率和容量是解耦的，可扩展性好，随着储能时长的增加，仅增加电解液成本，而电解液又是可以永续循环使用的，在价值上保值甚至增值的物质，成为长时储能领域的重要选择。

d.全钒液流电池的优点和缺点

全钒液流电池的优点比较突出。首先，它本质安全，水基体系，无起火、爆炸风险；其次，超长寿命：日历寿命20余年，充放电循环20000次以上，与风电场、光伏电场同期；第三，电池的上游资源丰富：中国钒储量和产量居世界首位，且钒电解液可无限循环使用；再者，环境友好，主要体现在电池材料回收、处理非常简单，生命周期内无环境负担。

缺点：初始投资偏高，能量效率需要进一步提升

e.全钒液流电池的产业化处在的阶段以及目前在国内适用场景

全钒液流电池技术基本成熟，产业链基本建立。“十四五”是全钒液流电池成本加速下降，产业规模快速壮大，商业应用广泛展开的关键时期。

基于全钒液流电池的技术特性，其更适合于作为电力基础设施，在大规模、中长时间尺度、集中式电网储能或新能源配套储能领域有着巨大应用潜力。另外，在对安全性要求较高、峰值时间长使用频繁高、环境温度偏高的工商业用户侧储能场景（如化工园区、工商业厂房楼宇等）中，全钒液流电池更容易发挥其高安全性、深度充放电、长寿命等优势。

f.全钒液流电池的供应链，从材料到设备现都能实现国产可控吗?

全钒液流电池的供应链，从材料到设备现都能实现国产可控。先说钒原料和电解液。金属钒为全钒液流储能电池电解液的主要原料。中国是钒资源储量居世界首位，约占全球总储量的43%（根据美国地址勘探局2020年最新数据计算），产量约占全球年产量的50%，具有得天独厚的资源优势，所以我国具有发展全钒液流电池的自主可控的资源优势。加之全钒液流电池系统的电解液在使用过程中不会损耗，可循环使用，因此全钒液流电池产业可以做到内生循环，是一种资源友好型的技术。

同时，离子膜、双极板、电极等核心材料都已实现国产化、批量化生产，并且相比国外材料具有比较明显的成本优势，完全自主可控。在一定程度上全钒液流电池与氢燃料电池的材料端产业链共享。

g.全钒液流电池目前成本以及降本趋势

目前全钒液流电池的初投成本偏高，大约在2.5-3.5元 /Wh（储能时长4小时）之间，大连融科计划将在“十四五”末，降到1.7-2元/Wh。降本主要通过提升电堆性能提升、电解液利用率提高以及产业规模的扩大。届时，综合考虑全钒液流电池超长寿命以及电解液（占成本50%以上）循环利用特性，其竞争优势将凸显出来。 

c-g节选于大连融科储能的专访，附原文链接

专访大连融科总经理王晓丽

h.“十四五”新型储能发展实施方案中，全钒液流电池作为重点提及发展方向

钒电池＆钙钛矿电池——电池真正的未来（附股）

一、钒电池：

1、介绍：

全钒氧化还原液流电池是一种蓄电池，利用钒离子在不同氧化态下的不同化学势能保存能量。

目前几种主流的储能方式中，压缩空气储能、抽水储能，虽然技术成熟，但是灵活性很差，难以适应真正的需求。而锂离子电池是功率型储能，在风光限电严重的地区，功率性储存的优势就不如钒液流电池的长时容量型储能技术了。

所以，在风光大幅度发展的情况下，具有充放电效率高、容量可以随着贮液罐的增加而提高、电解液可以循环使用等优点的钒电池应运发展。

2、优缺点：

1）安全：液流电池作为水系电池更加安全。

2）成本：目前成本高于传统锂离子电池，但钒液流电池天然具有长时储能优势，综合成本后续降本空间较大，14年的价格远远高于现在，主要原因是从业的企业少。

3）寿命：钒液流电池在质量合格条件下25~30年，几乎无运维成本。

4）效率：锂离子电池可＞90%，液流电池约为80%左右。

3、钒电池概念股：

1）安宁股份：全钒液流电池概念股龙头，国内钛精矿行业龙头。

2）攀钢钒钛：全钒液流电池概念股龙头，国内最大的钒制品生产企业。

3）河钢股份：国内第二大钒产品生产企业

4）上海电气：已推出兆瓦级全钒液流电池系统。

5）国网英大：全钒液流电池储能处于商业化运行前期。

6）西子洁能：参股了全钒液流电池企业德海艾科。

7）易成新能：下属子公司开封炭素研发的石墨双极板可以用在铁铬液流电池上。

8）电投能源：所属鸿骏铝电公司1MW铁铬液流项目正在建设中，预计年末可投入使用。

9）振华股份：已开始规划并探索铬系新材料在铁铬液流电池的电解液及负极材料中的应用。

10）永泰能源：转型方向聚焦全钒液流电池。

11）利元亨：目前已有液流电池储能相关设备的研发订单和专利储备。

二、钙钛矿电池：

1、介绍：

钙钛矿太阳能电池，是采用具有钙钛矿晶体结构的有机无机杂化的金属卤化物半导体作为吸光层材料的电池，多用作太阳能电池，属于第三代太阳能电池，具有高效率、低成本、高柔性等优势。

《“十四五”可再生能源发展规划》提出要掌握钙钛矿等新一代高效低成本光伏电池制备及产业化生产技术。钙钛矿电池具有极高的光电转换效率上限，具备大规模商业化应用潜力。

2、优缺点：

1）光电转换效率高：新式钙钛光伏电池的单层理论效率可达33%，钙钛矿叠层电池转换效率可达43%。

2）产业链大幅缩短，制造效率显著提升：钙钛矿电池生产过程从玻璃、胶膜、靶材、化工原料进入到组件成型，总共只需45分钟，而晶硅电池组件完工大概需要三天时间。

3）单GW投资额大幅下降，原材料用量小且易获得。从产能投资来看，以1GW产能投资来对比，晶硅大约9亿投资规模，而钙钛矿约为5亿元左右，是晶硅的一半。钙钛矿组件中，钙钛矿层厚度大概是0.3微米，原材料用量小，且不存在稀缺性。

4）缺点：钙钛矿太阳能电池在效率和成本方面都优于晶硅电池，但其主要缺点是寿命短(稳定性差)。不稳定的原因主要有吸湿性、热不稳定性、离子迁移等，以及外部因素如紫外线、光照等。

5）目前 PSCs 大面积模块的效率仍远低于小面积，是制约产业化的另一难题；高质量均匀大面积薄膜的制备方法有待突破；含铅钙钛矿存在环境污染风险，也是产业化待解决的问题。

3、钙钛矿电池概念股：

1）捷佳伟创：用于钙钛矿太阳能电池生产的关键量产设备“立式反应式等离子体镀膜设备” (RPD)已通过公司厂内验收，将发运给客户投入生产。

2）京山轻机：子公司钙钛矿电池装备团簇型多腔式蒸镀设备已经量产，并成功应用于多个客户端;子公司绑定协鑫纳米(国内最早进行钙钛矿产业化的团队)

3）杭萧钢构：子公司合特光电计划2022年底投产首条晶硅薄膜+钙钛矿叠层电池中试线，目标转化效率为28%以上。

4）杰普特：公司研发的钙钛矿膜切设备主要用于钙钛矿薄膜切割，运用优化的超短脉冲激光工艺，通过高精度视觉定位、运动控制及光束整形技术，有效降低了钙钛矿薄膜电池死区宽度，使得钙钛矿太阳能电池生产效率及效果进一步提升。

5）金风科技：2019年公司投资了Oxford PV的D轮融资，Oxford PV的钙钛矿技术欧洲领先。

6）西子洁能：21年12月23日，公司表示参投(10%)的杭州众能光电，在钙钛矿装备制造方面目前处于国内第一，国际领先地位。

7）拓日新能：钙钛矿项目正处于设备试验测试阶段。目前主要方向为杂化钙钛矿光电探测器，是与北大共同研发推进。

 

8）东方日升：6月8日，公司表示有一只团队主攻钙钛矿技术的研究，目前研究成果处于保密阶段。

 

有关钒电池和钙钛矿的概念股已经整理如上，资料收集不易，建议保存收藏！