10月18日,華為宣布參與沙特紅海新城的一個儲能項目,該項目規模達到1300MW/h,是目前為止全球最大的儲能項目。隨著華為拿下全球最大儲能項目,儲能這一賽道再度成為資本風口。
如果說之前儲能還是概念大于實質的話,那么近期這一賽道正在加速落地。
今年7月,國家發改委、國家能源局發布《關于加快推動新型儲能發展的指導意見》,提出了堅持儲能技術多元化目標;9月份,國家能源局再次發布《新型儲能項目管理規范(暫行)》 ,進一步強調了儲能項目的安全性。
儲能項目的多樣性和安全性是國家能源局所強調的重點。
從技術角度分析,盡管目前鋰電儲能風頭正勁,但安全性不足的劣勢可能讓這一路線遭到更多新興儲能路線的沖擊。
究竟哪一種路線才是最符合國家儲能發展的呢?毫無疑問安全是首要考慮的因素,無爆炸、無火災隱患的全釩液流電池有望成為規模儲能的首選技術。
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為儲能而生的技術
1974年,在美國NASA的資助下,Thaller提出了一種新型的電化學儲能技術——液流電池。
液流電池是利用正負極電解液分開,各自循環的一種高性能蓄電池,具有容量高、使用領域廣、循環使用壽命長的特點,是一種新能源產品。
經過多年的發展,液流電池衍生出全釩液流電池、鋅溴液流電池、鐵鎳液流電池等多種路線。現階段,全釩路線最為成熟,且是我國主要推崇的路線,已經達到商業化初期階段,歐美國家受制于釩的獲取,因此走的是鋅溴路線。
全釩液流電池是一種優點與缺點同樣鮮明的電池,通過詳細對比不難發現,全釩液流電池是最適合作為儲能設備的,說其是為儲能而生也并不過分。
具體而言,全釩液流電池循環次數高,達5000-1000次,這就意味著電池壽命可能長達20年;不易燃燒,安全性好,并且能夠100%放電,而不損害電池。
同時,全釩液流電池具有模塊化功能,儲能系統的功率可以通過增減電池的數量來控制,而儲能容量則可以通過電解液的體積和濃度來調節,能夠滿足儲能端的個性化要求。
這些優勢都是其他電池路線所不具備的。
來源:頭豹研究院
當然,全釩液流電池也并非完美無瑕,由于能量密度僅為15-50Wh/kg,再加上是液流系統,因此全釩液流電池的體積遠大于其他電池,往往采用集裝箱甚至建筑的方式儲存,不易輕易搬動。同時,全釩液流電池也需要較為溫和的溫度環境,5-40°的工作溫度所能適用的場景并不多。
這些缺點影響了全釩液流電池在電動車上的應用,但卻與儲能站的需求相契合,尤其是很多大規模儲能站,需要安全穩定的儲能設備,無疑穩定,壽命較長的全釩液流電池將是首選。
其他電池方面,鉛炭電池不環保,鋰電池存在安全隱患,鋅溴液流電池又存在較強的自放電現象,鈉硫電池工作溫度過高,顯然都與儲能站的要求并不匹配。
僅從性能考慮,全釩液流電池是儲能場景的最佳選擇。
制約全釩液流電池發展的因素還是在于成本過高,尤其是儲能站可以梯次利用二手電動車動力電池的情況下,更是放大了全釩液流電池高成本的弊端。
據不完全統計,目前全釩液流電池成本大約在3-3.2元/Wh,與之對比鋰電池的平均成本可能僅為1.2-1.5元/Wh,約為全釩液流電池的40%左右。
盡管目前全釩液流電池成本較高,但對比鋰電池價格的歷史走勢,全釩液流電池大概率會隨著規模放量而成本驟降。
在鋰電池剛剛商業化興起的1991年,鋰電池成本高達7523美元/KW,但隨著鋰電池技術的不斷迭代與成熟,鋰電池的價格一路走低。
目前,全釩液流電池正處于爆發前期,2019 年裝機規模為 20MW,2020 年裝機規模達 100MW,增速很快但絕對值極低。
按市場份額計算,全釩液流電池的市場滲透率不足1%。但未來幾年,全釩液流電池有望迎來爆發,市場樂觀預計到2025年全釩液流電池儲能市場滲透率將達到20%,至2030年達到30%。
規模增長勢必帶來成本的下降,當成本不再是問題,那么全釩液流電池可能就將成為儲能市場的主流路線之一了。
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釩可能成為下一種戰略資源
如果全釩液流電池最終勝出,那么極有可能提升我國在全球新能源產業中的地位。
全釩液流電池的正極與負極用的都是金屬釩,因此釩的產出至關重要,值得高興的是,我國金屬釩資源十分充足,不存在受制于人的情況。
據USGS數據,全球已探明釩礦儲量共計2200萬噸,其中中國儲量達950萬噸,占總比重的43%;俄羅斯和南非分列二三位,分別占全球釩礦儲量的23%和16%。
由于釩是一種小金屬,應用場景并不豐富,目前全球近62%的釩由中國產出,俄羅斯和南非分別產出21%和9%。
不難看出,中國與俄羅斯是世界釩金屬的主要出產國,這就導致歐美國家在獲取釩上可能會遭遇限制,因此他們的液流電池主推的都是效果一般的鋅溴路線,而放棄了更適合儲能的全釩路線。
釩的價格主要受雙重因素印象,其一是鋼鐵需求,其二是環保要求。
在過去,釩主要被用作鋼鐵中所添加的元素,以此增加鋼鐵的強度。這就導致很長時間中,釩的價格都與鋼鐵需求密切相關。例如2018年中國提高了螺紋新國標,受此影響釩價飆升。
此外,釩的提煉主要分為石煤提釩和釩渣提釩兩種。
石煤提釩主要采取直接燃燒的方式,方法簡單,成本低廉,因此是以前釩的最主要產出方式。但顯而易見,這種方式極為不環保,所獲取的釩以犧牲環境為代價,因此已經在2017年基本被暫停,這一度引發了釩價的短期上漲。
現階段,釩的生產主要為釩渣提釩,由于環保因素,中國在2018年禁止對于釩渣的引進,這就導致行業中釩的需求進一步緊張。
如果未來全釩液流電池放量,那么可能帶動釩金屬的需求進一步趨緊,在產能有限的情況下,未來釩可能成為下一種重要的戰略資源。
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誰是“全釩時代”受益者
全釩液流電池將會帶來兩大產業機會:金屬釩的需求放量、全釩液流電池的研發。
正如前文所述,中國產出了全球62%的金屬釩,因此一旦全釩液流電池普及,那么大量的需求會使得釩的供需結構發生本質變化,當然這種供需改變會是一個長期的過程。
供需影響著價格,當金屬釩供不應求,那么釩的價格空間勢必上漲,就好像如今的硅料那樣。因此對于金屬釩提煉的產業上游來說,將會是直接的受益者。
從國內市場看,目前釩礦主要分布在四川和河北兩省份,占比分別為52%和25%。由于海外釩渣禁止引進,而石煤提釩又被禁止,這就導致目前釩的生產勢必只能依靠四川和河北兩省。
進一步聚焦,攀鋼釩鈦勢必會成為上游最大的受益者。依托全球最大釩鈦磁鐵礦,攀鋼釩鈦的釩制品產能達到 4.2 萬噸,市占率全球第一。同時,攀鋼釩鈦還具備鈦白粉 23.5 萬噸的生產能力。
產能只是一方面,更重要的是攀鋼釩鈦與大股東攀鋼集團緊密相連,買斷了其所有的釩渣制品,從源頭上保證了公司的核心競爭力。2020年釩制品營收42.4億元,占總營收的56%,是公司最核心的盈利產品。
除攀鋼釩鈦外,河北的河鋼股份也是主要受益者之一,具備年產2.2萬噸釩制品的能力,并對外銷售釩渣制品。
但河鋼股份釩產品2020年的營收卻僅為13.06億元,僅占總營收的1%左右。可見河鋼股份更多是把釩作為產業鏈的一環布局,并未寄望于此獲得太大的收益。
電池應用端方面,國網英大應屬于絕對龍頭,釩電池由其旗下子公司武漢南瑞運營,具備完整的電池設計、材料研制、系統集成能力,已經成功研發出釩電池電堆和 250kW/500kWh 儲能系統。除國網英大外,上海電氣也在布局釩電池,并已推出兆瓦級全釩液流電池。
非上市公司方面,北京普能收購了全球釩電池鼻祖VRB Power Systems,擁有其全套專利技術,已經在全球各地開始布局儲能項目,是全球化做的最好的公司;大連融科背靠大化所,是國內的技術先驅。
從技術角度考量,全釩液流電池已經具備了成為儲能主流技術的前景,但成本與規模的奇點何時出現,是制約這個路線最終有多大突破的關鍵。