儲(chǔ)能行業(yè)專題研究系列四：釩液流電池兼具安全與靈活的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)未來(lái)前景可期

內(nèi)容目錄儲(chǔ)能市場(chǎng)高速增長(zhǎng)，新型儲(chǔ)能蓬勃發(fā)展 5新型儲(chǔ)能方式介紹 5政策+經(jīng)濟(jì)性雙輪驅(qū)動(dòng)，儲(chǔ)能迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng) 5釩電池兼具靈活與安全，是儲(chǔ)能的可靠手段 10釩電池基本結(jié)構(gòu)與特性 10釩電池高安全、長(zhǎng)壽命、靈活性高，是長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的有效方式 12政策持續(xù)加碼，釩電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速 142026年液流電池新增裝機(jī)量有望達(dá)到19.6GWh 15產(chǎn)業(yè)鏈：電堆與電解液是核心組成部分 17釩資源：國(guó)內(nèi)儲(chǔ)量豐富，釩產(chǎn)能充足 17離子膜：自主研發(fā)正當(dāng)時(shí) 19電極：碳素類材料為主流路線，國(guó)內(nèi)企業(yè)配套能力強(qiáng) 21雙極板：電堆重要結(jié)構(gòu)件 22電堆：釩電池核心功率單元 23電解液：核心能源單元，殘值高回收價(jià)值大 24釩電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)梳理 27圖表目錄圖儲(chǔ)能技術(shù)分類 5圖全球新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（GW） 6圖全球新型儲(chǔ)能新增裝機(jī)規(guī)模（GW） 6圖2022年底全球儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（GW、） 6圖2023年7月全國(guó)各地代理電價(jià)峰谷價(jià)差（元/kWh） 8圖2022年全球戶用儲(chǔ)能新增裝機(jī)分布情況 8圖德國(guó)電價(jià)指數(shù)KWK-Preis（EUR/MWh） 9圖美國(guó)主要州際交易所電力加權(quán)平均價(jià)格（USD/MWh） 9圖全釩液流電池結(jié)構(gòu)示意圖 10圖釩電池發(fā)展歷程 10圖全球液流電池累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（MW） 11圖國(guó)內(nèi)液流電池累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（MW） 11圖釩電池電堆結(jié)構(gòu)圖 11圖1MW/4MWh釩電池系統(tǒng)成本構(gòu)成 12圖釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出功率與儲(chǔ)能容量可以獨(dú)立設(shè)計(jì) 13圖不同儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)下全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)價(jià)格（元/Wh） 14圖釩電池產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D 17圖2022年全球釩資源儲(chǔ)量分布（折金屬釩，萬(wàn)噸） 17圖2022年全球釩資源產(chǎn)量分布（折金屬釩，萬(wàn)噸） 17圖國(guó)內(nèi)金屬釩主要生產(chǎn)方式 18圖2021年各家企業(yè)金屬釩產(chǎn)能（折五氧化二釩，萬(wàn)噸） 18圖2021年全球釩資源的消費(fèi)結(jié)構(gòu) 18圖2022年全球釩資源的消費(fèi)結(jié)構(gòu) 18圖五氧化二釩售價(jià)（萬(wàn)元/噸） 19圖液流電池電堆結(jié)構(gòu)圖 23圖大連200MW/800MWh儲(chǔ)能示范電站模塊化結(jié)構(gòu)示意圖 23表儲(chǔ)能電池細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域介紹 6表部分省份強(qiáng)制配儲(chǔ)政策 7表全球新型儲(chǔ)能市場(chǎng)裝機(jī)情況（GWh） 9表釩電池系統(tǒng)主要組成結(jié)構(gòu)及各組分的功能 11表幾種電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)比 12表三種長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的特性對(duì)比 13表國(guó)內(nèi)外釩液流電池相關(guān)政策 14表2023年初以來(lái)釩液流儲(chǔ)能項(xiàng)目簽約情況（截至2023年7月21日） 15表全球液流電池新增裝機(jī)規(guī)模預(yù)測(cè) 16表不同五氧化二釩價(jià)格對(duì)應(yīng)的電解液成本測(cè)算 19表離子膜的性能要求 19表釩電池離子膜的分類 20表國(guó)內(nèi)外部分企業(yè)全氟磺酸膜性能對(duì)比 20表國(guó)內(nèi)部分全氟磺酸膜生產(chǎn)企業(yè)情況 21表不同釩電池電極材料對(duì)比 21表部分國(guó)內(nèi)電極材料生產(chǎn)企業(yè)情況 22表雙極板材料對(duì)比 22表部分國(guó)內(nèi)企業(yè)雙極板布局情況 23表部分國(guó)內(nèi)企業(yè)釩電池電堆布局情況 24表不同支撐電解質(zhì)的釩電池性能對(duì)比 25表不同儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)釩電池實(shí)際投資成本情況 25表部分釩電池電解液企業(yè)情況 26表釩電池產(chǎn)業(yè)鏈部分公司情況梳理 27儲(chǔ)能市場(chǎng)高速增長(zhǎng)，新型儲(chǔ)能蓬勃發(fā)展新型儲(chǔ)能方式介紹新型儲(chǔ)能具有選址靈活、響應(yīng)快速等優(yōu)勢(shì)。按照存儲(chǔ)介質(zhì)的不同，儲(chǔ)能技術(shù)可劃圖1：儲(chǔ)能技術(shù)分類資料來(lái)源：派能科技招股說(shuō)明書，謝小榮等.新型電力系統(tǒng)中儲(chǔ)能應(yīng)用功能的綜述與展望[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)（2023），政策+經(jīng)濟(jì)性雙輪驅(qū)動(dòng)，儲(chǔ)能迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)CNESA數(shù)據(jù)，2022年全球新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)量達(dá)到45.8GW，同比增長(zhǎng)超80新增新型儲(chǔ)能裝機(jī)量為20.4GW，同比增長(zhǎng)超99。截止2022年末，全球新型儲(chǔ)能項(xiàng)目中94為鋰離子電池儲(chǔ)能項(xiàng)目、0.6為液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景不同，儲(chǔ)能可以分為電源側(cè)儲(chǔ)能、電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能、用戶側(cè)儲(chǔ)能等。根CESA/電源側(cè)輔助服務(wù)/電網(wǎng)側(cè)/分布式及微網(wǎng)/用戶側(cè)等場(chǎng)景裝機(jī)規(guī)模占比分別為30.9/32.1/26.6/4.2/6.2。圖全球新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（GW） 圖全球新型儲(chǔ)能新增裝機(jī)規(guī)模（GW） 資料來(lái)源：CNESA， 資料來(lái)源：CESA，圖年底全球儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（GW、）資料來(lái)源：CNESA，；注：鈉系電池主要為鈉硫電池表1：儲(chǔ)能電池細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域介紹領(lǐng)域 系統(tǒng)帶電量 作用 主流電池產(chǎn)品領(lǐng)域 系統(tǒng)帶電量 作用 主流電池產(chǎn)品電源側(cè)

發(fā)電\MWhMWh工商業(yè)儲(chǔ)能:0.2-10MWh

調(diào)峰調(diào)頻、可再生能源并網(wǎng)、輔助動(dòng)100/200/280Ah態(tài)運(yùn)行等電電側(cè) 100KWh以下 緊備電 20/50Ah/100Ah用戶側(cè) 0.5-20KWh 峰谷價(jià)差套利、電力自發(fā)自用等 50/100Ah資料來(lái)源：高工鋰電，表前儲(chǔ)能（電源側(cè)儲(chǔ)能（含輔助服務(wù)）+電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能）：政策引領(lǐng)行業(yè)快速發(fā)展根CNESA20227.3GW/15.9GWh，同比+200/+280；其中新增表前儲(chǔ)能裝機(jī)占比超92。儲(chǔ)能配置優(yōu)化新能源發(fā)電靈活性，強(qiáng)制配儲(chǔ)政策加快國(guó)內(nèi)表前儲(chǔ)能發(fā)展。從電源側(cè)來(lái)看，配置儲(chǔ)能能夠有效減少?gòu)U光廢風(fēng)率、平滑輸出功率曲線，提高新能源項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益；從電網(wǎng)側(cè)來(lái)看，儲(chǔ)能產(chǎn)品能夠有效參與電力市場(chǎng)輔助服務(wù)（包括調(diào)頻調(diào)峰、無(wú)功調(diào)節(jié)等）。20212021815的掛鉤比（時(shí)長(zhǎng)4小時(shí)以上配建調(diào)峰能力按照20以上掛鉤比例進(jìn)行配建的優(yōu)先并網(wǎng)，國(guó)家強(qiáng)制配儲(chǔ)政策正式推出。隨后各地方政府分別推出相應(yīng)配儲(chǔ)政策，國(guó)內(nèi)表前儲(chǔ)能市場(chǎng)進(jìn)入快速發(fā)展期。省份強(qiáng)制配儲(chǔ)要求主要內(nèi)容陜西省份強(qiáng)制配儲(chǔ)要求主要內(nèi)容陜西2h新集中光伏電項(xiàng)，陜、關(guān)地區(qū)延安按照10配；榆市按照20配儲(chǔ)河南~20I1015山東、2h、長(zhǎng)為2h風(fēng)、光項(xiàng)目配10、2h儲(chǔ)能貴州2021年增光項(xiàng)目,在納受區(qū)域配10儲(chǔ)能寧夏、2h新源項(xiàng)儲(chǔ)能置比不低于10、續(xù)儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)2小以上福建20213010廣西 、2h 光伏配比例15、長(zhǎng)為2h；風(fēng)配比例20、長(zhǎng)為2h冀電網(wǎng)城圍、豐兩縣上地所有電、伏發(fā)項(xiàng)目照20、4小，其區(qū)域按河北 ~20、4h

照154小配置能裝河南網(wǎng)域所光伏電項(xiàng)按照104小配置能裝(或、2小)配儲(chǔ)能置。安徽 、1h 儲(chǔ)電站置比不低于10、續(xù)儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)1小時(shí)內(nèi)古 、4h 新負(fù)荷配置新能項(xiàng)目建儲(chǔ)比例低于能源置規(guī)的15（4?。└拭C 5+、2h 河西5市置10以、2h儲(chǔ)；其地區(qū)置5以、2h配儲(chǔ)能施海南 每申報(bào)伏平上網(wǎng)目規(guī)不得過(guò)10萬(wàn)瓦，需配建設(shè)10的能裝。青海 、2h 新新能項(xiàng)目?jī)?chǔ)能量原上不于新源項(xiàng)裝機(jī)的10，能時(shí)長(zhǎng)2小以上。江西 10、1h 2021年增光發(fā)電爭(zhēng)優(yōu)的的目，自愿擇光一體的建模式配置能標(biāo)不低光伏站裝規(guī)模的10容量/1小，儲(chǔ)電站則上晚于伏電同步成。天津 ~20單超過(guò)50MW項(xiàng),光配儲(chǔ)10、電儲(chǔ)能15湖南 10、2h 光項(xiàng)目?jī)?chǔ)52h,風(fēng)項(xiàng)目?jī)?chǔ)15新項(xiàng)目建儲(chǔ)電站與主工程步投使用,存量項(xiàng)目(指2021年前取得指標(biāo)的項(xiàng)目)應(yīng)于2022年底前落實(shí)配建儲(chǔ)能容量資料來(lái)源：各省發(fā)改委、能源局官網(wǎng)，北極星儲(chǔ)能網(wǎng)，商業(yè)模式優(yōu)化，增益儲(chǔ)能項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性。在強(qiáng)配政策背景下，各地方政府紛紛提出政策補(bǔ)貼優(yōu)化儲(chǔ)能項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，共享儲(chǔ)能等商業(yè)模式的提出，通過(guò)服務(wù)多個(gè)發(fā)電項(xiàng)目的模式，減少新能源項(xiàng)目初始建設(shè)資本開支、提高資源利用效率，優(yōu)化配儲(chǔ)經(jīng)濟(jì)性。CNESA同比+39其中表前儲(chǔ)能裝機(jī)占比超90聯(lián)邦政策和地方政策對(duì)20228IRAITC1）抵免有效期延長(zhǎng)：202220332）抵免力度增加：稅收抵免由基礎(chǔ)抵免+額外抵免構(gòu)成，其中基礎(chǔ)抵免額度由過(guò)去最高的26提升至30、結(jié)合額外抵免后最高可抵免稅收的70。3）獨(dú)立儲(chǔ)能納入ITC補(bǔ)貼范圍。用戶側(cè)儲(chǔ)能：剛需+電價(jià)高企助推發(fā)展國(guó)內(nèi)峰谷價(jià)差拉動(dòng)工商業(yè)儲(chǔ)能發(fā)展。據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)，2023年70.6/KW202全年價(jià)差0.0/kh，20236180.70/kWh圖7（元/kWh）資料來(lái)源：中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟，戶儲(chǔ)市場(chǎng)高速增長(zhǎng)，美國(guó)&歐洲引領(lǐng)發(fā)展。EVTank202215.6GWh，同比+136；其中歐洲占比高達(dá)36以上。圖6：2022年全球戶用儲(chǔ)能新增裝機(jī)分布情況資料來(lái)源：EVTank，電價(jià)偏高+用電穩(wěn)定性推動(dòng)戶儲(chǔ)市場(chǎng)發(fā)展：1）災(zāi)害頻發(fā)下用電穩(wěn)定性需求推動(dòng)戶儲(chǔ)發(fā)展。美國(guó)的電力設(shè)施相對(duì)老舊且各州電網(wǎng)相對(duì)獨(dú)立，相互之間難以調(diào)度協(xié)同，在颶風(fēng)、暴風(fēng)雪等自然災(zāi)害頻發(fā)影響下，居民會(huì)遇到用電中斷等問(wèn)題。戶儲(chǔ)能夠有效保障居民用電的穩(wěn)定性。2）居民用電偏高，戶儲(chǔ)經(jīng)濟(jì)性明顯。近年來(lái)通貨膨脹影響下能源價(jià)格持續(xù)居高不下，海外居民電價(jià)高、上網(wǎng)電價(jià)低，政策給予稅收優(yōu)惠及資金補(bǔ)貼下戶儲(chǔ)具有較高經(jīng)濟(jì)性。圖德國(guó)電價(jià)指數(shù)KWK-Preis（EUR/MWh） 圖美國(guó)主要州際交易所電力加權(quán)平均價(jià)格（USD/MWh） 資料來(lái)源：EIA， 資料來(lái)源：EEX，2023133GWh，2026810GWh，2023-2026年均復(fù)合增速達(dá)到82。/歐洲/場(chǎng)景來(lái)看，表前儲(chǔ)能/工商業(yè)儲(chǔ)能/戶用儲(chǔ)能2026年新增裝機(jī)分別為548/75/187GWh。202120222023E2024E202120222023E2024E2025E2026E表前儲(chǔ)能9103271120169戶用儲(chǔ)能125101621美國(guó)工商業(yè)儲(chǔ)能001357小計(jì)11123884141197YOY162111206939表前儲(chǔ)能3410224259戶用儲(chǔ)能26153669104歐洲工商業(yè)儲(chǔ)能11481522小計(jì)5102867126185YOY1001711378947工商業(yè)儲(chǔ)能025112131表前儲(chǔ)能41441103186279小計(jì)51646115207310YOY2241891508050戶用儲(chǔ)能2410234362其他地區(qū)（日本工商業(yè)儲(chǔ)能01261015韓國(guó)、澳大利亞表前儲(chǔ)能1110183242等）小計(jì)35214785119YOY1142941208040戶用儲(chǔ)能5112970128187工商業(yè)儲(chǔ)能2412285075全球表前儲(chǔ)能172993215381548合計(jì)2344133312559810YOY932041347945、中國(guó)、資料來(lái)源：WoodMackenzie，ACP，Delta-EE，EASE，SPE，CNESA，GGII，與預(yù)測(cè)釩電池兼具靈活與安全，是儲(chǔ)能的可靠手段釩電池基本結(jié)構(gòu)與特性全釩液流電池（簡(jiǎn)稱釩電池）是以釩為活性物質(zhì)呈循環(huán)流動(dòng)液態(tài)的電池。釩電池工作原理為使用外接泵把電解液壓入電堆體內(nèi)，在機(jī)械動(dòng)力作用下電解液在不同的儲(chǔ)液罐和半電池的閉合回路中循環(huán)流動(dòng)、流過(guò)電極表面并發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，隨后雙電極板收集和傳導(dǎo)電流，從而使得儲(chǔ)存在溶液中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。圖9：全釩液流電池結(jié)構(gòu)示意圖資料來(lái)源：融科儲(chǔ)能官網(wǎng)，A.Pellegri19782022（以釩液流電池為主）累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為274.2MW，在全球新型儲(chǔ)能中占比0.6。其中中國(guó)液流電池累計(jì)裝機(jī)為157.2MW，在國(guó)內(nèi)新型儲(chǔ)能中占比1.2。圖10：釩電池發(fā)展歷程資料來(lái)源：張華民,《液流電池技術(shù)》,化學(xué)工業(yè)出版社,(2015.1)，圖全球液流電池累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（MW） 圖國(guó)內(nèi)液流電池累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（MW）資料來(lái)源：CNESA， 資料來(lái)源：CNESA，釩電池系統(tǒng)主要由功率單元、能量單元、電解液輸送系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、儲(chǔ)能逆變器等組成，其中功率單元和能量單元是核心構(gòu)件。功率單元-電堆能量單元-電解液正極為+4/5+2/3，其分別存儲(chǔ)在正負(fù)極儲(chǔ)液罐中。電解液的體積和濃度決定了釩電池的儲(chǔ)能容量。組成 主要部件 功能表4：釩電池系統(tǒng)主要組成結(jié)構(gòu)及各組分的功能組成 主要部件 功能功單元 電（包電極離子、電框、封墊雙極、發(fā)電化反應(yīng)主要所，定了池的率大小集板、流板緊固、端等）能單元 電液、液罐 存反應(yīng)需的性物釩子決了電的儲(chǔ)容量電液輸系統(tǒng)循泵、路、門等 系運(yùn)行負(fù)將電液從液罐送到堆反后再使電解液從電堆回流至儲(chǔ)液罐中電管理統(tǒng) 傳器（測(cè)溫、壓、電、電、漏等）電實(shí)各電、設(shè)儀表儲(chǔ)能準(zhǔn)單運(yùn)行態(tài)參的監(jiān)、動(dòng)門、向閥、電開關(guān) 分式控及聯(lián)保護(hù)保證統(tǒng)正運(yùn)行儲(chǔ)逆變器 電元器（IGBT、容、感、抗等、機(jī)、機(jī)將統(tǒng)儲(chǔ)的直電轉(zhuǎn)為交電箱資料來(lái)源：姜鵬等.電解液輸送系統(tǒng)對(duì)全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)性能影響.電源技術(shù)（2023），張華民,《液流電池技術(shù)》,化學(xué)工業(yè)出版社,(2015.1)，圖13：釩電池電堆結(jié)構(gòu)圖資料來(lái)源：張華民.全釩液流電池技術(shù)最新研究進(jìn)展.儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)（2013），釩電池中電解液與電堆的成本占比較高。電解液一次成本占總成本的35，其中60V5按13萬(wàn)元/噸計(jì)算的35而電堆成本中55來(lái)自于離子傳導(dǎo)膜其他裝（如管路與控制系統(tǒng)循環(huán)泵等）占總成本的30。圖14：1MW/4MWh釩電池系統(tǒng)成本構(gòu)成資料來(lái)源：張華民等.全釩液流電池技術(shù)最新研究進(jìn)展.儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)（2013），張華民.全釩液流電池的技術(shù)進(jìn)展、不同儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)系統(tǒng)的價(jià)格分析及展望.儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)（2022），釩電池高安全、長(zhǎng)壽命、靈活性高，是長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的有效方式釩電池安全穩(wěn)定，契合儲(chǔ)能電站對(duì)安全性的高要求。CNESA2022182022年，國(guó)家能源局在《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求(2022鋰離子電池內(nèi)部短路、熱失控進(jìn)而導(dǎo)致有機(jī)電解液分解、氣化、燃燒，是鋰電電站起火爆炸的主要原因。而釩電池的電解液是水溶液，具有本征安全性；同時(shí)循環(huán)流動(dòng)的工作方式還能幫助電池系統(tǒng)快速散熱，安全性高。表5：幾種電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)比安全性

安性可受，鉛需單體控，全性 好

比較好性能指標(biāo)鉛碳電池性能指標(biāo)鉛碳電池磷酸鐵鋰電池液流全釩液流電池電池鋅溴液流電池鈉硫電池功率上限十兆瓦級(jí)兆瓦級(jí)百兆瓦級(jí)百兆瓦級(jí)十兆瓦級(jí)能量密度（Wh/kg）30～60130～20015～5075～85100～250循環(huán)壽命（次））2500～5000>160002500～50002000～4500服役壽命（年）55>15>155儲(chǔ)能系統(tǒng)效率～85～90～85～80>80容量衰減后不可恢復(fù)衰減后不可恢復(fù)可在線再生可在線再生衰減后不可恢復(fù)電池一致性良好較差好好好好一般中

不可過(guò)充電；鈉、硫的滲會(huì)污染土壤和水源工溫度（℃） 充：0～45放電：-20～55

能已有較大突破充電:0～45放電:-20～55

漏存在潛在安全隱患5～40 20～50 300～350深充放能力 不深度放電適宜15～85SOC使在0～100SOC使在0～100SOC使深適宜15～85SOC使，資料來(lái)源：中能建東北院蔡世超《儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用》主題報(bào)告（2020.09），李先峰等.能源革命中的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù).中國(guó)科學(xué)院院刊（2019），釩電池安裝靈活、建設(shè)周期短、壽命長(zhǎng)，有望成為有效的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能方式。長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)4與抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能等長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)相比，釩電池不受地理和地質(zhì)條件約束、選址靈活，且項(xiàng)目建設(shè)周期短、對(duì)環(huán)境影響較小，在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域前景廣闊。表6：三種長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的特性對(duì)比項(xiàng)目抽水蓄能壓縮空氣儲(chǔ)能全釩液流電池能量轉(zhuǎn)換效率（）7020-5075響應(yīng)時(shí)間分鐘～小時(shí)分鐘～小時(shí)毫秒～秒建設(shè)周期（年）7.0～10.01.50.5適合規(guī)模100MW～10GW10MW～1GW100kW～500MW適合儲(chǔ)能時(shí)間小時(shí)級(jí)～周級(jí)5～20h3～10h壽命（年）≥30≥30≥20功率-容量靈活性無(wú)無(wú)有選址及限制受限受限不受限技術(shù)進(jìn)步空間小有大資料來(lái)源：嚴(yán)川偉.大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能與全釩液流電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展.太陽(yáng)能（2022），釩電池輸出功率由電堆決定，儲(chǔ)能容量由電解液決定，兩者互相獨(dú)立；功率可以通過(guò)增加電堆數(shù)量來(lái)提升、容量可以通過(guò)提升電解液濃度與Wh圖15：釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出功率與儲(chǔ)能容量可以獨(dú)立設(shè)計(jì)資料來(lái)源：張華民.全釩液流電池的技術(shù)進(jìn)展、不同儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)系統(tǒng)的價(jià)格分析及展望.儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)（2022），圖16：不同儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)下全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)價(jià)格（元/Wh）資料來(lái)源：張華民.全釩液流電池的技術(shù)進(jìn)展、不同儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)系統(tǒng)的價(jià)格分析及展望.儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)（2022），；注：此為2021Q3融科儲(chǔ)能系統(tǒng)數(shù)據(jù)，以V2O5價(jià)格10萬(wàn)元/噸來(lái)計(jì)算當(dāng)前釩電池商業(yè)化應(yīng)用面臨一些障礙：1）5-40℃，相對(duì)較窄；2）能量密度低，體積較大；3）初始投資額高，根據(jù)融科儲(chǔ)能數(shù)據(jù)，釩電2.17.5元/W1.-1.5元/W。政策持續(xù)加碼，釩電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速各國(guó)政府積極推出政策，支持釩電池行業(yè)發(fā)展。釩電池憑借靈活性、安全性等優(yōu)勢(shì)，在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域有望成為重要的儲(chǔ)能方式，故而獲得各國(guó)政府政策的積極支持。中國(guó)從總體規(guī)劃、實(shí)施細(xì)節(jié)、安全規(guī)范等多方面積極推出細(xì)則，加快釩電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。表7：國(guó)內(nèi)外釩液流電池相關(guān)政策政策名稱 日期 發(fā)布主體 政策要點(diǎn)政策名稱 日期 發(fā)布主體 政策要點(diǎn)《全釩液流電池儲(chǔ)能電站安全衛(wèi)士技術(shù)規(guī)則》(征求意見(jiàn)稿)

2019年3月 中國(guó)能源局 從設(shè)計(jì)、管理、運(yùn)行等方面設(shè)定詳細(xì)的安全技術(shù)規(guī)則，促進(jìn)全釩液流電池的規(guī)范化。《儲(chǔ)能大挑戰(zhàn)計(jì)劃》 2020年1月 美國(guó)能源部 加速液流電池、鈉系二次電池在內(nèi)的下一代儲(chǔ)能技術(shù)的開發(fā)、商業(yè)化和應(yīng)用?！蛾P(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》

2021年7月 中國(guó)發(fā)改委、能源局 到2025年實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能從商業(yè)化初期向規(guī)模化發(fā)展轉(zhuǎn)變到2030年，實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能全面市場(chǎng)化發(fā)展?！堕L(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能攻關(guān)計(jì)劃》 2021年7月 美國(guó)能源部 資助開發(fā)液流電池爭(zhēng)取在未來(lái)十年實(shí)現(xiàn)超過(guò)10小時(shí)時(shí)長(zhǎng)的電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能成本降低90。“十四五新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》2022年1月 中國(guó)發(fā)改委、能源局 開展液流電池關(guān)鍵核心技術(shù)、裝備和集成優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。加快液流電池重大技術(shù)創(chuàng)新示范。REPowerEU計(jì)劃 2022年5月 歐盟委員會(huì) 為部署液流電池在內(nèi)的電池儲(chǔ)能項(xiàng)目提供了稅收抵免的重要支持。《工業(yè)和信息化部等六部門關(guān)于推動(dòng)能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》

2023年1月 中國(guó)工信部等六部門 發(fā)展低成本、高能量密度、安全環(huán)保的全釩、鉻鐵、鋅溴液流電池。促進(jìn)電堆關(guān)鍵部件產(chǎn)業(yè)化。資料來(lái)源：工信部官網(wǎng)，美國(guó)能源部官網(wǎng)，歐盟委員會(huì)官網(wǎng)，中國(guó)的液流電池研究起步較早，已經(jīng)涌現(xiàn)出大連融科、北京普能等主攻釩液流電池的企業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，20237153.6GW；國(guó)8109MW。簽約時(shí)間 地點(diǎn)項(xiàng)目名稱簽約投資企業(yè)功率(MW) 容量(MWh)簽約時(shí)間 地點(diǎn)項(xiàng)目名稱簽約投資企業(yè)功率(MW) 容量(MWh)投資額（億元）2023-01-05 甘肅省西昌市 電網(wǎng)側(cè)百兆瓦級(jí)全釩液流電池儲(chǔ)能示范項(xiàng)目 上海電氣、華能集團(tuán) 100 - -2023-02-20 浙江杭州臨平 浙江大有實(shí)業(yè)0.5MW/5MWh全釩液流儲(chǔ)能項(xiàng)目 大有實(shí)業(yè)、意豐歌服飾 0.5 2.5 -2023-02-24 縣2023-02-24 縣

中核匯能杞縣100MW/200MWh獨(dú)立共享儲(chǔ)能項(xiàng)目 中核集團(tuán) 100 200 -中電建尉氏獨(dú)立共享儲(chǔ)能項(xiàng)目一期 中國(guó)電建 100 200 -2023-03-02 河北豐寧 1GW全釩液流儲(chǔ)能電池生產(chǎn)暨共享儲(chǔ)能電站項(xiàng)目 河北地礦集團(tuán)、新新釩鈦 1000 - -2023-03-21 頭區(qū)

1.2GW全釩液流電池項(xiàng)目 國(guó)家電投 1200 - 15.02023-05-10 自治縣

湖北長(zhǎng)陽(yáng)土家族自治縣龍坪鎮(zhèn)70MW/280MWh流化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目

法電優(yōu)能、國(guó)家電投 70 280 -目2023-05-10湖北省棗陽(yáng)市湖北棗陽(yáng)100MW/200MWh全釩液流儲(chǔ)能電站項(xiàng)目棗陽(yáng)新能源、華潤(rùn)電力100目2023-05-10湖北省棗陽(yáng)市湖北棗陽(yáng)100MW/200MWh全釩液流儲(chǔ)能電站項(xiàng)目棗陽(yáng)新能源、華潤(rùn)電力100200-2023-05-10湖北省棗陽(yáng)市中釩棗陽(yáng)市100MW/215MWh全釩液流混合鈦酸鋰儲(chǔ)能電站試點(diǎn)示范項(xiàng)目中釩儲(chǔ)能、睿能世紀(jì)、綠礬新能源100205-2023-06-30湖南省懷化市鶴城高新區(qū)全釩液流儲(chǔ)能項(xiàng)目普能世紀(jì)、華電新能源4.02023-07-03四川省內(nèi)江市內(nèi)江100MW/400MWh全釩液流儲(chǔ)能示范電站項(xiàng)目國(guó)家電投10040015.02023-07-04甘肅省蘭州榆中縣榆中縣300MW/1200MWh全釩液流獨(dú)立共享儲(chǔ)能電站開封時(shí)代新能源300120016.02023-07-05甘肅省慶陽(yáng)市240MW/960MWh全釩液流共享儲(chǔ)能電站項(xiàng)目寰泰集團(tuán)240960-2023-07-06四川省攀枝花市100MW/500MWh全釩液流儲(chǔ)能示范電站項(xiàng)目國(guó)家電投10050016.0合計(jì)3611

中節(jié)能、華潤(rùn)電力 100 200 -資料來(lái)源：北極星儲(chǔ)能網(wǎng)，釩電池，注：部分項(xiàng)目未披露容量和投資額等信息。2026年液流電池新增裝機(jī)量有望達(dá)到19.6GWh隨著全球能源轉(zhuǎn)型，可再生能源的滲透率提升帶動(dòng)新型儲(chǔ)能的發(fā)展，特別是可再2023入規(guī)?；l(fā)展的元年，20231.7GWh，202619.6GWh，2023-2026年均復(fù)合增速達(dá)到125。表9：全球液流電池新增裝機(jī)規(guī)模預(yù)測(cè)202120222023E2024E2025E2026E國(guó)內(nèi)新增表前與工商業(yè)儲(chǔ)能(GW)2718416789）1.21.52.03.04.05.0國(guó)內(nèi)新增液流電池儲(chǔ)能(GW)0.00.10.41.22.74.4其他國(guó)家新增表前與工商業(yè)儲(chǔ)能(GW)5821406277）0.50.20.30.40.50.6其他國(guó)家新增液流電池儲(chǔ)能(GW)0.00.00.10.20.30.5全球新增液流電池儲(chǔ)能(GW)0.10.10.41.43.04.9YoY13325322211464儲(chǔ)能小時(shí)數(shù)（h）4.04.04.04.04.04.0全球新增液流電池儲(chǔ)能(GWh)0.20.51.75.611.919.6YoY13325322211464資料來(lái)源：WoodMackenzie，ACP，Delta-EE，EASE，SPE，CNESA，GGII，與預(yù)測(cè)產(chǎn)業(yè)鏈：電堆與電解液是核心組成部分圖17：釩電池產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D資料來(lái)源：各公司官網(wǎng)，釩資源：國(guó)內(nèi)儲(chǔ)量豐富，釩產(chǎn)能充足（折金屬釩儲(chǔ)量約950萬(wàn)噸占全球釩總儲(chǔ)量的36.5位列全球第一。2022年中國(guó)金屬釩產(chǎn)量約為7萬(wàn)噸同比-0.4占全球總產(chǎn)量的70位列全球第一。國(guó)內(nèi)具有豐富的釩資源儲(chǔ)量和生產(chǎn)能力，能夠支撐下游各種應(yīng)用場(chǎng)景的持續(xù)發(fā)展。圖年全球釩資源儲(chǔ)量分布（折金屬釩，萬(wàn)噸） 圖年全球釩資源產(chǎn)量分布（折金屬釩，萬(wàn)噸）資料來(lái)源：美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）， 資料來(lái)源：美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS），前最主要的生產(chǎn)方式，約貢獻(xiàn)了國(guó)內(nèi)85-90左右的釩產(chǎn)量；2）含釩副產(chǎn)品及含釩石煤生產(chǎn)；3）直接來(lái)自于釩鈦磁鐵礦。國(guó)內(nèi)釩生產(chǎn)行業(yè)市場(chǎng)集中度相對(duì)較高。2021年國(guó)內(nèi)五氧化二釩產(chǎn)能約17.14萬(wàn)噸（9.6），其中釩鈦股份、河鋼股份、成渝釩鈦分別以4.0/2.2/2.0萬(wàn)噸的年產(chǎn)能排名前三，CR3為47.8。圖國(guó)內(nèi)金屬釩主要生產(chǎn)方式 圖年各家企業(yè)金屬釩產(chǎn)能（折五氧化二釩，萬(wàn)噸）資料來(lái)源：中商產(chǎn)業(yè)研究院，

資料來(lái)源：釩鈦股份公告、河鋼股份公告、華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，釩的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括鋼鐵、化工、鈦合金及釩電池儲(chǔ)能等，其中鋼鐵領(lǐng)域用釩占比超過(guò)80。2022年在國(guó)內(nèi)釩電池蓬勃發(fā)展，其在國(guó)內(nèi)消耗約9000噸五氧化二釩，同比+80以上在國(guó)內(nèi)釩資源消費(fèi)比例達(dá)到8.2同比+4pct我們假設(shè)2026年全球釩液19.6GWh15.7（8.8圖年全球釩資源的消費(fèi)結(jié)構(gòu) 圖年全球釩資源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)資料來(lái)源：釩鈦股份楊雄飛《中國(guó)釩市場(chǎng)供需及展望》主題報(bào)告(2023.03)，

資料來(lái)源：釩鈦股份楊雄飛《中國(guó)釩市場(chǎng)供需及展望》主題報(bào)告(2023.03)，80001/噸，那么電解液成本將增加0.08元/Wh。圖24：五氧化二釩售價(jià)（萬(wàn)元/噸）資料來(lái)源：百川盈孚，五氧化二釩價(jià)格五氧化二釩單位用量五氧化二釩成（元/Wh 硫酸成本（元/Wh） 電解液成本（元/Wh）五氧化二釩成本在總成五氧化二釩價(jià)格五氧化二釩單位用量五氧化二釩成（元/Wh 硫酸成本（元/Wh） 電解液成本（元/Wh）五氧化二釩成本在總成（萬(wàn)元/噸）（kg/kWh）本中占比980.720.71.4242.901080.80.71.553.301180.880.71.5855.701280.960.71.6657.801381.040.71.7459.801481.120.71.8261.501581.20.71.963.20資料來(lái)源：張華民.全釩液流電池的技術(shù)進(jìn)展、不同儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)系統(tǒng)的價(jià)格分析及展望.儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)（2022），與測(cè)算離子膜：自主研發(fā)正當(dāng)時(shí)離子膜是電堆的核心部件，其性能影響了釩電池的容量穩(wěn)定性與壽命。釩電池中性質(zhì) 描述表11：離子膜的性能要求性質(zhì) 描述高離導(dǎo)電性 膜要通離子轉(zhuǎn)移完成流回，高子導(dǎo)性的能最化電效率失。高離選擇性 電荷衡離具有透性能完電流路，必須止活釩離在溶中擴(kuò)、止電自放。因，理的膜該表出活物質(zhì)低滲率，減少池自電、保證高的倫效。良化穩(wěn)定性 離膜在強(qiáng)化性釩溶體系，因需要好的學(xué)穩(wěn)性來(lái)證電的循壽命。機(jī)性 膜的在結(jié)，尤是其合程。合的范內(nèi)高合程能夠提其機(jī)性能但如超過(guò)子膜大承限，則導(dǎo)致失去柔性變得斷，而失離子換能。資料來(lái)源：中科儲(chǔ)能官網(wǎng)，趙盈盈.全釩液流電池用全氟磺酸復(fù)合膜的制備與性能研究[D].中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué),2022，離子膜根據(jù)原理差異通常可以分為離子交換膜和多孔離子傳導(dǎo)膜。離子交換膜是通過(guò)離子交換基團(tuán)的選擇性傳導(dǎo)氫離子，而多孔離子傳導(dǎo)膜是利用膜孔徑實(shí)現(xiàn)氫離子的篩分和傳導(dǎo)。膜 膜 膜 膜多孔離子傳導(dǎo)膜類型離子交換膜原理 帶有負(fù)電荷的離子交換基團(tuán)通過(guò)靜電作用吸附氫離子 膜孔徑介于氫離子和釩離子之間利用孔徑篩分原理結(jié)構(gòu) 由碳氟主鏈和帶有磺酸基團(tuán)醚支鏈構(gòu)成

枝”在部分氟化物基體中

磺酸基等離子交換基團(tuán)分布在聚芳香族主鏈中

由分離層和支撐層構(gòu)成，分離層通常為聚乙烯、聚丙烯等高分子材料優(yōu)點(diǎn) 離子導(dǎo)電性好，氧化穩(wěn)定性優(yōu)異缺點(diǎn) 離子選擇性不足，釩離子滲率高，工藝復(fù)雜，成本高

成本較低 離子選擇性高材料來(lái)源廣泛且廉價(jià)穩(wěn)定性差 氧化穩(wěn)定性不導(dǎo)電性差

穩(wěn)定性好，成本低離子電導(dǎo)率較低、釩離子滲透率較高資料來(lái)源：張華民,《液流電池技術(shù)》,化學(xué)工業(yè)出版社,(2015.1)，PSVE（全氟磺?；蚁┗眩┡c四氟乙烯共聚制成全氟磺酸樹脂，樹脂熔融擠出或流延之后即可得到全氟磺酸膜。全氟磺酸膜憑借其良好的導(dǎo)電性以及出色的穩(wěn)定性，成為目前在釩電池產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用最廣泛的離子膜。全氟磺酸膜行業(yè)的核心壁壘在于：1）PSVE（全氟磺?；蚁┗眩┲苽浞矗ㄋ姆蚁┮妆跴SVE據(jù)工電計(jì)201年國(guó)流池產(chǎn)占比為23.進(jìn)膜比為76.。而科慕（原杜邦）的Nafion膜在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額高達(dá)75。表13：國(guó)內(nèi)外部分企業(yè)全氟磺酸膜性能對(duì)比指標(biāo)美國(guó)科慕Nafion-212蘇州科潤(rùn)N-21厚度（μm）50.851厚度一致性（μm）±2±2克重（g/cm2)100102拉伸強(qiáng)度(MPa)橫縱向≥32橫縱向≥30電導(dǎo)率（S/cm）≥0.1≥0.1刺穿強(qiáng)度（gf）≥550≥650溶脹率（23℃）＜10≤4資料來(lái)源：蘇州科潤(rùn)官網(wǎng)，阿里巴巴1688網(wǎng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)加速全氟磺酸膜國(guó)產(chǎn)化，并且積極進(jìn)行其他離子膜探索。國(guó)內(nèi)企業(yè)全氟磺酸膜的性能持續(xù)提升，有望憑借性價(jià)比優(yōu)勢(shì)加速進(jìn)口替代。目前，蘇州科潤(rùn)、東岳未來(lái)氫能等在國(guó)產(chǎn)化方面進(jìn)展領(lǐng)先，億華通旗下上海神力、國(guó)潤(rùn)儲(chǔ)能等均積極加快產(chǎn)品研發(fā)與布局。而中國(guó)科學(xué)院大連化物所等也持續(xù)加快在多孔離子傳導(dǎo)膜等領(lǐng)域研究，現(xiàn)已完成電池系統(tǒng)可靠性驗(yàn)證。表14：國(guó)內(nèi)部分全氟磺酸膜生產(chǎn)企業(yè)情況企業(yè) 主營(yíng)業(yè)務(wù) 釩電池產(chǎn)品布局企業(yè) 主營(yíng)業(yè)務(wù) 釩電池產(chǎn)品布局全氟磺酸膜布局蘇州科潤(rùn)東岳未來(lái)氫能（東岳集團(tuán)）國(guó)潤(rùn)儲(chǔ)能

蘇州科潤(rùn)成立于2019年，由國(guó)家萬(wàn)人計(jì)劃專家楊大偉創(chuàng)辦，擁有近10全氟酸膜場(chǎng)占率超90。2017（ETFE，F(xiàn)4020206

公司現(xiàn)有產(chǎn)能30萬(wàn)平質(zhì)子交換1002023張至500萬(wàn)平以上。東岳未來(lái)氫能150萬(wàn)平米質(zhì)子交換膜生產(chǎn)線一期工程（50萬(wàn)平）已于2020年11月正式投產(chǎn)。公司擁有年產(chǎn)10萬(wàn)平全氟磺酸膜產(chǎn)線。資料來(lái)源：各公司官網(wǎng)，電極：碳素類材料為主流路線，國(guó)內(nèi)企業(yè)配套能力強(qiáng)與鋰離子電池不同，釩電池的電極不含活性物質(zhì)，只為活性物質(zhì)提供電化學(xué)反應(yīng)場(chǎng)所，其自身也并不參與反應(yīng)。電極通常具備電導(dǎo)率高、機(jī)械性能好、耐強(qiáng)酸腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好等性能，主要電極材料包括金屬類電極、碳素類電極等。碳素類電極碳?xì)?/碳紙較碳?xì)?石墨氈厚度更薄，可使得電堆各部件更加緊湊，更利于實(shí)現(xiàn)小型化、從而提升電池功率密度；其有望成為下一代電極材料。表15：不同釩電池電極材料對(duì)比電極類型 金屬類電極 碳素類電極(三維) 碳素類電極(二維)電極類型 金屬類電極 碳素類電極(三維) 碳素類電極(二維)材料 /鉛/鈦/鈦鉑/鈦氧鉑

碳/石氈 碳紙優(yōu)點(diǎn) 導(dǎo)率高力性能

價(jià)格低廉；電化學(xué)性能較好化學(xué)穩(wěn)定性好

導(dǎo)電性好；厚度薄(100~400um)電池重量和體積小缺點(diǎn) 成高；易成鈍膜 易化脫；厚厚(2~8mm)需面修與改性制備工藝復(fù)雜資料來(lái)源：張華民,《液流電池技術(shù)》,化學(xué)工業(yè)出版社,(2015.1)，丁玉龍等,《儲(chǔ)能技術(shù)與應(yīng)用》,化學(xué)工業(yè)出版社,(2018.7)，碳?xì)?/石墨氈生產(chǎn)企業(yè)包括江油潤(rùn)生、遼寧金谷、江蘇普向等。而碳紙由于制備工藝復(fù)雜，生產(chǎn)企業(yè)多以BallardSGLAvCarb企業(yè) 主營(yíng)業(yè)務(wù) 產(chǎn)品布局 電極材料布局表16：部分國(guó)內(nèi)電極材料生產(chǎn)企業(yè)情況企業(yè) 主營(yíng)業(yè)務(wù) 產(chǎn)品布局 電極材料布局遼寧金谷

2010PAN

電極（石墨氈）

200MW/800MWh江蘇普向公司主要產(chǎn)品有各種規(guī)格碳?xì)帧⑻祭w維布、碳纖維復(fù)合材料等。

電（碳） 品料在氧化的高環(huán)境中最活化度達(dá)到1300℃，表面可達(dá)1000～3000m/g。江油潤(rùn)生

公司主要生產(chǎn)儲(chǔ)能碳材料及高溫真空爐用熱場(chǎng)碳電極（石墨氈）材料。

2016年公司自主設(shè)計(jì)大型連續(xù)石墨化高溫爐，該條生產(chǎn)線為國(guó)內(nèi)首條儲(chǔ)能石墨氈連續(xù)化生產(chǎn)線，年處理能力200噸。資料來(lái)源：各公司官網(wǎng)，雙極板：電堆重要結(jié)構(gòu)件雙極板是釩電池電堆的重要結(jié)構(gòu)件，主要功能為隔離正負(fù)極電解液、匯集電流和支撐電極等。雙極板通常需具備高導(dǎo)電性、高機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕等性能，目前主要包含石墨雙極板、金屬雙極板、碳塑復(fù)合雙極板等技術(shù)路線。表17：雙極板材料對(duì)比雙極板類型材料優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)石墨雙極板無(wú)孔石墨板柔性石墨板導(dǎo)電性良好；耐腐蝕；化學(xué)穩(wěn)定性好導(dǎo)電性良好；耐腐蝕；加工簡(jiǎn)單；價(jià)格低廉易碎，加工難度高；價(jià)格貴致密度差；需改性使用碳塑復(fù)合雙極板導(dǎo)電碳粉與樹脂復(fù)合體加工簡(jiǎn)單；成本低；機(jī)械強(qiáng)度高電阻大金屬雙極板貴金屬（鉑、金、鈦等）導(dǎo)電性好；耐腐蝕；加工簡(jiǎn)單價(jià)格昂貴；鈦表面會(huì)形成鈍化層鉛、不銹鋼導(dǎo)電性好；加工簡(jiǎn)單；價(jià)格低廉耐腐蝕性差資料來(lái)源：張華民,《液流電池技術(shù)》,化學(xué)工業(yè)出版社,(2015.1)，丁玉龍等,《儲(chǔ)能技術(shù)與應(yīng)用》,化學(xué)工業(yè)出版社,(2018.7)，小型電堆多使用改性石墨雙極板，大功率電堆多使用碳塑復(fù)合雙極板。改性石墨雙極板導(dǎo)電性好、耐腐蝕、價(jià)格低廉且技術(shù)成熟，但是裝配時(shí)易碎，只適合用于小型電堆。碳塑雙極板電導(dǎo)率高、強(qiáng)度高，主要用于大功率電堆中。石墨雙極板的主要生產(chǎn)企業(yè)包括華熔科技、上海弘楓、開封時(shí)代等；碳塑雙極板主要生產(chǎn)企業(yè)為嘉興納科等。此外，中國(guó)科學(xué)院大連化物所也開發(fā)出新一代高導(dǎo)電、高韌性、可焊接的碳塑復(fù)合雙極板，并實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。表18：部分國(guó)內(nèi)企業(yè)雙極板布局情況企業(yè) 主營(yíng)業(yè)務(wù) 釩電池布局 釩電池雙企業(yè) 主營(yíng)業(yè)務(wù) 釩電池布局 釩電池雙板產(chǎn)能布局華熔科技

生產(chǎn)銷售光伏石墨舟/燃料電池石墨雙極板/石墨散熱膜等

800cm2，

2022300/無(wú)上弘楓 生產(chǎn)POCO石、EDM專石墨各類墨制等易新能 電片/組鋰池/鋰電負(fù)、墨電及接頭生銷售

適于各液流池電及燃電電堆 具年產(chǎn)150萬(wàn)的雙板生產(chǎn)線子公司開封炭素研發(fā)的石墨雙極板項(xiàng)目目前已經(jīng)完成中試嘉興納科

品應(yīng)用于民用及工業(yè)電熱、電磁屏蔽、燃料電池/液流電池電極。資料來(lái)源：各公司官網(wǎng)，電堆：釩電池核心功率單元電堆的數(shù)量與大小決定了釩電池的功率水平。單電池主要由離子膜、電極、密封電堆制造企業(yè)往往需要將各類耗材、電子元器件等裝配到一起，特別是大功率電堆，對(duì)于疊合裝配的技術(shù)和工藝經(jīng)驗(yàn)要求更高，行業(yè)具有較高的壁壘。圖液流電池電堆結(jié)構(gòu)圖 圖大連200MW/800MWh儲(chǔ)能示范電站模塊化結(jié)構(gòu)示意圖資料來(lái)源：張華民.全釩液流電池技術(shù)最新研究進(jìn)展.儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)（2013），

資料來(lái)源：張華民.全釩液流電池的技術(shù)進(jìn)展、不同儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)系統(tǒng)的價(jià)格分析及展望.儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)（2022），優(yōu)化電堆組裝工藝，如依托激光焊接技術(shù)將離子膜與電極框直接密封、減少密封墊使用來(lái)降低成本。目前釩電池系統(tǒng)企業(yè)多進(jìn)行電堆自產(chǎn)。釩電池系統(tǒng)主要由電堆、電解液、儲(chǔ)液罐、電池管理系統(tǒng)、逆變器等組成；電解液和電堆是核心構(gòu)件。電池管理系統(tǒng)、逆變器等產(chǎn)品多由鋰電儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈中相關(guān)企業(yè)直接提供。因此，國(guó)內(nèi)目前多數(shù)釩液流電池企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化初期，多采用電堆自產(chǎn)的方式來(lái)控制成本和優(yōu)化功率性能。目前國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的電堆生產(chǎn)企業(yè)包括融科儲(chǔ)能、北京普能、上海電氣等。表19：部分國(guó)內(nèi)企業(yè)釩電池電堆布局情況企業(yè) 主營(yíng)業(yè)務(wù) 釩電池產(chǎn)品布局 釩電池產(chǎn)能布局企業(yè) 主營(yíng)業(yè)務(wù) 釩電池產(chǎn)品布局 釩電池產(chǎn)能布局融儲(chǔ)能 從釩液電池發(fā)產(chǎn)和應(yīng)用

10kW系列電堆500kW儲(chǔ)能系統(tǒng)75kW系列電堆

目前擁有年產(chǎn)300MW電堆生產(chǎn)線和系統(tǒng)集成自動(dòng)化裝配線襄陽(yáng)基地已建成100MW釩電池產(chǎn)能，后續(xù)計(jì)劃擴(kuò)張至GW級(jí)別

及應(yīng)用

200/250/500/1000kW儲(chǔ)能系統(tǒng)2.5/5/10/25/32/50kW5/50/125/250/500kW5kW-32kW64kW

產(chǎn)能。此外，公司與河鋼釩鈦、河北建投綠能簽約共同建設(shè)年產(chǎn)300MW釩電池項(xiàng)目。1GWh20201020231GWh3GWh10W23偉得 從全釩流儲(chǔ)系統(tǒng)計(jì)、堆

投產(chǎn)。此外在四川、新疆（100MW產(chǎn)能）、甘肅等地也有基地

研發(fā)、生產(chǎn)、銷售以及服務(wù)2021南大學(xué)全面覆蓋釩電池電解從事單晶硅電池片、光伏組料的生產(chǎn)與銷售以及全釩液公司系永泰能源與海德股份從事金融業(yè)務(wù)、碳資產(chǎn)業(yè)務(wù)、電力裝備業(yè)務(wù)。電力裝備業(yè)務(wù)方面，形成了全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)商業(yè)化運(yùn)行落地能力。

100/250/500kW儲(chǔ)能系統(tǒng)55/65kW系列電堆10-100/100-350/1000/1500kW儲(chǔ)能系統(tǒng)1/5/10/25kW電堆50/125/250kW儲(chǔ)能系統(tǒng)2023332kW31.5kW電堆50/100/250kW儲(chǔ)能系統(tǒng)

布局。公司與協(xié)鑫集成、中核鈦白等均設(shè)有合資公司，從事儲(chǔ)能等項(xiàng)目開發(fā)。湖北基地設(shè)計(jì)年產(chǎn)3GW釩電池電堆及系統(tǒng)生產(chǎn)線，在2023-20251GW8300MW2023700MW規(guī)劃年產(chǎn)300MW釩液流電池電堆和儲(chǔ)能系統(tǒng)生產(chǎn)線202322GWh202361000MW300MW2024資料來(lái)源：各公司官網(wǎng)，電解液：核心能源單元，殘值高回收價(jià)值大電解液釩離子濃度決定了釩電池系統(tǒng)的能量密度。電解液是不同價(jià)態(tài)的釩離子水（正極為+4/+5+2/+31kWh5.6g的O5，但由于電解液實(shí)際利用率僅在70左右，故而實(shí)際生產(chǎn)中1kWh釩8kg的O。電解液的制備方式包括：1物理法：將高純VOO4操作簡(jiǎn)單，但是VOS4成本高、且電解液釩離子濃度較低，使得電池能量密度較差。2）化學(xué)還原法：使用還原劑將V5還原成易溶于水的VOO4或混合價(jià)態(tài)的釩離子，再溶解于酸中。該方法操作及設(shè)備簡(jiǎn)單，但是操作較復(fù)雜且容易引入雜質(zhì)元素。3）電解法：將VOS4或V5液，該方法工藝簡(jiǎn)單、且具有產(chǎn)業(yè)化可行性，但是設(shè)備復(fù)雜。目前電解法與化學(xué)還原法是主流的電解液制備方式。電解液發(fā)展趨勢(shì)：1）高濃度電解液能夠提升能量密度。2）高穩(wěn)定性電解液能夠避免電池使用中較快產(chǎn)生沉淀，提高電池效率；同時(shí)減少系統(tǒng)的熱管理負(fù)荷，降低成本。3）高活性的電解液能夠提高傳質(zhì)速度，提高電解液利用率。電解液性能改善方式主要包括：1）優(yōu)化支撐電解質(zhì)組分，通過(guò)添加鹽酸等方式提高釩離子溶解度；2）增加添加劑，優(yōu)化電解液穩(wěn)定性或提升電解液電化學(xué)活性。表20：不同支撐電解質(zhì)的釩電池性能對(duì)比硫酸鹽酸硫酸-鹽酸混酸釩離子溶解度（mol/L）1.5～1.852.5～3.0能量密度（Wh/Kg）15～50比傳統(tǒng)硫酸體系高20-工作溫區(qū)（℃）5～40-20～65-5～50資料來(lái)源：朱兆武等.全釩液流電池提高電解液濃度的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀.儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)（2022），液流儲(chǔ)能公司官網(wǎng)，電解液殘值高，可回收利用。釩電池電解液反應(yīng)過(guò)程中無(wú)明顯損耗，電解液的殘值可以做到原有的70。我們假設(shè)儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)為4h的釩電池系統(tǒng)初始建設(shè)成本為3元/W1.5元/W1.5元/W（折合6元/；1.050.075折0.3/W）4h1.875/Wh，名義初始投資成本下降38同時(shí)更高儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)的系統(tǒng)實(shí)際單Wh投資成本下降幅度更大。由此企業(yè)可以通過(guò)電解液租賃等商業(yè)模式降低初始投資成本，以此降低電池系統(tǒng)投資成本。表21：不同儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)釩電池實(shí)際投資成本情況儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)4h6h8h10h名義投資成本（元/kWh）3000250022502100其中：電解液成本（元/kWh）1500150015001500其中：其他系統(tǒng)成本（元/kWh）15001000750600其中：其他系統(tǒng)成本（元/kW）600060