就在中國鋰電志得意滿之時(shí)，釩電象一頭公牛沖進(jìn)了我國瓷器店。
剛剛過去的9月，對(duì)中國儲(chǔ)能市場發(fā)展來說可以或許沒有意義進(jìn)行重大。9月29日，由中國社會(huì)科學(xué)院大連化學(xué)學(xué)習(xí)物理技術(shù)研究所等團(tuán)隊(duì)合作共同積極參與的百兆瓦級(jí)大連液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站進(jìn)入并網(wǎng)調(diào)試最后一個(gè)階段，預(yù)計(jì)10月中旬正式工作投入資金使用。該電站是國家首個(gè)100MW級(jí)大型電化學(xué)儲(chǔ)能國家經(jīng)濟(jì)示范工程項(xiàng)目，也是我國迄今為止全球功率最大、容量達(dá)到最大的液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站。
同年9月，湖南宏平100 MW/400 MWh長期全釩液流儲(chǔ)能電站項(xiàng)目簽約，總投資6.8億元。 預(yù)計(jì)2023年6月底完成滿負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行，新疆察布察爾縣境內(nèi)首座GWh級(jí)全釩液流儲(chǔ)能電站將開工建設(shè)。 該項(xiàng)目計(jì)劃于2023年底完成并網(wǎng)，收集CNEN首個(gè)GWh級(jí)全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。
簡而言之，過去一個(gè)月，中國的釩電力市場迎來了集中爆發(fā)。
敏感的資本市場長期處于風(fēng)口浪尖。 兩個(gè)月前，釩電池極板突然發(fā)生變化，并迅速引領(lǐng)市場。 從7月到7月21日，釩電池概念指數(shù)收于1924.42點(diǎn)，上漲了35%。 領(lǐng)先釩鈦股16個(gè)交易日股價(jià)上漲一倍，攀鋼釩鈦15個(gè)交易日上漲至96%，振華股一個(gè)多月時(shí)間股價(jià)幾乎翻了一番。
不過，經(jīng)過進(jìn)行一輪市場大漲導(dǎo)致之后，釩電板塊的個(gè)股信息大多企業(yè)進(jìn)入到了大幅回調(diào)階段。目前，釩電概念的26只股票中，還保持不斷上升發(fā)展通道的僅有ST海越、銀龍股份。那么，這一輪大規(guī)模釩電投資會(huì)成為釩電板塊公司個(gè)股的轉(zhuǎn)機(jī)嗎？
誰能替代鋰電？
這個(gè)問題確實(shí)很難回答，但釩電將成為新能源市場的新寵并非毫無根據(jù)。
不久前，國家能源局(NEA)于6月29日發(fā)布了《電力生產(chǎn)事故預(yù)防二十五條關(guān)鍵要求(2022年版)》(征求意見稿) ，明確規(guī)定中大型電化學(xué)儲(chǔ)能電廠不得使用三元鋰電池、鈉硫電池，不得逐步使用動(dòng)力電池。
這意味著三元鋰等電池將被排除在大規(guī)模儲(chǔ)能之外。
稍微進(jìn)行普及教育一下生活常識(shí)，三元材料鋰電池提供能量分布密度是磷酸鐵鋰電池作為能量信息密度的1.7倍，在低溫環(huán)境狀態(tài)下，磷酸鐵鋰電池充放電的下限值為-20℃，而三元鋰電池的下限值為-30℃。但三元材料中鎳鈷鋁18650電池可以超過180℃就會(huì)自加熱，起火后很難通過控制，而磷酸鐵鋰材料到250℃才會(huì)不斷發(fā)生反應(yīng)放熱問題現(xiàn)象。
小事故是，一家國內(nèi)電動(dòng)車制造商在回答電動(dòng)車自動(dòng)點(diǎn)火問題時(shí)，不臉紅，不跳著說自己家里的電池不會(huì)自動(dòng)點(diǎn)火。 我不知道它是從哪里來的！
鋰電池發(fā)展中存在兩個(gè)核心問題。首先是資源安全。根據(jù)公開數(shù)據(jù)，中國2021年鋰產(chǎn)量為510萬噸，占全球總量的5.6% ，150萬噸，占全球總量的6.8% 。
換句話說，中國的鋰資源還不是很豐富，新能源的命脈還不能主要控制在我們手里。目前，我國鋰原料供應(yīng)仍高度依賴國外，65%的鋰原料需要進(jìn)口。后果已經(jīng)開始顯現(xiàn)——在過去的一年多時(shí)間里，碳酸鋰的價(jià)格暴漲了10倍，處于價(jià)值鏈中下游的企業(yè)，比如汽車廠商，都在為上游的礦主打工，承受著巨大的成本壓力。
除此影響之外，鋰電池的安全管理問題也日益發(fā)展凸顯。據(jù)不完全信息統(tǒng)計(jì)，2011年至2021年的10年間，全球經(jīng)濟(jì)至少可以發(fā)生34起儲(chǔ)能電站設(shè)備起火引起爆炸導(dǎo)致事故。其中，日本1起、美國2起、比利時(shí)1起、中國4起、韓國26起。
其中，32起事故均與鋰電池有關(guān)，26起為使用三元鋰離子的儲(chǔ)能電池，2起為磷酸鐵鋰電池，4起為未披露細(xì)節(jié)的鋰電池。 另外，鈉硫電池事故1起，鉛酸電池事故1起。
由于近年來光伏和風(fēng)力發(fā)電的迅速發(fā)展，這些能源實(shí)際上對(duì)發(fā)電廠并不友好。除了一般的核電和火電外，其他電力來源，如水電、光伏、風(fēng)電等都是“垃圾電”.由于波峰和波谷的存在，對(duì)電網(wǎng)的安全性有很大的影響。因此，迫切需要大規(guī)模儲(chǔ)能來支持新能源的發(fā)展。
這使得整個(gè)儲(chǔ)能行業(yè)迫切需要尋找替代能源，釩電池呼之欲出。
商業(yè)化的初級(jí)階段
釩電池全稱是全釩氧化技術(shù)還原液流電池。其原理是利用釩氧化物與電極進(jìn)行接觸社會(huì)發(fā)生以及電化學(xué)行為反應(yīng)，使化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。釩離子作為電解液主要含有化學(xué)能，釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以將其儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐內(nèi)，利用需要外接的泵，將電解液從儲(chǔ)罐壓入電池堆體內(nèi)，使得不同電解液平行流過工作電極材料表面并發(fā)生改變電化學(xué)免疫反應(yīng)，從而能夠完成釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電或放電。
優(yōu)勢(shì)顯而易見。 首先，我國釩資源豐富。 截至2021年底，全球釩金屬儲(chǔ)量達(dá)6300萬噸。 其中，我國釩儲(chǔ)量約950萬噸，占39%，居世界首位，產(chǎn)量占世界總量的68%。 澳大利亞、俄羅斯和南非分別占25%、21%和15%。
換句話說，供應(yīng)源我們可以完全掌握在自己手中，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能與鋰相比。
其次，幾乎100%的釩可以回收。預(yù)計(jì)釩電池充放電次數(shù)可達(dá)15000次，一個(gè)釩電池儲(chǔ)能電站可使用20年左右。一萬五千次。什么概念？等于超利用率，所以釩價(jià)不具備像鋰價(jià)那樣暴漲的基礎(chǔ)。
更加讓人激動(dòng)的是安全性。全釩液流電池的水基電解質(zhì)特性發(fā)展使得其不會(huì)影響發(fā)生燃燒和爆炸，同時(shí)提高電池的功率和容量彼此相互獨(dú)立，可以選擇通過信息添加釩電解液的容量即可以做到理論容量的擴(kuò)充，這就需要決定了其在大容量裝機(jī)規(guī)劃上依然存在安全性具有較高。這恰恰是中國現(xiàn)在使用多種新能源汽車電池的最大痛點(diǎn)。
事實(shí)上，中國早在80年代末就開始研究全釩液流電池技術(shù)。 1995年，中國工程物理研究院開發(fā)了500W、1kW的電解質(zhì)溶液制備和導(dǎo)電塑料成型專利樣機(jī)。
據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)(IEA)預(yù)測(cè)，到2050年，全球儲(chǔ)能市場將達(dá)到數(shù)萬億美元，中國儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的市場規(guī)模也將達(dá)到數(shù)萬億元。其中，根據(jù)中國“新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃”和電池產(chǎn)業(yè)最新數(shù)據(jù)，釩電池風(fēng)能儲(chǔ)能設(shè)備和城市調(diào)峰儲(chǔ)能設(shè)備的市場規(guī)模約為1.6萬億元。到2025年，如果釩電池能量輸送成本降低到2.5元/小時(shí)，市場空間可能達(dá)到404億元。
肯定有好奇的投資人會(huì)問，這么好的東西為什么現(xiàn)在才開始大力發(fā)展。事實(shí)上，任何事情都有積極和消極的一面。
釩電也有其明顯的缺點(diǎn)。核心技術(shù)問題是一個(gè)能量密度相對(duì)較低。釩電池系統(tǒng)能量密度僅為12-40Wh/kg，其釩電池的容量也僅有鋰電池的70％-75％。這就容易造成釩電池體積大，即便相同能量釩電池企業(yè)所占體積是鋰電池的3-5倍，直接影響導(dǎo)致公司運(yùn)送困難，而且已經(jīng)不適用電動(dòng)新能源汽車通過這種發(fā)展小型的工作生活場景。
但釩電池優(yōu)于鉛酸電池。 在充放電能量轉(zhuǎn)換方面，釩電池的效率比鋰電池高70%-75%，但遠(yuǎn)高于鉛酸蓄電池的45%效率。
另一個(gè)問題是巨額投資。釩電池的初始安裝成本約為鋰離子電池的兩倍以上，項(xiàng)目總投資將在3.8 -6.0元瓦時(shí)。由于初始成本較高，2小時(shí)蓄能系統(tǒng)中的釩電池經(jīng)濟(jì)性較差，而4小時(shí)蓄能系統(tǒng)中的釩電池和鋰電池經(jīng)濟(jì)性差別不大。主要原因是釩電池的單位投資成本低于鋰電池。這也意味著釩電要大力發(fā)展，必須規(guī)模化發(fā)展。
總的來說，釩電池還處于商業(yè)化初期，應(yīng)用場景有限，是新能源發(fā)展的有益補(bǔ)充。未來，隨著技術(shù)的創(chuàng)新，釩電池的能量密度和容量將得到解決，使釩電池不僅可以應(yīng)用于大型儲(chǔ)能電站，還可以應(yīng)用于電動(dòng)汽車的小規(guī)模應(yīng)用場景。也許到那時(shí)，釩電會(huì)迎來真正的井噴發(fā)展。