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钒电池产业链研究电解液和质子交换膜有望充

发布时间:2022/12/31 15:17:38   
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(报告出品方/作者:光大证券,王招华、方驭涛)

1、全钒液流电池产业链梳理

作为全钒液流电池行业报告的第三篇,本篇报告系统梳理了全钒液流电池全产业链的发展现状及产业链上下游的公司情况,包括上游资源、中游部件制造和下游钒电池生产企业。

1.1、产业链各环节及公司梳理

全钒液流电池系统主要由电堆、电解液和其他部分组成。电解液充当正负极活性物质,主要为含钒离子的溶液;电堆充当电的反应场所,其中电堆核心零部件为电极、隔膜和双极板,还包括集流体、液流框等;其他部分包括BMS、PCS等电控系统以及泵和储存罐等。

目前产业链发展较为初期,多数环节由钒电池生产企业自行完成,主要形成了上游五氧化二钒的原料生产,中游各部件的配套和下游整装生产三大环节。主要的公司情况如下:(1)上游:上游主要为电解液原料五氧化二钒的生产,包括钒钛股份、河钢股份、川威集团、龙佰集团等。(2)中游:电解液生产企业主要有大连博融(大连融科子公司)、湖南银峰、河钢股份等。电堆目前多数由钒电池生产企业内部供应,主要包括大连融科等钒电池企业;其中,质子交换膜生产企业主要有科慕(原杜邦)、东岳集团、苏州科润等;电极生产企业包括辽宁金谷等。其他的则为电控、电子系统以及储存罐等工程物件。(3)下游:钒电池生产企业包括大连融科、北京普能、伟力得、武汉南瑞(国网英大)等。

1.2、各环节成本构成:时长越长,单位成本越低

4小时储能系统单价约元/kwh,时长越长成本越低

全钒液流电池的功率和容量相互独立,功率由电堆的规格和数量决定,容量由电解液的浓度和体积决定。当功率一定时,要增加储能容量(充放电时长),只需提高电解液体积、浓度即可,液流电池单位增加的成本低于其他系统电池。大连化物所的张华民在《全钒液流电池的技术进展、不同储能时长系统的价格分析及展望》中测算了不同储能时长的全钒液流电池储能系统价格(融科储能年第三季度兆瓦级全钒液流电池储能系统价格)。除电解液以外的电池储能系统市场价格为元/kW,五氧化二钒10万元/吨时,电解液的价格约元/kWh。当储能时长为1小时,储能系统价格为元/kwh。若储能时长为4小时,储能系统价格为元/kWh(非电解液部分系统成本由4小时分摊,储能系统价格为元/kWh,占比50%;电解液价格元/kwh,占比50%)。若储能时长升为8小时,储能系统价格为元/kwh。储能时长越长,单位成本越低。

2、产业链:电解液、膜为重要环节

2.1、电解液:成本占比约一半,年对钒需求拉动约50%

电解液是钒电池的关键材料,不同于锂离子电池,钒电池电解液直接充当电池系统的正负极。电池的正极电解液为含有四价和五价钒离子的硫酸溶液,为负极电解液为含有二价和三价钒离子的硫酸溶液。全钒液流电池的电解液是通过硫酸/盐酸和五氧化二钒混合得到高浓度的含钒溶液,再通过配方配制获得。

五氧化二钒的主要来源于钒钛磁铁矿、石煤提钒、废催化剂原料等提取方式,目前国内主流的提钒方式是从钒钛磁铁矿炼钢过程中产生的钒渣中提取五氧化二钒(年占比约87%)。从事上游钒制品生产的公司包括钒钛股份、河钢股份等。据百川盈孚,国内钒产品产能合计17.14万吨(年底),钒产品生产的前十大企业分别是钒钛股份、承德钒钛、成渝钒钛、承德建龙、四川德胜钒钛、达钢集团、五洲矿业、玉典钒业、虹京实业、宏发钒业。其中钒钛股份拥有4万吨五氧化二钒产能,河钢股份旗下的承德钒钛拥有钒产品折2.2万吨产能。

同时,部分上游五氧化二钒的生产企业已经开始介入到电解液的生产当中,如钒钛股份与大连博融的合作,河钢股份与北京普能合作等。目前主要生产钒电解液的企业有湖南银峰、星明能源、大连博融、河钢股份等。(1)湖南银峰:湖南银峰主要专注于新型大功率大容量储能产品—全钒液流氧化还原电池储能系统的研发、制造与商业化应用,产品包括电堆、电解液、电池管理系统和关键材料(隔膜、双机板、五氧化二钒)。公司拥有40余项核心专利,包括电解液制备、高纯钒冶金冶炼、核心电堆设计、系统集成设计等,公司

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