2022 年钒电池行业研究报告 第一章 行业概况 钒电池（Vanadium Redox Battery，缩写为 VRB），全称为全钒氧化还原液 流电池，是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。钒电池可以作为大 容量储能电站的电池，其工作原理如下：钒电池将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。在对电池 进行充、放电实验时，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，并在电极表面发生氧化和还原反应，实现对电池的充放电。 图：钒电池结构 资料来源：资产信息网 千际投行 长时储能目前仍处于初期的研发示范阶段，多种解决方案中，抽水蓄能的 建设规模较大。抽水蓄能电站具有技术成熟、效率高和成本低等优势，成为全 球储能容量最大的解决方案。但抽水蓄能最大的限制是场地限制、建设时间长 以及环境问题。 从长期来看，电化学储能由于动力电池产业推动，不受地理环境的制约， 处于比较有利的竞争地位。在电化学储能方面，目前锂离子电池、钠硫电池、 钠离子电池、液流电池等均具备较大应用潜力；而全钒液流电池因寿命长、易 扩容等特点，在长时储能系统领域应用大有可为。 资料来源：资产信息网 千际投行 光大证券 Guidehouse Insights 于 2022 年二季度发布的《Vanadium Redox Flow Batteries: Identifyting Market Opportunities and Enablers》报告显示，2022-2031 年钒电池年装机量有望保持 41%的复合增长率，预计 2031 年全球钒电池年装机 量将达到 32.8GWh；其中，2031 年亚太地区(主要为中国)年装机量将达到约 14.5GWh，北美地区将达到 5.8GWh，西欧地区将达到 9.3GWh。 图：累计 2031 年全球钒电池装机量将达到 32.8GWh。 资料来源：资产信息网 千际投行 Guidehouse Insights 在钒储量上，全球钒储量集中在中国、澳洲、俄罗斯和南非，中国资源储 量全球第一。据 USGS 统计，截至 2021 年底，全球钒金属储量 6300 万吨，其 中已认定符合当前采掘和生产要求的钒矿金属钒储量超过 2400 万吨，全球 99% 以上的钒矿储量集中在中国、澳大利亚、俄罗斯和南非四国；其中，中国钒矿 储量约为 950 万吨，占世界钒资源储量的 39%，位居世界第一；澳大利亚、俄 罗斯、南非占比分别为 25%、21%和 15%。 2021 年全球钒产量为 10.7 万金属吨，其中中国产量 7.3 万吨，占比 68%； 俄罗斯、南非和巴西钒产量分别为 1.9 万吨、0.9 万吨和 0.7 万吨，占比分别为 18%、8%和 6%。 图：2021 年全球钒资源产量各国占比（%） 资料来源：资产信息网 千际投行 第二章 商业模式和技术发展 2.1 产业链 钒电池产业链包含上游、中游、下游三个部分，涉及多个行业。  上游：钒原料供给、电堆材料加工，主要原材料包括五氧化二钒、硫酸 、 碳材料、聚合物材料等，以及各类辅材，涉及基础化工、钢铁冶炼、有色 金属等产业，其中钒矿及其加工业处于核心地位，是电解液原料五氧化二 钒的来源。  中游：电堆装配、控制系统、其他设备和附件等，其中电堆装配和控制 系统的技术壁垒最高，涉及各类耗材和元器件。  下游：终端应用市场，主要为各类储能用户，包括发电侧、电网侧、用 电侧。 图：全矾液流电池产业链全貌 资料来源：资产信息网 千际投行 国泰君安证券 我国的钒电池研究和产业化世界领先，技术层面已经完备，但产业链尚未 健全，需求尚未打开，产能正在蓄力发展，规模效应尚未显现。钒电池产业链 复杂度较高，其中核心环节是材料端和设备端，材料端主要包括电解液材料和 电堆材料，设备端主要包括整机装配和控制系统。 上游 钒电池上游主要是电解液和电堆的原材料，其中钒电池的电解液材料核心 是钒化合物。电解液制造分为两个步骤，首先是核心前驱体钒化学品的生产， 拥有相关技术和量产能力的基本为大型钒提炼及加工企业；尔后是将前驱体转 化为电解液，目前掌握钒电解液制造的全球龙头企业是大连博融新材料公司， 全球市场占有率 80%以上。 对于钒电池而言，电解液中杂质元素含量会对电池工作电压、实际容量及 循环性能等产生重要影响，尽管不同厂商产出的钒原料属于同质化产品，但在 产品纯度和成本上存在较大差异，因此具有长期技术积累和规模优势的大型生 产厂商更有竞争力，而且随着环保要求的日益趋严和产品质量要求的不断提升， 马太效应可能会更加显著。 图：电解液近年产能和产量情况 资料来源：资产信息网 千际投行 东亚前海证券 表：电解液材料的主要企业 资料来源：资产信息网 千际投行 当前钒电池还没有大规模应用，因此几家代表性企业主要依靠自研自产或 外协加工的方式生产电极材料，以供自用。由于电堆材料中的电极、双极板、 隔膜等材料与氢燃料电池的相应构件几乎相同，因此目前从事氢燃料电堆材料 研发和生产的企业，未来较容易转型成为钒电池的电堆材料供货商，应予以重 点关注。 图：电堆材料的主要企业 资料来源：资产信息网 千际投行 国泰君安证券 中游 钒电池中游主要涉及电解液、电堆的制备与电池的制造。电解液价值量占 比 40%-80%，由钒供应商进行匹配；电堆占比次高，其中离子交换膜占电堆成 本的 30%-40%。 国内钒电池设备企业大致有两类：一类是科研院所自研技术转化的初创企 业，多为校企合作模式，以大连融科为代表；另一类是通过吸收合并或控股方 式，获得相应技术，再优化升级参与竞争，以北京普能为代表。主要企业：武 汉南瑞、上海电气、四川伟力得、上海神力科技等，各自拥有核心技术，普遍 研发时间超过 10 年。 国外的全钒液流电池相关企业大都规模较小，主要分布在日本、北美和欧 洲。 表：全钒液流电池整机制造企业 资料来源：资产信息网 千际投行 控制系统的硬件装置是电力电子行业的基本元件，相关产业较成熟。当前 钒电池尚未大规模应用，因此专门提供钒电池控制系统的企业较少，主要由相 关企业自研自用或外协加工生产。未来一旦市场需求放量，可能会有更多的电 控企业转型入场，因此对于主要从事储能电控技术研发而尚未涉足钒电池的企 业，未来较容易转型，为钒电池的控制系统提供解决方案服务，应予以关注， 例如固德威。 下游 钒电池下游主要是终端应用市场，主要为各类储能用户，包括发电侧、电 网侧、用电侧。 2.2 商业模式 钒电池是目前商业化较为成熟的液流电池路线，具备示范项目运行多年、 产业链逐步成型、全生命周期成本低等优势，预计在长时储能系统的应用空间 广泛。主要原因为：  多个示范项目安全运营：全钒液流电池在全球已经具有多个多年的示范 项目在运行，产业化效果和可靠性验证明显高于铁铬液流电池、锌溴液流 电池。  全产业链逐步成型：全钒液流电池的电解液、隔膜、膜电极等原材料供 应链已经初步成型，国产化进程不断加快，已能够支撑起开展百兆瓦级的 项目设计与开发，其产业配套更加成熟。  全生命周期成本优势：钒电池全生命周期成本已经低于锂电池，具备大 规模商业化应用的条件。 图：钒电池商业化历程 资料来源：资产信息网 千际投行 浙商证券 钒电池作为商业化较为成熟的液流电池，在储能领域大有可为，尤其是长 时储能领域。随着储能安全性要求升级和储能时长的增加，基于钒电池的高安 全性和随储能时长增加边际成本增加较小的特点，钒电池装机有望进入加速增 长阶段。 目前共享储能模式正在兴起，它是由第三方投资建设的集中式大型独立储 能电站，除了满足自身电站需求外，也为其它新能源电站提供服务。共享储能 的模式将分散的电源侧、电网侧、用户侧储能资源进行整合，并交由电网进行 统一协调，降低了新能源电站的弃电量，并参与电力辅助服务市场，提高了储 能资源利用率和电网系统的调节能力，也促进了储能形成独立的辅助服务提供 商的身份。 近年来，从国家到地方均出台了一系列政策支持共享储能模式的探索发展， 在补偿考核方面给予共享储能新能源发电项目优先考虑，鼓励共享储能模式的 推广。目前共享储能模式的主要盈利方式有调峰服务补偿、峰谷价差套利(参与 电力现货市场交易)、容量租赁、容量补偿等。该行以 100MW/200MWh 山东储 能电站为例，预计可实现累计收益为 4831 万元/年(租赁电量 50%)。共享储能模 式有望成为当前独立储能电站盈利的可行方案。 图：100MW/200MWh 锂电池/钒电池共享储能电站收益、成本、IRR 测算 资料来源：资产信息网 千际投行 光大证券 表：钒钛股份主营业务 表：Largo Inc.主营业务 资料来源：资产信息网 千际投行 iFinD 2.2 技术发展 对国内钒电池行业的各个专利申请人的专利数量进行统计，排名前列的公 司依次为：四川长虹、上海电气、河钢股份、钒钛股份、海亮股份、双杰电气、 东方电气、易成新能、国网英大、龙佰集团等。 资料来源：资产信息网 千际投行 iFinD 2.3 政策监管 钒电池行业的行政监管部门为国家能源局，主要负责起草能源发展和有关 监督管理的法律法规送审稿和规章，拟订并组织实施能源发展战略、规划和政 策，推进能源体制改革，拟订有关改革方案，协调能源发展和改革中的重大问 题。组织推进能源重大设备研发及其相关重大科研项目，指导能源科技进步、 成套设备的引进消化创新，组织协调相关重大示范工程和推广应用新产品、新 技术、新设备。 自律协会为中国电池工业协会，该协会成立于 1988 年，经国家民政部注册 批准，具有法人资格，为跨地区、跨部门、跨所有制的国家一级协会。 中国电池工业协会的主管部门是国有资产管理监督委员会，同时接受国家 民政部和中国轻工业联合会的管理。中国电池工业协会的职能是：对电池工业 的政策提出建议，起草电池工业的发展规划和电池产品标准，组织有关科研项 目和技术改造项目的鉴定，开展技术咨询、信息统计、信息交流、人才培训， 为行业培育市场， 组织国际国内电池展览会，协调企业生产、销售和出口工作 中的问题。 图 行业主要政策 资料来源：资产信息网 千际投行 兴业证券 第三章 行业估值、定价机制和全球龙头企业 3.1 行业综合财务分析和估值方法 图：指数表现