近日，中核汇能发布2022-2023年储能系统集中采购公告，总储能规模5.5GWh。这是今年目前规模最大的一次储能系统集采。其中标段一：全钒液流电池储能系统，共1GWh。这是全钒液流电池储能系统迎全国首个GWh级别集采！本文将解析全钒液流电池产业链及投资机会梳理（文末附相关上市公司梳理）。
部分已启动的全钒液流电池储能项目
(相关资料图)
资料来源：安信证券研究中心
相较于锂离子电池，全钒液流电池具有更好的安全性。对于锂离子电池而言，一旦电池内部出现短路或工作温度过高，电解液就极易发生分解、气化，进而引发电池燃烧或爆炸，造成极大的安全隐患。而全钒液流电池的电解液为钒离子的酸性水溶液，在常温常压下运行，不存在热失控风险，具有本征安全性。因此，对于人员密集、规模比较大、安全性要求较高的储能场景，全钒液流电池是一种更为安全可靠的技术。
全钒液流电池循环次数明显优于锂离子电池，且生命周期内容量可完全恢复，生命周期内度电容量可利用率高。一方面，全钒液流电池的反应过程仅为钒离子的价态变化，不涉及液固相变，且克服了电解质交叉污染的问题；另一方面，全钒液流电池的在充放电过程中电极材料不参与电化学反应，属于惰性电极，电极和双极板等材料稳定性好，不涉及更换；此外，针对全钒液流电池因电解液在正负极之间的迁移和副反应造成的钒离子价态失衡带来的容量衰减问题，一般可以通过低成本的物理和化学手段进行恢复。因此，全钒液流电池理论上具备极长的循环寿命。
全钒液流电池可基本实现容量零衰减
资料来源：融科储能
全钒液流电池在运行过程中不涉及污染与排放，且电解液可循环利用，是一种绿色环保的储能形式。全钒液流电池的钒电解液可在电池领域长期循环使用或进行钒提取进入钢铁、合金等其他市场领域，电堆关键部件（如碳电极、双极板、离子交换膜等）以及管路、阀泵等的处理也更为简单，无环境负担，所以无论是从回收成本角度还是污染排放角度均优于锂电池。
液流电池与锂离子电池性能对比
数据来源：CNKI、国泰君安证券研究
钒资源储量丰富，自主可控。根据美国地质调查局的统计，目前全球钒储量（本段均以钒金属当量计）超6300万吨，2021年底可开发的资源储量约为2400万吨。按当前的技术水平，1GWh的全钒液流电池所需的钒金属用量不到0.5万吨，且钒电解液可长期循环使用。整体看，全球钒资源储量可充分支撑全钒液流电池的大规模发展。2021年底中国钒储量规模约为950万吨，约占全球储量40%，钒产量达到7.3万吨，约占全球产量近2/3。因此，无论是从储量还是产能，我国对钒资源均有较强的掌控力。
2021年全球钒储量分布情况
资料来源：USGS，安信证券研究中心
全钒液流电池功率单元与能量单元相互独立，可根据不同应用场景灵活设计，更适用于中长时储能场景。在系统设计层面，全钒液流电池储能可实现功率和容量分开设计以及储能时长按需定制，电解液储罐既可独立外臵，亦可与电堆共同集成至一体化的集装箱产品，整体的方案设计更为灵活。从成本的角度来看，对于固定功率的全钒液流电池储能系统，储能时长越长则功率单元的单位投资成本越低，进而整体系统的单位投资成本越低，因此全钒液流电池更适用于中长时储能场景。
全钒液流电池灵活性示例
资料来源：储能科学与技术
全钒液流电池非常适合作为中大型储能设施，承担调频和调峰的功能。全钒液流电解液为水基环境，本身不可燃；电解液呈循环流动，散热速率快；工作物质反应温和，串液不剧变，因此具有本征安全性。同时，电解液为均相，没有复杂的固态相变等应力破坏因素，因此具有很长的循环寿命。这两大特性决定全钒液流电池非常适合作为中大型储能设施，承担调频和调峰的功能。
4h全钒液流电池的度电成本或已低于锂电池储能，已经具备商业化应用的基本条件。基于当前应用较广的4h储能系统，安信证券对全钒液流电池和锂电池储能的度电成本进行了简单测算，在其假设下，全钒液流电池的单瓦时初始投资（2.5 元/Wh）高于锂电池储能（1.8元/Wh），但更长的寿命、更低的衰减以及更大的充放电深度使得全钒液流电池全生命周期内的度电成本（0.60 元/kWh）低于锂离子电池储能（0.67 元/kWh）。随着储能时长的提升，全钒液流电池的度电成本亦有望超越锂电池储能。从经济性角度出发，当前全钒液流电池在中长时储能场景中已经具备商业化应用的基本条件。
不同储能时长下全钒液流电池与锂电池储能度电成本对比
资料来源：安信证券研究中心
大型项目陆续启动，全钒液流电池产业化进程提速。随着全球储能市场的爆发以及全钒液流电池技术的成熟，全钒液流电池规模化发展的节点已经到来。此前全钒液流电池储能仍处于小规模示范验证阶段，项目单体规模基本不超过10MW，而2021年以来国内已有数个百MWh级别的大型全钒液流电池项目陆续启动。2022年5月大连恒流储能电站一期100MW/400MWh成功并网，8月开始正式投入商业运营。如今，钒液流电池储能系统全国首个GWh级别集采也即将来临，可以预见的是后续全钒液流电池储能的产业化进程将持续加快。
全钒液流电池产业各环节迎发展良机。目前，全钒液流电池产业处于导入期向成长期过渡阶段，处于大规模产业化的前夕，尽管在短期内面临经济性不足的问题，但在在技术迭代，性能提升。降本有望的背景下，有望国家政策的驱动下加快钒电池产业链的建成，在此过程中，电池端和材料端的相关企业有望迎来较好的发展机遇。
全钒液流电池储能产业链概况
资料来源：安信证券研究中心
全钒液流电池储能相关上市公司梳理：
钒钛股份：与大连融科签订战略合作协议，在协议约定范围内与 大连博融下属公司融科技术、恒流公司签订了《三方合作协议》及《全钒液流电池用钒储能介质委托加工协议》。根据生产资源平衡以及对方钒储能项目需要，可以优先安排提供钒产品供应，对方则对攀钢钒钛优先提供钒电解液、钒电池储能系统代加工等服务。
中核钛白：2022年7月与四川伟力得签署《战略合作协议》，与四川伟力得成立合资公司，以钒电解液的生产制造实现进一步的资源综合利用，延链补链，打造全钒液流电池储能产业链。
上海电气：上海电气集团中央研究院储能液流电池产品部目前已成功研发出 5kW/25kW/50kW等级别的钒液流电池电堆，可集成至百千瓦/兆瓦级集装箱式全钒液流电池储能系统。已具备液流储能电池自动化生产线，年产能250MW。与盐城签约先进储能技术研发与装备制造项目及盐城立铠300MWh储能电站项目。
易成新能：子公司与开封市顺河区签约建设300MW/年全钒液流电池生产线项目。
国网英大：全资子公司武汉南瑞致力于全钒液流电池技术开发，10 年前开始布局储能研发，已全面掌握钒电池改性选型技术，具备钒电池本体设计、材料研制、系统集成能力，成功研发高功率钒电池电堆和250kW/500kWh 储能系统，申请专利共70项，授权40余项。
科华数据：公司在发电侧、电网侧、用户侧、微网等储能领域打造多项应用首例，开发了基于液流电池的新型储能逆变器，已获得重要客户的小批量订单，在储能变流器细分具有先发优势，在国际上排进前三甲。
其它相关上市公司：固德威、汇川技术、安宁股份、河钢股份 等。
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