机构：全钒液流电池储能技术产业化有望加速 攀钢钒钛、上海电气等受益

　　报告导读

　　近日，大连液流电池储能调峰电站已实现并网和充电，当前正进行最后的电池单体调试和系统整体调试阶段，该电站作为国家能源局批准建设的首个国家级大型化学储能示范项目、全球最大的液流电池储能电站，即将在2022年8月正式投入商业化运行。

　　投资要点

　　投资建议：全钒液流电池产业处于导入期向成长期过渡阶段，大连液流电池储能调峰电站投运将加速全钒液流电池产业化进程。我们认为在全钒液流电池产业化的过程中，电池端和材料端的相关企业都将充分受益：1)电池端技术壁垒较高，具有技术积累和资本优势的行业龙头将保持长期竞争力，代表性企业是大连融科、北京普能，另有多家上市公司开展了相关布局，受益标的：国网英大、上海电气。PCS环节推荐固德威；变频器环节推荐汇川技术。2)原材料质量和价格是制约全钒液流电池产能的核心因素，具有规模优势和研发能力的行业龙头将受益。电解液环节受益标的：攀钢钒钛、河钢股份、安宁股份；隔膜环节受益标的：东岳集团。

　　本征安全，超长寿命。全钒液流电池采用水系电解液，活性材料的反应温和，无爆燃风险，具有原理层面的本征安全性。全钒液流电池的充放电是均相反应，不涉及复杂的固态相变，不会由于电极材料的应变而导致容量衰减，可深度、大电流充放电而不易损伤电池，循环寿命可达16000次以上，理论运行寿命为20~30年。

　　国内首座，全球最大。大连液流电池储能调峰电站是国家能源局批准建设的首个国家级大型化学储能示范项目，总建设规模为200MW/800MW·h，总投资约38亿元人民币，分两期建设。一期工程建设规模100MW/400MW·h，投资约20亿元。项目建成后将成为全球最大的液流电池储能电站，在储能领域极具示范引领作用。

　　自主研发，掌握核心。大连液流电池储能调峰电站采用的全钒液流电池储能技术，系国内自主研发、具有自主知识产权，适用于大功率、大容量储能，具有安全性好、循环寿命长、响应速度快、能源转换效率较高、绿色环保等优点。储能电站在商运后，一期投入电解液储罐预计可储存400MW·h电量，用于电网侧 “削峰填谷”和安全保护，并扩大电网对风能、光伏等再生能源的吸纳容量。

　　风险提示：成本下降不及预期、产业链形成不及预期、其他新型储能技术的威胁等风险。

　　1.技术特点：全钒液流电池本征安全且寿命超长

　　液流电池(Flow Battery)是一种液相电化学储能装置，其活性工作物质溶解在电解液中，通过改变活性物质氧化价态使化学能与电能互相转化，实现能量存储与释放，属于氧化还原电池。液流电池本质由电势差不同的两组氧化还原电对构成，即选择两种含变价元素的化合物作为电池的正极和负极活性物质(氧化剂和还原剂)，且二者的电极电势应与所用电解液(一般为水溶液)的电化学窗口相匹配。液流电池的原理及构造与锂离子电池、铅酸蓄电池等常见二次电池截然不同。首先，液流电池的电极采用的惰性材料，正负电极本身不参与电化学反应，实际参与反应的活性物质具有独立储存单元，在循环泵作用下沿传质线路在电池内部和外部储罐之间形成闭环，既能向电极及时供应新鲜的活性物质，又能将反应产物快速抽离，从而避免了浓差极化和热累积效应。按照工作物质的不同，液流电池分为全钒液流电池、铁-铬液流电池、锌-溴液流电池等多种类型。

　　“全钒液流电池”(Vanadium Flow Battery，VFB)也称“全钒氧化还原电池”(Vanadium Redox Battery，VRB)，是目前发展最成熟、最可能率先实现大规模商业化应用的液流电池方案。顾名思义，全钒液流电池的正负极活性物质全都是钒化合物，其氧化还原电对为：VO2+/VO2+-V3+/V2+，具体活性材料为不同价态钒离子的硫酸盐，电解质基体采用硫酸水溶液。电池在满充状态下对外电路放电时，正极的活性物质发生还原反应：VO2++ e → VO2+，标准电位+1.004 V；负极的活性物质发生氧化反应：V2+ → V3++ e，标准电位-0.255 V.全电池反应合并为：VO2+ + V2+→ VO2+ + V3+，即“五价的钒酰离子VO2+将二价的水合钒离子V2+氧化成三价的水合钒离子V3+，而自身则被还原为四价的钒氧离子VO2+”的过程，电子从负极出发，经外电路后到达正极，开路电压1.259 V.充电储能的过程则与之相反。实际运行中，由于过电位等复杂因素，全钒液流电池的开路电压一般为1.5~1.6 V。

　　与其他新型储能技术相比，全钒液流电池具有很多明显优势，主要包括：安全性好、寿命长、能量效率高、均一性好、容量大、功率-容量独立、响应速度快、选址灵活、资源丰富、环境友好。这些独特优势，尤其是本征安全性和超长的寿命，使得全钒液流电池技术自发明之初就被定位是一种有前景的储能技术。在光伏、风电等新能源产业迅猛发展的今天，全钒液流电池作为其配套储能设施具有重要优势，也可作为电网“削峰填谷”之用的大规模储能装置。

　　2.项目简介：大连液流电池储能调峰电站

　　2.1 国内首座，全球最大

　　大连液流电池储能调峰电站是由国家能源局于2016年4月批准建设的首个国家级大型化学储能示范项目，由大连市热电集团有限公司(占股75%)和大连融科储能技术发展有限公司(占股25%)共同出资建设。总建设规模为200MW/800MW·h，占地面积5.01万平方米，建筑面积7.13万平方米，总投资约38亿元人民币，共分两期建设。其中，一期工程建设规模100MW/400MW·h，投资约20亿元，项目占地面积2.44万平方米，建筑面积3.65万平方米。项目建成后将成为全球最大的液流电池储能电站，在电化学储能领域极具示范引领作用。大连液流电池储能调峰电站的投运对缓解大连市乃至辽宁省电网调峰压力、提高大连南部地区供电可靠性、加快新能源发展具有重要作用。同时，该项目将会推进我国大规模储能在电力调峰及可再生能源并网中的应用，为能源革命和能源结构调整，实现“双碳”目标提供技术支撑。

　　2.2 稳步推进，商用在即

　　大连液流电池储能调峰电站在2016年4月项目获批后，稳步推进工程建设。2019年7月，储能电站项目开始主体工程施工。2020年5月，储能车间及综合楼主体结构封顶完毕。2021年9月，储能电站的受电部分电气设备全部到位。2022年2月中旬，一期工程完成了主体工程建设；5月23日，储能电站正式接入辽宁电网；6月2日，储能电站电池系统开始进行充电。目前正在进行电池的单体调试和系统调试。按照计划，储能电站将于2022年8月完成全部一期工程的调试，正式进入商业化运行阶段。在储能电站正式投运后，一期建设的716个全钒电解液储罐将可储存400MW·h的电量，即40万度电，约相当于20万居民一天的生活耗电量。当区域内用电强度较低时，储能电站可以实时消纳富余电量，将其以化学能形式储存在电解液储罐中；当区域内用电强度较高时，再把存储的能量释放到电网中，实现“削峰填谷”的作用，提高大连电网的峰谷调节能力。同时，扩大电网对光伏、风电等间歇性可再生能源的吸纳容量。在极端特殊情况时，储能电站还可作为“黑启动”电源带动无自启动能力的发电机组，帮助电网恢复，以保障电网运行的安全性和稳定性，还可以作为应急储备电源，在电网系统突发故障时，为医院、应急救援等重要部门提供4小时以上的持续供电。在完成一期工程建设后，还将启动二期工程建设工作，预计启动时间在2022年下半年，并将于2023年正式进入建设阶段。

　　2.3 自主研发，掌握核心

　　大连液流电池储能电站项目由大连融科储能技术发展有限公司提供电池系统，大连恒流储能电站有限公司负责建设和运营，由中国科学院大连化学物理研究所储能技术研究部李先锋研究员的科研团队提供核心技术支撑。近年来，大连化物所储能技术研究部专注于电化学储能技术的研究开发，在液流电池技术方面解决了关键材料、高性能电堆和大规模储能系统集成等核心科学和工程问题，取得了一系列技术突破，完成了从实验室基础研究到产业化应用的发展过程。基于研究团队的技术，实施了包括当时国内最大的10MW/40MWh全钒液流电池储能系统、国内首套5kW级锌溴单液流电池和10kW级碱性锌铁液流电池储能示范系统等30余项商业化示范工程项目。同时，研究部领军国内外液流电池标准的制定，负责制定的第一项液流电池国际标准已经于2020年发布，共制定国内行业标准近20项，引领了全球液流电池技术的发展。

　　3.投资建议：

　　全钒液流电池产业处于导入期向成长期过渡阶段，近期政策利好频出，本次大连液流电池储能调峰电站投运将加速全钒液流电池产业化进程。2022年2月，国家发改委和国家能源局联合发布《“十四五”新型储能发展实施方案》，将百兆瓦级液流电池技术纳入“十四五”新型储能核心技术装备攻关重点方向之一。6月，两部门又联合发布《关于进一步推动新型储能参与电力市场和调度运用的通知》，明确了新型储能作为独立储能的市场地位。2021年，我国新型储能累计装机规模达到5729.7MW，其中液流电池占比0.9%，规模约为51.57MW.根据高工产研新能源研究所(GGII)在2021年做的预测，2025年国内全钒液流电池装机量有望突破1GW.我们认为在全钒液流电池产业化的过程中，电池端和材料端的相关企业都将充分受益：1)电池端技术壁垒较高，具有技术积累和资本优势的行业龙头将保持长期竞争力，代表性企业是大连融科、北京普能，另有多家上市公司开展了相关布局，受益标的：国网英大、上海电气。PCS环节推荐固德威；变频器环节推荐汇川技术。2)原材料质量和价格是制约全钒液流电池产能的核心因素，具有规模优势和研发能力的行业龙头将受益。电解液环节受益标的：攀钢钒钛、河钢股份、安宁股份；隔膜环节受益标的：东岳集团。

　　4.风险提示：

　　成本下降不及预期。虽然全钒液流电池全生命周期成本较低，但一次性装机成本偏高，严重制约该技术的发展。目前该技术尚未完全实现产业化，成本下降的实现依赖于底层技术突破和规模效应的出现。若全钒液流电池成本下降不及预期，将严重拖累其后续的产业化进程。

　　产业链形成不及预期。全钒液流电池的产业链形成需要上下游企业的博弈与合作，而非纯技术因素。目前，掣肘全钒液流电池发展的重要因素是供给侧钒原料年产量的有限，和用户侧商业模式的不成熟。如果未来上游产能释放不足，下游盈利模式不完善，那么将该产业可能面临经济性不足，导致产业化进度迟滞。

　　其他新型储能技术的威胁。新型储能技术除全钒液流电池以外，还有钠离子电池、压缩空气储能等等，而且技术迭代迅猛，因此全钒液流电池也面临很大的挑战。

（文章来源：国泰君安）