文 劉丁

新能源電池內(nèi)部，一場(chǎng)圍繞元素周期表的戰(zhàn)爭(zhēng)已經(jīng)打響。2022年6月29日，國(guó)家能源局發(fā)布《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求（2022版）（征求意見稿）》，明確提出“中大型化學(xué)儲(chǔ)能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池，不宜選用梯次利用動(dòng)力電池；選用梯次利用電池時(shí)，應(yīng)進(jìn)行一致性篩選并結(jié)合溯源數(shù)據(jù)進(jìn)行安全評(píng)估?！?/p>

占據(jù)較大市場(chǎng)份額的鋰電池儲(chǔ)能遭到政策否定，意味著釩電池的機(jī)會(huì)增加，釩電池的市場(chǎng)熱度隨之提升。7月5日，釩電池概念帶動(dòng)若干股票大幅波動(dòng)，板塊整體漲幅一度超過9%。尤其是釩資源龍頭企業(yè)攀鋼集團(tuán)釩鈦資源股份有限公司（簡(jiǎn)稱“攀鋼釩鈦”）連續(xù)三天漲停，振華股份、上海電氣、河鋼股份等也紛紛漲停。

“熱度近期提升了很多，不僅表現(xiàn)在產(chǎn)品銷售方面，投資方面也特別活躍，不停有投資者來討論融資的可能性?！北本┢漳苁兰o(jì)科技有限公司（下稱“普能”）亞太區(qū)銷售經(jīng)理匡楨仁說。普能是國(guó)內(nèi)釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)模塊化產(chǎn)品提供商，成立于2007年，目前在全球12個(gè)國(guó)家和地區(qū)安裝投運(yùn)了70多個(gè)釩電池儲(chǔ)能項(xiàng)目。

7月27日，國(guó)家能源局電力司司長(zhǎng)何洋在國(guó)新辦舉行的新聞發(fā)布會(huì)上說，鋰離子電池、液流電池（釩電池）、壓縮空氣等多種新型儲(chǔ)能技術(shù)路線的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程在顯著提速，下一步，國(guó)家能源局將繼續(xù)推動(dòng)新型儲(chǔ)能的試點(diǎn)和示范。

釩電池要火了起來嗎？近來的熱度究竟是真趨勢(shì)還是假風(fēng)口？釩電池有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？

釩電池和鋰電池的競(jìng)爭(zhēng)

相比于傳統(tǒng)的抽水儲(chǔ)能和熔融鹽儲(chǔ)能，包括鋰離子電池、鉛蓄電池、鈉硫電池、壓縮空氣、液流電池（目前主要是釩電池）、超級(jí)電容和飛輪儲(chǔ)能在內(nèi)的儲(chǔ)能方式被稱為新型儲(chǔ)能。新型儲(chǔ)能剛剛興起，根據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，截至2021年年底，中國(guó)新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)占整體儲(chǔ)能裝機(jī)的比例為12.5%。

“新型儲(chǔ)能市場(chǎng)潛力很大，并且剛剛興起，還沒有哪種技術(shù)路線能獨(dú)霸天下，實(shí)際上是呈多種技術(shù)路線爭(zhēng)鳴的態(tài)勢(shì)?！睆B門大學(xué)中國(guó)能源政策研究院院長(zhǎng)林伯強(qiáng)說。

目前，鋰電池暫時(shí)領(lǐng)先。根據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，截至2021年年底，鋰電池占中國(guó)新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模的89.6%，釩電池占0.9%。這源于在新能源車應(yīng)用的帶動(dòng)下，鋰電池更便宜、技術(shù)更成熟。根據(jù)光大證券統(tǒng)計(jì)，2022年年初，鋰電池儲(chǔ)能項(xiàng)目的成本約為1.8元/瓦時(shí)；而根據(jù)普能科技的數(shù)據(jù)，目前釩電池的成本約為3元/瓦時(shí)，規(guī)模大的項(xiàng)目能夠?qū)⒊杀纠偷?.5元/瓦時(shí)。

但鋰電池的弱點(diǎn)是安全性不足。根據(jù)光大證券的統(tǒng)計(jì)，從2011年到2022年4月，全球總計(jì)發(fā)生的34起儲(chǔ)能電站爆炸事件中，有32起是鋰電池。北碳優(yōu)能（北京）科技有限公司創(chuàng)始人齊明鑫介紹，他們?cè)龅侥承┛蛻?，原?jì)劃在全國(guó)各地的大型停車場(chǎng)投資建設(shè)鋰電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，但因?yàn)殇囯姵氐陌踩詥栴}，無法獲得當(dāng)?shù)叵啦块T批準(zhǔn)。

與鋰電池相比，釩電池更安全。釩電池全稱是全釩氧化還原液流電池。其原理是利用釩氧化物與電極接觸發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，使化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。釩離子電解液含有化學(xué)能，釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)將其儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐內(nèi)，利用外接的泵，將電解液從儲(chǔ)罐壓入電池堆體內(nèi)，使得電解液平行流過電極表面并發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而完成釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電或放電。

首先，鋰化學(xué)活性好，在水里不穩(wěn)定，只能存在于有機(jī)物電解液中，易燃易爆。但釩電池所需要用到的釩氧化物可以存在于水溶液中，這樣就不容易發(fā)生熱失控、燃燒和爆炸；第二，釩電池的電解液與電堆分離，因此不會(huì)出現(xiàn)類似鋰電池因內(nèi)部短路而發(fā)生自燃的現(xiàn)象；第三，應(yīng)對(duì)中大型儲(chǔ)能需求的時(shí)候，鋰電池需要增加單體電池的數(shù)量，而數(shù)量越大發(fā)生事故的概率越大，并且大量的鋰電池集中存放也更容易出現(xiàn)危險(xiǎn)，但釩電池系統(tǒng)只需要增加電解液的體積，安全可控。

釩資源供應(yīng)和新技術(shù)挑戰(zhàn)

但如果釩電池大量應(yīng)用，國(guó)內(nèi)五氧化二釩的供應(yīng)將變得緊張。根據(jù)國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，截至2021年年底，中國(guó)新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模約為4GW。國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局在2021年7月23日發(fā)布的《關(guān)于加快新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》中提出，到2025年，新型儲(chǔ)能要完成從商業(yè)化初期到規(guī)?；l(fā)展的轉(zhuǎn)變，累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到30GW以上。

申銀萬國(guó) 據(jù) 此 預(yù) 測(cè)： 2 0 2 2 年到2 0 2 5 年， 中 國(guó) 新 型 儲(chǔ) 能 年新增裝機(jī)量的同比增速將分別達(dá)到6 9%、6 9%、6 4%、64%；浙商證券認(rèn)為同比增速分別可達(dá)到123%、80%、40%、44%。2025年中國(guó)新型儲(chǔ)能年裝機(jī)量中，釩電池儲(chǔ)能的占比可達(dá)到15%到20%?；谶@樣的預(yù)測(cè)，申銀萬國(guó)、光大證券、浙商證券認(rèn)為：2025年前后，中國(guó)釩電池儲(chǔ)能年度新增裝機(jī)量將達(dá)到2.13GW～3.5GW。

釩電池的關(guān)鍵材料是制作電解液所需的五氧化二釩，匡楨仁介紹說，目前釩電池40%～50%的成本來自電解液。根據(jù)光大證券和普能科技的數(shù)據(jù)，1GW釩電池需要3.92萬噸五氧化二釩，市場(chǎng)對(duì)五氧化二釩的需求將快速增加。

五氧化二釩的供應(yīng)是否能及時(shí)跟上呢？百川盈孚的數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)2021年五氧化二釩產(chǎn)量為13.6萬噸。光大證券指出，中國(guó)每年產(chǎn)出的釩，90%以上用于鋼鐵行業(yè)，用于提高鋼材的性能，這部分需求不會(huì)減少。

而在短期內(nèi)提升五氧化二釩產(chǎn)量并不容易。美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，全球釩資源靜態(tài)可開采年限約224年，與鋰資源214年的可開采年限相當(dāng)。釩資源主要分布在中國(guó)、俄羅斯、南非和澳大利亞，截至2021年年底，中國(guó)釩礦儲(chǔ)量為950萬噸，占全球40%。

釩雖然在地殼里儲(chǔ)量高，但獨(dú)立釩礦較少見，大部分是與其他礦物形成共生礦或者復(fù)合礦。中國(guó)釩資源有52%蘊(yùn)含在釩鈦磁鐵礦中，另有48%蘊(yùn)含在含釩石煤中。五氧化二釩的初始來源是釩鈦磁鐵礦，主要用于冶煉鋼鐵，冶煉之后會(huì)產(chǎn)生釩鋼渣，從釩鋼渣中又可提煉五氧化二釩。由于鋼渣提釩技術(shù)成熟，每噸五氧化二釩的提取成本在7萬～10萬元，因此中國(guó)86.9%的釩是從釩鋼渣中提煉。但鋼渣提釩受制于釩鋼產(chǎn)量，因此五氧化二釩的產(chǎn)量增加不大。根據(jù)申銀萬國(guó)數(shù)據(jù)，2019年到2021年，國(guó)內(nèi)釩鋼渣冶煉提釩的供應(yīng)量分別為11.25萬噸、11.46萬噸、12.35萬噸。

然而，由于環(huán)境污染和危害健康等問題，中國(guó)自2018年起禁止釩渣進(jìn)口。那么，市場(chǎng)需求會(huì)刺激生產(chǎn)方直接從釩鈦磁鐵礦中提煉釩嗎？

龍佰集團(tuán)股份有限公司于7月12日發(fā)布公告：計(jì)劃建設(shè)年產(chǎn)能3萬噸的五氧化二釩項(xiàng)目，該項(xiàng)目就是利用濕法從釩鈦磁鐵礦直接提取釩，且回收率高于釩鋼渣提釩。這個(gè)項(xiàng)目建成后能顯著增加市場(chǎng)供應(yīng)，但其建設(shè)需要31個(gè)月，2025年才能建成投產(chǎn)。

五氧化二釩也可以從石煤中提取，這是一種含碳少、熱值低的劣質(zhì)無煙煤，也是一種低品位多金屬共生礦。中國(guó)石煤中的五氧化二釩含量大多數(shù)在0.8%以下。石煤提釩會(huì)產(chǎn)生氯化氫、二氧化硫，環(huán)保處理壓力大，綜合成本較高，環(huán)保部門對(duì)此也嚴(yán)格限制。根據(jù)浙商證券的數(shù)據(jù)，中國(guó)石煤礦石產(chǎn)量從2009年的140萬噸下降到2015年的30萬噸，隨著市場(chǎng)需求回升，部分大型企業(yè)取得技術(shù)突破，石煤礦石產(chǎn)量又逐步回升到2018年的100萬噸左右。但石煤提釩在短期內(nèi)很難改變國(guó)內(nèi)五氧化二釩的供應(yīng)格局，因?yàn)槭禾徕C的建設(shè)周期和釩鈦磁鐵礦提釩相當(dāng)。

西部礦業(yè)2019年年中開始在甘肅省肅北縣建設(shè)國(guó)內(nèi)首條綠色石煤提釩環(huán)保生產(chǎn)線，并利用石煤提釩的余熱發(fā)電。該項(xiàng)目在2020年完成一期建設(shè)，2022年4月完成二期建設(shè)并投產(chǎn)，可年產(chǎn)2000噸偏釩酸銨，這是制備五氧化二釩的重要原料。

石煤提釩目前的產(chǎn)量很低。根據(jù)申萬宏源數(shù)據(jù)，2021年中國(guó)石煤提取的五氧化二釩產(chǎn)量?jī)H為1.25萬噸，而釩鋼渣提取的五氧化二釩產(chǎn)量為12.35萬噸。

綜上所述，五氧化二釩的供應(yīng)緊張或許要到2025年才能緩解，這意味著釩資源的價(jià)格將上漲，釩電池儲(chǔ)能的成本也會(huì)隨之上升。

匡楨仁介紹，今年五氧化二釩價(jià)格大漲，這是對(duì)釩電池儲(chǔ)能影響最大的因素。萬得數(shù)據(jù)顯示，四川地區(qū)五氧化二釩每噸價(jià)格從2020年四季度的8萬元左右，上漲到2022年4月的14萬元左右，目前仍在10萬元左右的高位。

另外，釩電池也面臨新技術(shù)的挑戰(zhàn)。比如，鐵鉻液流電池，其原理與釩電池類似，也是將電解質(zhì)溶液?jiǎn)为?dú)存放在儲(chǔ)罐中，用泵將電解液壓入電堆進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，再循環(huán)回到儲(chǔ)罐。不同之處是，其利用的是鐵、鉻資源，成本更低。但鐵鉻液流電池能量密度低于釩電池，其技術(shù)成熟度和商業(yè)化進(jìn)度也不如釩電池。