钒电池，全称为全钒氧化还原液流电池，或者说全钒液流电池。

它的属性是蓄电池，通过不同价态的钒离子相互转化实现电能的储存与释放。说白了，就是使用了钒电解液的电池。

1.钒液流电池简介

全钒液流电池，寿命长、规模大、安全可靠。钒电池全称为全钒氧化还原液流电池(VanadiumRedoxBattery，VRB)，为液流电池的一种，是一种基于金属钒元素的氧化还原的电池系统，其电解液是不同价态的钒离子的硫酸电解液。根据电化学反应中活性物质的不同，液流电池可分为钒液流电池、锌基液流电池、铁铬液流电池等。其中全钒液流电池，寿命长、规模大、安全可靠的优势尤为突出，成为规模储能的首选技术，在调峰电源系统、大规模风光电系统储能、应急电源系统等领域具有广阔的应用前景。

1.1.钒电池的5个特质

1、储量丰富

世界上已知的钒储量有98%产于钒钛磁铁矿，这种矿产资源是很丰富的，世界现探明的钒资源可供开采150年。钒资源全球储量2000万吨，区域分布集中于中国、俄罗斯、南非和澳大利亚四国，其中中国、俄罗斯位居前两位，占比分别为47%和26%。对于我们国家来说无需担心卡脖子风险。

2、成本低廉

由于储量丰富，生产工艺简单，不需要贵金属作电极催化剂，成本也很低廉，与铅酸电池接近。但是钒电池的充放电能量转换效率高达75%以上，远高于铅酸电池的45%。

具体来说，钒电池储能系统由电堆、电解液、管路系统、储能变流器等组成，其中电堆和电解液成本占系统总成本的85%左右，降低两者成本是业内共识。解决电堆成本问题，关键是提高电池的功率密度，其次是提升关键材料的有效使用面积，降低材料成本。

3、应用场景集中在大型储能电站

钒电池最直接的特点是，电池是由两个溶液罐和一张交换膜组成。在电池中，使用4价和3价两种钒离子的电解液。分别储存于这两个溶液罐中。因此，钒电池的容量可以随着储液罐的增加而提高，可以用于百兆瓦级别的储能电站，尤其是在光伏、风电等新能源领域。它的竞争对手是水力蓄能、压缩空气蓄能等大规模储能技术。

这个角度来看，大家不要误以为这种电池是锂电池的替代品，锂电池作为体积小易携带的移动电源，供需缺口还是非常紧张的。现阶段钒电池的技术发展和应用对锂电池并无影响。

4、安全性高、能量密度低

钒电池即使正负电解液混合，也无危险，但电解液温度略有上升。对比锂电池来说确实更安全，寿命更长（一般认为锂电池可以使用8——10年左右，而液流电池寿命可达25年）。但是，钒电池的电力输出强度，取决于交换膜的面积；而电池的容量，取决于溶液罐的体积。钒电池的能量密度很低，仅仅是锂电或者钠电池的1/3——1/2，使其电池沉重庞大，所以是不适合在电动车上面使用的，只能作为静态储能装置。

5、环保性符合碳中和政策

钒电池的制造、使用、废弃过程均不产生有害物质，因此它的绿色环保背景非常符合当下碳中和要求，钒电池的大力应用将利好产业链各环节公司。目前钒电池在电化学储能装机占比偏低，无论是全球还是中国，比例都是低于1%。由于钒电池适合储能领域，随着未来储能的大发展，钒电池渗透率有望快速提升。此外，未来由于应用领域的需求迸发，还有可能带动钒电池成本的下降，一如新能源汽车对于锂电池的影响。

2.钒电池发展历程

我国钒电池相关技术储备充足，工业应用前景广阔。

钒电池相关研究源于1984年UNSW对2/3价与4/5价钒离子电对在氧化还原电池中的应用，并于1988年开始进入工业研发阶段。1995年，中国工程物理研究院电子工程研究所从率先在国内开始钒电池的研制。先后研制成功了500W、1000W的钒电池样机，成功开发了4价钒溶液制备、导电塑料成型及批量生产、电池组装配和调试等技术。

2002年，钒钢龙头企业攀枝花钢铁公司以深化资源利用为目的，与中南大学合作介入了钒电池的研发。国家政策推动，我国钒电池逐步进入商业化初期。2001年，VRBPowerSystems公司开始在南非、日本、美国等国家建立VRB系统电站，开始进行商业化运营。2002年，VRBPowerSystems开始大范围内推广全钒液流电池储能系统，承接一系列工程项目。2009年，中国普能实现对全球最大钒电池公司VRBPowerSystems公司的资产收购，包括其拥有或控制的所有专利、商标、技术秘密、设备材料等。此外，VRBPowerSystems公司的核心技术团队加入合并后的公司。

3.我国钒电池储能业务已初步商用

3.1.钒电池应用项目规划

近年来，我国储能装机量迅速增长，钒电池相关储能项目也取得大量进展。以钒电池为代表的液流电池，2019年装机规模为20MW，2020年装机规模达100MW，钒电池装机量增长迅速。目前我国钒电池渗透率1%左右，未来发展前景广阔。

我国钒液流电池已实现在智能电网、通信基站、偏远地区供电、可再生能源及削峰填谷等项目中的应用。以北京普能为例，目前其钒液流电池储能应用涵盖千瓦级至兆瓦级系统。其中千瓦级系统主要由电池模块/20kWh储能系统/40kWh储能系统构成，主要应用于实验室能源存储、通信基站供电等。兆瓦级系统主要由多个250kW标准模块组成，并涵盖电堆结构、储液罐以及电子设备、控制装置、空调系统等，目前主要应用于电网储能、削峰填谷等项目。

3.2.钒电池储能应用场景

根据不同储能应用场景，钒液流电池系统主要分为集装箱型及建筑物型。小规模的液流电池系统基本上是集装箱化，大规模的能源基地的液流电池系统基本为建筑物化。

此外，德国已出现家用小型钒电池储能产品，我国家用钒电池产品市场有待突破。德国Voltstorage公司已推出1.5kW/6.2kWh家用钒液流电池产品，配合家用光伏系统即可实现能源自给。目前推出的产品尺寸为580×580×1406mm，并且可通过多个产品串联提高储能系统功率与容量。

3.3.模块化钒电池堆设计

钒液流电池储能系统的一个显著优势是它的模块性，即系统的功率组件与容量组件可以独立设计。如兆瓦级系统设计由可多个250kW标准模块组成，VRB-ESS系统的额定功率由电堆的数量决定而储电容量则由电解液的体积决定。如果一套系统需要较高的额定功率或者额外的储电容量，那么简单地增加电堆数量或者添加电解液就可以解决了。

4.政策推动钒电池高速发展

根据发改委、能源局《关于加快推动新型储能发展的指导意见》提出的主要目标：到2025年，实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变。标准体系基本完善，产业体系日趋完备，市场环境和商业模式基本成熟，装机规模达30GW以上。新型储能在推动能源领域碳达峰碳中和过程中发挥显著作用。

到2030年，实现新型储能全面市场化发展。新型储能核心技术装备自主可控，技术创新和产业水平稳居全球前列，标准体系、市场机制、商业模式成熟健全，与电力系统各环节深度融合发展，装机规模基本满足新型电力系统相应需求。新型储能成为能源领域碳达峰碳中和的关键支撑之一。

以2025年电化学储能累计30GW计算，预计2025年钒电池新增装机达1.7GW，新增渗透率达20%；至2025年钒电池累计装机4.3GW，累计渗透率达14%。随着钒电池商业化推广政策的提出，预计钒电池渗透率在未来几年内将逐步提升，并在2025年达到新增装机20%渗透率，以实现国家2025年新型储能技术装机规模30GW的要求。钒电池累计装机5年CAGR达112%，钒电池市场前景广阔。嘿嘿能源heypower，研报姐读

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