全钒液流电池行业研究报告:钒电池长时储能空间广阔.pdf
- 上传者:王老师
- 时间:2022/07/07
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全钒液流电池行业研究报告:钒电池长时储能空间广阔。全钒液流电池具备安全性高、扩容性强、循环寿命长、全生命周期成本低等优点, 是目前商业化较为成熟的液流电池,在长时储能领域大有可为。
优点 1:安全性高、易扩容。锂电池易发生内部短路而导致自燃,2011-2022 年 4 月,全球 34 起储能电站爆炸事件中锂电池占 32 起。而全钒液流电池电解质离 子存在于水溶液中,不会发生热失控、燃烧和爆炸;同时,电堆、电解液相独立, 可通过增大电堆功率和电解液来提高储电量,可扩展于百兆瓦级储能电站。
优点 2:循环寿命长、易回收,全生命周期成本低。钒电池寿命长,循环次数可 达 10000-20000 次;由于钒在电解液仅发生价态变化,基本可以完全回收。钒 电池全生命周期成本在 0.3-0.4 元/Wh,已经低于锂电池(0.5 元/Wh)。
优点 3:钒资源自主可控。截至 2021 年底,中国钒资源储量占全球 39%,产量 占全球 68%,均处全球第一。而锂资源中国储量占比仅 7%,资源集中于智利 (41%)、澳大利亚(25%)、阿根廷(10%)。
缺点 1:初装成本高为最大缺点。目前钒电池项目投资成本集中在 3.8-6.0 元/Wh, 是目前锂电池储能电站的投资成本(约 1.8 元/Wh)的 2 倍以上。
缺点 2:钒电池高速增长或拉动钒价上涨。假设 2026 年钒电池在新型储能中占 比 20%,在保守和理想两种情形下,V2O5的消耗量约 11.6 万吨和 18.5 万吨(4 小时储能时长)。而 2021 年中国 V2O5产量约 13.1 万吨;若钒资源开发力度不 及预期,钒电池大规模应用将拉动钒价上涨,进一步抬升电解液成本。
缺点 3:能量密度低、能量转换效率低于锂电池。全钒液流电池能量密度较低, 仅为 12-40Wh/kg,低于锂电池的 80-300Wh/kg。钒电池需要用泵来维持电解 液的流动,因此其损耗较大,能量转化效率为 70-75%,低于锂电池(90%)。
钒电池在长时储能潜力巨大。麦肯锡预计 2025 年全球长时储能(8 小时以上) 累计装机量将达到 30-40GW,2040 年将达到 1.5-2.5TW(是目前全球储能系统 装机量的 8-15 倍)。全钒液流电池示范项目运行多年、产业链逐步成型、全生 命周期成本低,是目前商业化较为成熟的液流电池,预计将在长时储能应用广泛。 Guidehouse Insights 预计到 2031 年,全球钒电池每年新增装机量将达到 32.8GWh(2022 年预计约 1.6GWh),2022-2031 年复合增长率 41%。
补贴和鼓励资源开发,技术驱动降本,钒电池有望高速增长。政策方面可通过补 贴来降低初装成本,提高拥有钒钛磁铁矿的钢铁公司产能、加强钒资源开发来扩 大钒供给。技术进步及国产材料替代还将进一步降低钒电池成本。2021 年钒电 池在国内新型储能中装机占比不到 1%,目前已有多个钒电池项目在建,我们预 计 2026 年中国钒电池年新增装机量达 3.0GW 和 4.7GW(假设钒电池在新型储 能中占比 20%,保守和理想情况),2021-2026 年复合增长率分别为 42%和 56%。
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