2023年有色金属钒行业专题报告：工业味精增效+绿色价值凸显，钒需求迎来快速增长

1. 钒元素介绍

钒是一种重要的稀有金属元素，元素符号 V，原子序数23，常见化合价为+5、+4、+3、+2，是一种银白色、可延展的金属。钒属于高熔点金属，熔点和沸点分别为1,887℃和3,337℃，常与铌、钽、钨、钼等元素并称为难熔金属。钒在自然界中，通常以化合物的形态出现，被提取为金属钒后，会在表面形成一层氧化膜，从而阻止进一步氧化。

2. 钒产业链及产品系分析

从产业链看，钒制品上游主要为含钒矿产（钒矿、石煤）、钒渣以及含钒固废，其可以生成主要的中间产品，如五氧化二钒、三氧化二钒等氧化钒，并进一步深加工为钒铁、钒氮合金、钒铝合金等钒产品。通常认为，钒产品为五氧化二钒、三氧化二钒、50 钒铁、80钒铁、钒氮合金、钒铝合金等。广泛应用在钢铁、冶金、化工、储能、颜料、环保、医药等国民经济的诸多重要领域，被称为“现代工业的味精”。

钒资源在工业领域应用广泛，被称为“现代工业的味精”。全球钒产品消费量的约91.4%用于钢铁冶金，2.11%应用于钒钛、钒铝合金等金属材料，3.36%用于化学品，3.13%用于储能及其他领域。目前国内钒产品消费量的 91.45%用在钢铁，2.06%应用于钒钛、钒铝合金等金属材料，2.57%用于化学品，3.92%用于储能及其他领域。

3. 钒资源状况：中国钒资源储量丰富，是全球第一大产钒国

钒在自然界中分布较广泛，其丰度排名第 22 位，根据《钒产业2021 年年度评价》（陈东辉）的数据，在大陆地壳中钒的平均丰度约为 60 ppm；根据美国地质勘探局(USGS)统计含钒矿物种类繁多，约有 156 种，钒极少以单一矿物存在，常和金属如铁、钛、铀、钼、铜、铅、锌、铝等矿产共伴生，或与碳质矿、磷酸盐矿共生。作为矿产资源，工业钒矿原料主要来自以下 4 种矿产类型: 钒钛磁铁矿、砂岩钒矿、页岩钒矿和钒酸盐型钒矿。储量较大的含钒矿物有钒钛磁铁矿、含钒磷酸盐页岩矿、铀钾钒矿、硫钒矿与铝土矿等；碳质的石煤、原油、沥青矿物中也含钒，其中石煤是我国独特的含钒矿产资源。世界绝大部分钒的供应来自开采的矿石（或炼钢炉渣），提取钒的矿产资源有两大类：一是钒钛磁铁矿、二是含钒的碳质页岩（俗称石煤、煤矸石）。

全球钒资源主要集中在中国、澳大利亚、俄罗斯、南非四国。根据USGS最新统计显示:截至 2022 年，全球钒( 折金属钒) 储量＞ 6 300 万 t，其中钒矿储量( 已认定的钒资源中符合当前采掘和生产相应要求的部分) 约为 2600 万 t，全球97%以上的钒矿储量集中在中国( 36.53%) 、澳大利亚( 28.46%) 、俄罗斯(19.23%) 及南非( 13.46%) 等4 个国家。全球钒资源主要来自于钒钛磁铁矿加工。据中国钢铁工业协会钒分会统计，2021年全球约 13% 的钒产量直接来自于钒钛磁铁矿，以南非的布什维尔德矿业公司和嘉能可公司，以及巴西的 Largo 资源公司为代表；约 76% 的钒来自于钒钛磁铁矿经钢铁冶金加工得到的钒渣，以中国企业为主；约 11% 的钒由二次回收的含钒副产品（含钒燃油灰渣、废化学催化剂等）及含钒石煤生产。

中国是全球第一大钒矿生产国，全球占比 70%。根据USGS 最新统计:2022年全球钒产量10 万吨（以金属钒计），其中中国产量 7 万吨，巴西 0.62 万吨，俄罗斯1.7万吨，南非0.91万吨。中国是全球第一大钒矿生产国，近三年占全球比重分别是66.7%、67%、70%。鞍钢集团攀钢公司、俄罗斯 Evraz、河钢集团承钢、北京建龙占据全球钒资源供给的前四。以折五氧化二钒计，鞍钢集团攀钢公司钒产能为 4.4 万吨，2022 年产量为4.69万吨；俄罗斯Evraz 钒产能为 3.5 万吨，2021 年钒产量为 3.04 万吨。河钢集团承钢公司产能为2.2万吨，2022 年钒渣产量 15 万吨，折五氧化二钒约 1.8 万吨。北京建龙重工产能为2.1万吨，2021年产量为 1.98 万吨。

四川省是我国钒矿储量第一大省。我国钒资源主要储存于钒钛磁铁矿和含钒石煤中，分布在四川、广西、甘肃和湖北等地，据国土资源部统计，其中四川省钒矿（金属钒）储量为497.73万吨，占全国储量的 63.26%。其次是广西储量 100.55 万吨，安徽储量60.76万吨，陕西储量49.01 万吨。 我国的钒矿资源主要以钒钛磁铁矿为主，四川攀西和河北承德是主要产区。根据《全国钒钛磁铁矿资源综合利用白皮书》（2020 年）发布的数据：我国已探明的钒钛磁铁矿储量约100亿吨（不含超贫矿），远景储量在 300 亿吨以上。主要分布在四川攀西、河北承德、陕西汉中、辽宁朝阳、广东兴宁等地区。其中以四川攀西和河北承德为重要分布地，其中攀西地区已探明储量 95.35 亿吨，河北承德地区已探明储量 3.65 亿吨。

石煤是除钒钛磁铁矿之外的另一重要含钒矿物资源。石煤本身是一种含碳少、发热值低的劣质无烟煤，又是一种低品位多金属共生矿。含钒石煤是一种含碳页岩矿，矿物以石英为主，包含炭质、高岭石和云母类矿物等，此外可能含有少量的白云石、石榴石和黄铁矿等。根据《石煤资源综合利用技术及发展》的数据，我国石煤储量达 618 亿吨，主要蕴藏在我国的江南六省(浙、赣、鄂、湘、桂、黔)和陕南-川北-豫西南这两条分布带上，其中南秦岭的石煤储量极为丰富。其中含量大于 0.5%的储量为 7707.5 万ｔ，是我国钒钛磁铁矿中五氧化二钒储量的2.7倍，因此，近年来我国对石煤中钒资源提取、开发十分重视，从石煤中提钒是我国钒资源开发的重要发展方向。

4. 钒产品的提取工艺：火法优势明显，钒渣提钒投资强度低于石煤提钒

钒系列产品的制造包括提钒（提取五氧化二钒）和制钒（制造钒深加工产品）两大步骤，其中提钒技术针对不同的钒资源，主要采用火法和全湿法两大类为主，其中火法是指先通过火法焙烧+湿法转浸，包括钠法、钙法、亚熔盐法。全湿法是取消焙烧、完全采用酸浸工艺。制钒包括采用铝热法、电解法、直接氧化还原发生产钒铁、钒合金等。目前世界上主要的钒系列产品生产技术路线有数十种。 我国含钒原料主要包括钒渣、高品位钒钛磁铁矿、石煤提钒等，钒渣提钒是目前国内钒系产品供给的主要来源。根据《钒产业 2021 年年度评价报告》（陈东辉）披露的数据，钒渣原料提钒产量占比88.71%，石煤提钒产量占比7.75%，废催化剂等固废回收提钒产量占比2.65%，直接由钒钛磁铁矿原料提钒产量占比 0.89%。针对不同的原料，理论上可以采取不同的提钒工艺技术。

钒渣提钒：钒钛磁铁→高炉冶炼→转炉提钒，获取钒渣，钒渣进一步通过火法+湿法制成五氧化二钒。其中钒渣作为高炉-转炉长流程钢厂的冶炼副产物，在以钒钛磁铁口为原料的钢厂，经过高炉冶炼成铁水后，在炼钢厂经专用提钒转炉吹炼，获得五氧化二钒含量15%-25%的钒渣。由于钒渣来自于铁水炼钢过程，因此其供给受钢厂开工影响较大。但作为副产物其成本较低。 高品位钒钛磁铁矿提钒：主要采取火法或湿法进行，但对钒含量要求较高，目前国内钒钛磁铁矿的含钒量基本在 2%以下，直接进行火法/湿法提钒，经济性较差。石煤提钒：主要采用火法+湿法制成五氧化二钒，也就是焙烧后浸出的方法，先破坏矿物晶格，除去还原性矿物，使其中的低价钒氧化为易浸出的高价钒，然后进行酸浸。因其适应性强、浸出率高，且具有环保低耗的优点，已是石煤钒矿提钒的主要发展方向。废弃物提钒：主要是失活催化剂提钒。在硫酸制取以及石油工业中精炼脱硫都会用到催化剂。当催化剂失去活性后，工厂便不再利用，但在这些失活催化剂中存在钒等有价金属，其中钒以 V2O5 和 V2O4 形式存在。回收这些失活催化剂中的钒可以实现资源的循环利用，节约资源。废弃物提钒主要采取酸浸-碱溶法。

不同的火法和湿法提钒工艺在辅材、能耗、环保、效率上存在千差万别：钠法提钒环境污染严重，国内各地已禁止采用：钠化焙烧法基本原理是在含钒矿物（钒渣或石煤）中加入 NaCl 或 NaHCO3 作为添加剂，通过高温焙烧-水浸-沉淀-焙烧得到V2O5。也可用硫酸浸出焙烧产物。该工艺适用于石煤和低钒钢渣提钒中。钠化焙烧工艺具有操作简单、辅助材料易得、钒浸出率高、产品质量高等优点。然而 NaCl 和Na2SO4 在焙烧过程中容易产生 Cl2、HCl、SO2 和 SO3 等有毒气体，造成环境污染。此外钠化焙烧工艺产生的提钒废水含有大量的铬，对其处理难度大，成本高。在回转窑焙烧过程中易结圈，且提钒尾渣产量大，钠盐由于水溶性强导致其处理难度大。钠法提钒生产过程中产生氯气、氨气、废酸、废渣，对生态环境破坏严重，各地纷纷出台政策禁止采用钠化提钒。

攀钢采用升级版钙法提钒，具备清洁生产效果，但存在纯度稍低缺点：钙法提钒又称图拉法，由俄罗斯图拉钒厂开发。该工艺将钙盐作熔剂添加到含钒固废中造球、焙烧，使钒氧化成不溶于水的钒酸钙盐，再加酸调 pH 值，除杂后再沉钒，煅烧沉淀得到V2O5。此法较环保、利于综合回收利用，但对焙烧物有选择性，使用范围受限。钙化焙烧的最大优点是对转炉钒渣中 CaO 的含量无严格限制，原料适应性强，且采用碳酸钙等石灰类物质的生产成本更低。提钒尾渣不含钠盐，去除重金属离子后便可满足工业废水排放控制标准，实现提钒废水可循环使用。然而，钙化焙烧最大的缺点是所生产的 V2O5 产品纯度稍低，含有CaO、MnO、MgO等杂质导致其市场竞争力不强，这也是制约钙化焙烧工艺应用的最大原因。此外，钙化焙烧提钒废渣中会生产石膏，石膏的分解会产生 SO2 有害气体，进而产生一定的环境污染。基于钙化焙烧法存在原料消耗大、尾渣产量高、资源利用率低和污染气体产生等问题，攀钢对图拉法工艺的整体装备和技术进行了升级改造，并最终提出了全新的氧化钒清洁生产工艺，其工艺与钙化焙烧基本原理一致，但是清洁生产工艺实现了提钒废水和废渣的循环利用。提钒尾渣中石膏用于水泥生产，脱出石膏后的低硫渣可返回高炉冶炼；沉钒废液经电解处理后可回收沉钒废液中的金属锰，电解废液可返回硫酸浸出步骤用于钙化焙烧熟料的溶出，整个过程无有害废弃物排放，钒的回收率大幅提高，目前氧化钒清洁生产工艺已于攀枝花钢铁集团西昌钒钛制品厂钒制品分公司成功应用。

河钢承钢开发亚熔盐提钒，能耗低、环保：亚熔盐提钒由中科院与河钢承钢联合开发，并于 2017 年投入使用。该工艺将一定浓度的氢氧化钠溶液与钒渣充分混合，通过蒸汽加热进行钒渣氧化，物料水洗后得到可溶性钒酸钠溶液，再经冷却结晶即可得到钒酸钠晶体。亚熔盐体系为钒渣系统提供高化学活性和高活度负氧离子的碱金属离子化介质，具有蒸汽压低、流动性好等优良的物化性质，提钒过程具有较高的反应活度系数和反应活性，同时分离功能具有可调控性。该工艺可将传统钠化和钙化焙烧的温度由 800℃降低到200～400℃，显著降低能耗，运行结果表明钒和铬的转化率分别稳定在 90%和 80%以上，且整个工艺从源头消除了有害窑气、铵沉废水和含铬尾渣的产生。

湿法提钒取消焙烧工序，降低能耗，但生产效率较低：湿法提钒适用于钒渣和石煤，主要通过硫酸直接浸出，该工艺取消了氧化焙烧的过程，减少了焙烧设备投入，降低了能耗。硫酸直接浸出法成本较低，操作简单，设备要求低，浸出液循环利用，工艺过程无有害物质排放，是一种对环境友好的提钒技术，钒的浸出率可达 97.9%。但湿法提钒的浸出时间相对较长，生产效率较低。酸浸-碱溶法提钒先用酸使含钒钢中的钒以 VO2+、VO2+的形态浸出，再加碱中和，在弱碱性条件下加入氧化剂使钒氧化成五价离子，并使其沉淀制成粗钒，粗钒经碱溶生成五价钒的钠盐，除去杂质硅后，再用铵盐二次沉钒得偏钒酸铵，偏钒酸铵经煅烧后可得到高纯V2O5。该工艺常用于低钒钢渣提钒。 对比主要火法和湿法提钒工艺，从能耗、提取率、环保、生产效率/成本角度来看，火法中的升级版钙法和亚熔盐法具备较好的经济性。

从原料角度来看，石煤提钒整体投资成本大于钒渣提钒。从国内部分提钒项目环评公司的信息来看，钒渣提钒项目的单位五氧化二钒的投资强度低于石煤提钒，其中成渝钒钛单位五氧化二钒投资强度为 2.02 万元/吨，宏发钒业为 1.092 万元/吨。石煤类提钒项目，肃北西矿提钒投资强度为 28.73 万元/吨，安陆曹程为 14.88 万元/吨，汇宏矿业为21.65 万元/吨。

5. 供给：钒钛磁铁-钒渣提钒成本优势大，但存在区域性；石煤提钒仍需工艺技术突破

根据百川统计截止 2023 年 10 月 30 日国内五氧化钒产能为193360 吨。前十家企业合计产能 136100 吨，其中攀钢钒钛产能为 40000 吨，成渝钒钛产能为20000 吨，北京建龙产能为19200 吨，河钢承钢为 18000 吨，德胜钒钛为 14500 吨。前十企业中陕西五洲矿业、淅川县玉典钒业为石煤提钒，其余均为钒钛磁铁矿—钒渣提钒。根据钢联终端统计 2022 年全国 23 家五氧化二钒样本企业合计产量10.89万吨，同比减少4.28%。钒铁产量 3.6155 万吨，同比减少 9.5%；2022 年钒氮合金产量5.75万吨，同比减少7.33%。整体来看，2020 年-2022 年，五氧化二钒、钒铁、钒氮合金产量均呈现持续减少态势。

基于目前国内钒产品供给来源占比结构：钒渣原料提钒产量占比88.71%，石煤提钒产量占比 7.75%，废催化剂等固废回收提钒产量占比 2.65%，直接由钒钛磁铁矿原料提钒产量占比0.89%。我们将从资源的可获取性、提钒成本上进行分析梳理：国内一次资源--钒钛磁铁矿资源可获取性较好，但区域性特征明显。根据《全国钒钛磁铁矿资源综合利用白皮书》（全国钒钛磁铁矿综合利用标准化技术委员会等，2020年）披露：我国钒钛磁铁矿已探明储量约 100 亿吨，占全球比重约 25%，但主要集中在攀西和承德地区；经过几十年的实践探索，我钒钛磁铁矿综合开发利用已经实现了大规模工业化露天开采。其中攀钢集团、河钢承钢、北京建龙、龙佰集团、安宁股份、德盛钒钛均具有大规模开采能力。攀钢年开采钒钛磁铁矿约 1900 万吨，安宁股份年产钒钛铁精矿160 万吨。整体来看，国内钒钛磁铁矿资源可获取性较好，但区域性特征明显，资源主要集中在攀西和承德，对全国范围布局钒钛磁铁-钒渣提钒存在较大约束。

钒钛磁铁矿冶炼经济性是影响二次资源钒渣长期供给的主要因素；钒钛磁铁矿提钒主要借助高炉冶炼生成含钒铁水--提钒转炉吹炼生产钒渣，其中钒渣作为高炉-转炉长流程钢企的副产品，其产量与主产品铁水产量成正比。而铁水产量由受制于钢厂整体盈利性影响，目前国内钒钛磁铁矿相比同品味的进口铁精矿价格有优势。2022 年安宁股份对外销售61%品味钒钛铁精矿平均价格为 527 元/吨，攀钢自产钒钛铁精矿价格为 263 元/吨，均大幅低于同品味的进口印度矿。因此对外购资源，还是利用自产资源的企业，用钒钛磁铁矿冶炼经济性更好。钒钛磁铁矿--钒渣供给不受制约。

短期提钒转炉产能是钒渣供给的进步释放的天花板。钒钛磁铁矿—钒渣工艺的核心设备是提钒转炉，钒钛磁铁矿经烧结、加入高炉冶炼成含钒铁水，再兑入提钒转炉进行吹炼，生成五氧化二钒含量较高的钒渣和半钢。目前国内有七家企业拥有提钒转炉（按照提钒转炉吨钢渣量40kg/吨，考虑到提钒转炉冶炼周期小于普通转炉）测算 7 家企业理论钒渣产能91.8万吨，按照钒渣的五氧化二钒含量 15%-25%，取中位值，7 家企业理论的五氧化二钒产能为18.7万吨。剔除 2023 年新建置换项目，理论产能在 15 万吨左右。

我国石煤矿储量十分巨大，且广泛分布在国内东南部省份，资源可获取性较好。根据《石煤资源综合利用技术及发展》（朱军,刘欢,马莹等，2013 年）研究，国内石煤矿含五氧化二钒总量达到 11797 万吨。且分布在国内华东、华中、华南各省，其中湖南省石煤矿含五氧化二钒量达到 4045.8 万吨，江西为 2400 万吨，浙江为 2277.6 万吨。目前在石煤矿的采选上，包括水洗离心富集在内的一系列选矿技术已经成熟。整体来看，我国石煤矿储量十分巨大，且广泛分布在国内东南部省份，资源可获取性很好。

提钒过程中的环境治理问题，对资源可获取性会一定影响。尽管目前有大量钒渣提钒技术，但其资源环境问题仍非常突出，生产过程中产生废气、废水、废酸、废酸等，依然存在含盐废水产生量大、含铵芒硝难处理、提钒尾渣钠高难利用、钒渣中铬利用率低、提钒尾渣利用率低等问题。这些突出的环境问题，对一些环保治理投入较少的企业，在环境整治过程中，往往会发生停产整顿，导致供给出现约束。整体来看提钒过程中的环境治理问题，对资源可获取性会一定影响。 以进口提升资源获取被法律禁止：钒产品生产的主要原材料为钒渣，此前部分来源于进口贸易。2017 年 8 月，环境保护部发布《进口废物管理目录》，将4 个品种钒渣从《限制进口类可用作原料的固体废物目录》调整列入《禁止进口固体废物目录》，自2017年12月31日起执行。从资源获取角度来看，是无法通过进口增加供给。

大型提钒企业的开工情况大幅好于行业整体水平。从百川统计的数据来看，2020年-2022年全国五氧化二钒企业的开工率分别为 58.75%、57.86%、63.23%。而同期攀钢集团债券募集说明书披露的公司钒业务产能利用率分别为 106.25%、108.25%、117.25%。呈现出大型企业的开工情况大幅好于行业整体水平。

从成本竞争力角度来看，利用钒钛磁铁--钒渣工艺成本大幅低于石煤提钒。按照攀钢集团科创票据募集说明书（2023 年 4 月）披露的 3359 元/吨粗钒渣采购价，假设石煤井工矿开采成本 300 元/吨，测算钛磁铁--钒渣工艺的主原料成本比石煤提钒低近30000元/吨。另外参照表，单位五氧化二钒投资强度测算，钒钛磁铁矿企业的折旧成本比石煤提钒企业的折旧低6500元/吨。整体来看，从成本竞争力角度来看，利用钒钛磁铁--钒渣工艺成本大幅低于石煤提钒。

大型钒渣提钒企业基于钒钛磁铁矿资源，构建的钒产业链一体化，其成本优势明显。2020年-2022 年钒钛股份的钒业务毛利率分别是 14.45%、30.5%、32.08%，钒产品成本分别为73624元/吨、80373 元/吨。同期河钢股份的钒业务毛利率是 33.65%、23.89%、21.57%，三年平均水平与钒钛股份接近。根据百川的调研数据，2021 年-2020 年行业五氧化二钒企业平均成本为110029 元/吨，121848 元/吨。整体来看，大型钒渣提钒企业基于钒钛磁铁矿资源，构建的钒产业链一体化，其成本优势明显。

从资源的可获取性、提钒成本两维度来看，国内含钒矿物自然资源储量丰富，钒钛磁铁矿—钒渣提钒路线具备较大的生产制造成本优势，但其供给存在区域性，对全国性布局钒深加工有一定物流成本约束。石煤提钒供给尽管有资源优势，但生产成本劣势仍然是制约其供给大幅释放的主要因素，未来如在工艺技术、清洁生产上有重大突破，将能对其供给占比提升形成支撑。

6. 需求：工业味精增效、绿色价值凸显，中长期钒系产品需求迎来快速增长

随着钒元素的物理特性进一步被挖掘，作为最具有环保和绿色价值的合金元素，广泛应用在钢铁、高端金属材料、化工、能源、医疗等领域。作为“工业味精”，钒是钢铁、高端金属材料的添加剂，能够增强其理化性能。在能源结构转型时期，钒作为长时储能电池的重要基础材料之一，其绿色价值凸显。

6.1. 钢材高强化、耐性提升的带动钒作为合金添加剂需求增长，三年复合增长 2.9%

钒在钢铁中的消费强度持续上升，但与欧美国家相比还存在差距。根据《2021年全球钒工业发展报告》（吴优，陈东辉，刘武汉等）的数据，2021 年达到吨钢消费强度0.060kg的水平，相比 2016 年的 0.040kg 有较大提升，且已经超过世界平均水平，但与北美（0.089kg）、欧盟（0.076kg）等工业发达国家的相比，还有一定差距。作为钢铁生产过程中加入的合金添加剂，钒的消费强度低主要与钢结构有关。钢铁领域，钒绝大部分用作生产高强度低合金钢、高速钢、工具钢、不锈钢、弹簧钢、轴承钢等。相比欧美日等发达经济体，目前我国钢材结构中低端品种占比仍然较高，尽管在 2018 年 11 月以来国家实施新的螺纹钢标准，同时加大高强度低合金的三级螺纹钢应用，带来钒的消费强度提升。但总体来看，我国高强钢、特钢占比仍然较低，以特钢为例低于日本近 3 个百分点。这也导致钒的消费强度与欧美日等国有差距。

铌对钒的取决于价格比，但铌铁供给完全依赖进口，价格变数更大，难以大幅替代钒。铌铁是钢铁的“味精”，在炼钢时参加适量的铌铁，也会大幅度进步钢材的强度、耐性、可焊性和耐腐蚀性。在相对性价比提升时，国内一些钢厂已在出产对强度、耐性有较高要求的钢种时逐步推行以铌代钒。以三级及以上级别的螺纹为例，加铌可一举两得：细化晶粒，沉淀强化及固定氮。细化相变后的铁素体晶粒，可在提高强度的同时提高钢的韧性及其他特殊性能，满足建筑物的持久安全性要求。沉淀铌在提高强度的作用方面是钒的2 倍。生产实践也证明，只要工艺设计、控制合理，铌微合金化工艺强化效果明显好于钒微合金化工艺，即所谓的1个铌等同于 2 个钒（采用钒铁微合金化工艺），因此要达到同样理化性能，在钢中只需要加入铌只需要 1/2 的钒量。

铌/钒价格比小于 2，是铌代替钒的决定因素。从铌铁和钒铁的平均价格来看，2023年以来国内钒铁价格呈现震荡下行态势，截止 11 月 29 日，2023 年中国钒铁平均价格为12.35万元/吨，同期巴西进口的铌铁平均价格为 24.22 万元/吨。铌价在钒铁价格的2倍左右，目前用铌代钒的经济性已经缩窄。 全球铌铁供给被巴西垄断。从全球的金属铌的供给来看，主要集中在巴西和加拿大，根据USGS 披露的数据，2022 年巴西产量为 71000 金属吨，占全球的比重为90%；加拿大产量6500吨，占全球比重为 8.2%。整体来看全球金属铌供给被巴西垄断。我国铌铁消费对巴西出口依赖度很深。我国铌金属产量在全球占比很小，铌铁消费几乎完全依赖进口。从我国铌铁的进口数据来看，2018 年-2019 年，国内钒价高位时，刺激了钢企用铌代钒，拉动了铌铁进口。之后随着钒价的回落，铌铁进口也呈现下降。2022年我国进口铌铁33380 吨，其中从巴西进口 32912 吨，占比达到 99%。整体来看，我国的铌铁消费对巴西出口依赖度很深。 整体来看，由于我国铌铁资源稀缺，对进口铌铁依赖性较大，且全球铌铁供给被巴西垄断。未来如铌供给的变数，将导致价格大幅波动，进而降低铌代钒的经济性。

关于未来钢材品种结构，我们认为高强度、耐性的钢种需求维持增长，带来钢材对钒的消耗强度提升。 参考日本，经济进入中高速、工业增加值保持高位阶段，结构钢、不锈钢、高强钢等高强度、耐性品种需求保持增长。未来我国经济进入高质量、双碳低碳转型期，对此类钢的需求也将维持增长态势，由此钢材对钒的消耗强度提升将是必然趋势。 上世纪 70 年代初，日本经济在完成快速工业化后，进入了中速发展阶段，GDP增速由之前的 10%左右的下滑到 70 年中期的 4%左右，并持续到90 年初期；同期日本工业增加值在国民经济的占比基本维持在 35%左右。 同期日本国内钢材消费结构出现变化，传统的热轧、冷轧、镀锌、镀锡、型钢等品种需求相对平稳，而 H 型钢、厚板、结构钢、高强钢等需求维持增长。其中结构钢由403 万吨增长到 704 万吨，高强钢由 78 万吨增长到163 万吨；不锈钢由99.3万吨增长到 155.5 万吨。 中国经济进入高质量发展期，绿色低碳转型，节能增效对结构性材料强度提出更高要求，带来高强钢需求增长；同时新能源和新能源车细分领域的增长，拉动特种钢需求上升。

钢铁行业未来钒消费测算。 假设：1、我们在 2023 年 11 月 23 日发布的《减量发展的大背景下，钢铁行业存在的结构性机会》对国内粗钢产量的预测：2025 年为 95750 万吨，2030 年为92198万吨。2、假设到2030 年，国内钢材的钒消耗强度为 0.08kg/吨，低于北美2019 年、超过欧盟2021年。预计到 2025 年钢铁行业五氧化二钒消耗量 138496 吨，2022 年-2025 年复合增长率2.9%。2030 年消耗量 142248 万吨。

6.2. 钛合金受益于民用和军用航空增长，钒需求三年复合增长15%

钒在高端金属材料应用是制造航空航天工业用的钛基合金，以TC4 为主。主要是在航空航天用钛材中，加入一定量的钒合金( AlV) 后，可增加金属材料的强度、耐磨性和耐腐蚀性等。钒和钛组成的金属合金可用于火箭飞机发动机、导弹、军舰的水翼、蒸汽涡轮机叶片、宇宙飞船舱骨架和引进器等。钒合金还应用于制造磁性材料、硬质合金、超导材料及核聚变反应堆。

随着新型军机占比提升、国产大飞机在民用航空市场的打开，TC4 钛合金需求持续走强，预计 2025 年 TC4 需求达到 27941 吨，相比 2021 年增长75%，2030 年需求达到41055吨，相比 2021 年增长 157%。

新型军机占比提升，带动 TC4 需求增长。由于钛合金的密度比钢小得多，而强度又和钢很接近，为了减轻飞机结构重量、提高机体寿命、满足耐高温耐腐蚀等方面要求，新型军机用钛量不断抬升。目前全球各种先进战机钛合金用量基本都达到了20%以上，其中美国 F-22 战斗机用钛量更是达到了 41%，我国新型战斗机的代表歼-20和歼-31钛合金用量也分别达到 20%和 25%。根据 World Air Force 统计，截至2018年，我国军机结构中老旧型号的二代机仍占 40%，而最新的歼-20 数量不足50架，与美俄两大空军强国相比，我国新型军机数量占比差距巨大，未来升级换代需求明显，除了列装飞机数量的增加，单机用钛量的提升，都将大幅增加对于高端钛材的需求。基于对未来 5 年我国不同军用机型飞机交付数量的预测，假设不同机型钛用量占比，钛合金部件生产成材率 30%，并考虑飞机维护需求以及研发试验中产生的需求，预计21年国内军用航空市场对于钛材需求为 2992 吨。

国产大飞机在民用航空市场的打开，C919 大飞机与ARJ21 新支线飞机未来批量生产，对钛合金的应用大幅度提高，将会有力地带动TC4 钛合金需求市场的增长。

我们在 2021 年 7 月 8 日发布的《高端钛需求强劲，景气度持续印证》报告，预测航天航空领域的钛合金（TC4）在 2025 年需求达到27941 吨，之后维持在8%的增速，2030 年达到 41055 吨，相比 2021 年分别增长 75%、157%。

根据 TC4 合金总钒的占比为 3.5%-4.5%，假设取中位值4%。测算2025 年钒金属需求1118吨，折五氧化二钒 1989 吨；2030 年钒金属需求 1642 吨，折五氧化二钒2923吨。其中2022年-2025 年复合增长率 15%。按照中国钢铁工业钒协会的披露的数据2021 年国内五氧化二钒表观消费量 132600 吨，其中金属材料消耗 2.06%，为 2732 吨。假设除钛合金以外的金属材料需求整体稳在 1600 吨，则 2025 年金属材料对五氧化二钒的需求为3589 吨，2030年为4523吨。

6.3. 储能：政策刺激+全生命周期成本优势驱动钒电池装机快速增长，钒产品绿色价值属性凸显

钒系电池是钒在绿色能源的新领域，全钒液流电池（Vanadiumredox battery，RVB）是一种正负极电解液全部是钒盐溶液的液流电池，以金属钒离子为活性物质的液态氧化还原可再生电池；其中以+4、+5 价态的钒离子溶液为正极；以+2、+3 价态的钒离子溶液为负极。分别储存在各自的电解液储罐中。钒电池的发电原理：对电池充放电时，正负极电解液在离子交换膜两侧进行氧化还原反映，通过电堆外泵的作用，储液罐中的电解液不断送入正极室和负极室，以维持离子的浓度，实现对电池的充放电。主要依靠电解液中H+在离子膜上的定向移动形成电流回路。

全钒液流电池的发电原理决定了其具有高安全性和长寿命的优势。区别于锂电池，液流电池的电解液和电堆是相互分离的，电解质离子存在于水溶剂中，不会发生热失控、过热、燃烧和爆炸，因此其是目前电化学储能技术路线中安全性较高的技术路线；同时，全钒液流电池支持频繁充放电，每天可实现数百次充放电，液态电解液也是的过充过放也不会造成爆炸和电池容量下降；此外，全钒液流电池使用寿命长，充放电循环次数在10000 次以上，部分可达到2000 次以上，这是由于其正负极活性物质分别存放在正负极电解液中，充放电时也不会产生其他电池常有的物项变化，可深度放电而不损伤电池，使用较长时间也能保持较好的活性。

较高的初装成本是全钒液流电池发展的最大制约，但其全生命周期成本已低于锂电池。全钒液流电池系统的成本主要由电解液以及电堆等零部件构成，其中电解液占总成本比例中的40%，电堆占成本比重 35%。全钒液流电池的储能介质（电解质）和发电部件（电堆）在物理上是分开的，因此全钒液流电池系统的成本构成又可分为电解液成本和除电解液外的电池储能价格。以兆瓦级全钒液流电池储能系统为例，在 V₂O₅价格为10 万元/吨时，钒液流电池所用电解液价格约为 1.5 元/Wh，除电解液外的电池储能系统市场价格为6 元/Wh，合计7.5元/Wh，整体较锂电池高（2023 年 Q3 锂电池储能系统均价为 1.05 元/wh，EPC均价为1.36元/wh）。但从全生命周期来考虑，其成本已接近锂电装机招标价，全钒液流电池成本优势也在逐步显现。由于全钒液流电池的电解液可在线或离线再生循环使用，1kWh 电解液约需要8kg高纯度的V2O5，所以钒电解液的残值很高。电池系统运行 15～20 年报废后，除电解液可循环利用外，电堆的电极和双极板(碳材料)及电极框(塑料)可作为燃料使用，燃烧后只产生CO2和H2O，集流板为铜板，端板为铝合金板或铸铁板，紧固螺杆为钢材料，电池系统报废后，很容易回收循环利用。综合考虑残值后，储能时长分别为 4h、10h 的全钒液流电池系统实际成本仅为1875元/kWh、1020 元/kWh。

双碳转型时期，新旧电力系统转型升级下，能源的可控化和可储化成为发展的核心。随着《巴黎协定》的生效，目前已有 110 多个缔约国和地区做出了各自的承诺。全球双碳和能源转型正火热发展中，以风光发电为主流的新型发电方式开始逐渐替代传统发电。相较传统模式，新型电力系统虽有环保、能源储量大等优点，但由于来源主要为太阳能、风能等自然能源，受地理位置、天气环境等影响，有资源波动不稳定等天然缺陷，风电和光电的出力时间以及载量无法与用电时间及负荷形成匹配，较难 24 小时控制以实现供需平衡。风光电的不可控以及短周期波动不稳定性不仅会产生弃电弃光，同时也会对电网稳定和安全造成威胁。截止2023年10 月，国内风电装机容量达到 40400 万千瓦，占比 14.36%；太阳能装机容量53576万千瓦，占比 19.05%。截止 2023 年 10 月，国内风电发电量 6424.3 亿千瓦时，占比8.76%，相比2022年末增加 0.57 个百分点；太阳能发电 2435.7 亿千瓦时，占比3.32%，相比2022年末增加0.59个百分点。目前，从可商业化的角度来看，从网络系统技术出发的“虚拟电厂”+从电能转化出发的“储能系统”是解决风光弃电的能源结构问题。新旧电力系统转型升级下，能源的可控化和可储化成为发展的核心。

储能领域，各国大力发展以电池储能等为代表的长时间储能技术，以提高电力系统调节能力和对新能源的消纳能力。根据国家能源局《新型电力系统蓝皮书》（2023年6月）披露的内容：美国国家可再生能源实验室（NREL）预计，2050 年储能功率和储能容量将分别达到2亿千瓦和 12 亿千瓦时以上，储能规模相较目前将增长约10 倍。美国能源部已投入大量资金用于支持全钒液流电池、压缩空气储能等技术研发。2050 年，电网储能时长将以4小时、6小时、8 小时为主，三类储能分别约占储能配置总量的 34%、25%和19%。日本积极推动储能规模化发展，预计到 2030 年储能规模将比 2019 年增加10 倍，商用和家用蓄电池市场规模将达到 2400 万千瓦时，车载蓄电池市场规模也将扩大到1 亿千瓦时。我们认为长时储能在可再生能源大力发展的背景下，在增强储电能力、保障电力系统调峰和稳定运行以及极端情况电力补充方面发挥着重要作用，未来建设长时储能系统的必要性将不断增加。

全钒液流电池在长时储能领域中具有优势，应用空间广阔。相比其他长时储能，钒液流电池较为成熟、配置灵活、扩展性好、循环次数高、安全性高，适用于削峰填谷、系统调频、分布式等场景。但存在成本高、能量密度低。我们预计未来随着技术不断进步成本的逐渐下降，液流电池在长时储能领域应用空间巨大。

从应用来看，全钒液流电池目前商业化较为成熟。根据《储能产业研究白皮书2023》（中关村储能联盟 CNESA）披露 2022 年国内新增投运液流电池装机规模112.1MW，同比增长338%，新增规划在建液流电池规模 1.1GW/4.2Gwh，以全钒液流电池为主，规模实现突破，首个百兆瓦级全钒液流电池项目在辽宁大连并网运行，规模100Mw/400MWH；用户侧最大钒液流电池储能项目在安徽枞阳海螺水泥厂并网运行，规模6MW/36MWH；首个吉瓦级全钒液流电池项目在新疆昌吉开工建设；中核汇能组织了国内首次吉瓦时级全钒液流电池储能集采。

从政策来看，政策支持是发展钒电池的重要推动力。政策层面，为鼓励可再生能源发电企业市场化参与调峰资源建设，国家能源局 2021 年 8 月发文提出，超过电网企业保障性并网以外的规模初期按照功率 15%的挂钩比例配建调峰能力，按照20%以上挂钩比例进行配建的优先并网。政策刺激、叠加成本优势显现，未来钒电池在储能占比将进一步提升。根据中关村储能联盟 CNESA 发布的《储能产业研究白皮书2023》预测：保守场景下，预计 2027 年新型储能累计装机规模达到 97GW，2023-2027 年复合年均增长率为49.3%；理想场景下，预计 2027 年新型储能累计规模将达到到 138.4GW，2023-207 年复合年均增长率为60.3%。假设取中性场景，2027 年新型储能累计装机规模达到110GW。则2022年-2027年新增储能装机容量符合增速 28%，2027 年当年新增新型储能装机18.11GW。考虑到2027年-2030年累计装机相比之前五年放缓，年新增符合增速取 5%，2030 年新型储能装机29.59GW。根据 CNESA 的统计，2022 年钒电池储能装机占新型储能比重为1.53%，考虑到2023年的装机规划，假设达 5%，之后稳步提升到 2025 年达到 15%，之后维持相对稳定。以此测算，2025 年钒电池对五氧化二钒的需求未 86937.6 吨。2030 年达到142048吨。从需求来看，钒产品绿色价值属性大幅凸显。

6.4. 整体需求：工业味精增效+绿色价值凸显，未来三年钒系产品需求复合增长 19.3%

其他领域：钒金属元素在化工领域作用主要是作为制造硫酸和硫化橡胶催化剂的原料使用，也可以作为抑制电厂发电过程中氧化亚氮生成的抑制剂使用，在其他化工钒制品中主要用于催化剂、陶瓷着色剂、显影剂、干燥剂等。据中钢协钒业分会统计，2021 年国内V2O5表观消费量约在 132600t 左右，化学品消费占比 2.06%，在加上除储能以外的其他领域，我们测算消耗约 3800 吨。随着国内化工行业发展进入稳定区，假设其他领域对钒消耗保持相对稳定。综合钢铁、金属材料、储能、其他领域对钒产品的需求展望，在传统材料领域，钒作为工业味精进一步增效理化性能；在新能源领域，钒作为能源金属绿色价值凸显。预计到2025年五氧化二钒需求达到 232824.5 吨，2022 年到 2025 年复合增速为19.3%。预计2030年五氧化二钒需求达到 292621.2 吨，2025 年到 2030 年复合增速为4.8%。

7. 钒系产品市场和供需格局展望

国内五氧化二钒的价格在 2018 年创历史新高后，近年呈现震荡下行态势。2023年以来，国内五氧化二钒价格整体呈现震荡下行态势。截止 11 月 30 日，四川五氧化二钒（98%，片）全年平均价为 109467 元/吨，相比 2022 年均值下跌 10.54%。从百川统计的五氧化二钒企业开工率来看，2023 年 1-10 月平均值为 70%。整体反映了，目前供需偏弱，导致五氧化二钒市场下行。 根据百川统计截止 2023 年 10 月 30 日国内五氧化钒产能为193360 吨。按照提钒转炉企业测算的理论产能在 15 万吨左右，考虑到 2023 年提钒转炉新建，能够释放3.7万吨理论产能；再加上石煤提钒项目。预计未来 1-2 年新增产能能够达到4 万吨左右。

短期来看，钒钛磁铁矿-钒渣提钒企业还能保持在 25%左右的毛利率（按照钒钛股份披露的 2022 年的钒产品成本结构，原燃料为 71990 元/吨，其他成本为8183 元/吨，按照全年均价109467 测算，毛利率在 26.5%）。考虑到石煤提钒企业成本相比钒渣提钒高3-4万元，大部分石煤提钒企业已处在亏损阶段，这也是全行业整体低开工率的主要原因。我们基于对未来的五氧化二钒需求预测，2024 年环比新增3.29 万吨，考虑到目前总体产能、低成本的钒渣提钒产能及新增产能，预计供需边际有所改善，但总体仍然偏宽松，五氧化二钒价格预计见底回升。2025 年需求环比新增 3.43 万吨，预计供需有较大边际改善，供需趋向紧平衡，五氧化二钒价格同比上涨。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）