1、目錄釩電池進入快速發展期儲能打開釩需求增長新空間質子交換膜迎來新應用碳氈電極帶動碳纖維需求增長建議關注標的風險提示1.釩電進入快速發展期1. 1 釩電池性能優異， 在儲能市場市占率有望提升釩電池是一種先進、被廣泛商用的氧化還原液流電池， 相較于其他儲能電池， 釩電池具備配置靈活性、電池壽 命長、安全性高、環境友好、全生命周期成本低的優勢， 有望在儲能領域不斷提升市場占有率。1. 2 國內儲能項目涌現， 2026 年釩電池新裝機量有望達4 . 93 GW近年， 儲能領域國家級政策頻出， 大力支持釩電等新型儲能發展。2017 年8 月， 國家發改委發布的能源技術 創新“ 十三五” 規劃將全釩液流電

2、池儲能產業化技術列入應用推廣； 2022 年6 月， 國家能源局明確了中大型 電化學儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池， 這也將推動釩電池快速發展。近年國內釩電池項目也開始涌 現， 據國?；y算， 至2026 年釩電池新增裝機規模將達4. 93 GW， 累計規模達10. 24 GW。1. 3 釩電池快速發展， 上游材料迎新機遇釩電池主要由電堆、電解液、及循環泵等其他結構性部件構成， 而電堆主要包括離子交換膜、電極、雙極板等。 其中， 電解液約占釩電池成本的35%、電堆占成本的35 %、其他結構件占成本的30 %， 隨著釩電池的快速發展， 上游材料將迎發展新機遇。1.1釩電池是較為先進、被廣

3、泛商用的液流電池無機水系液流電池研究進展負極循環正極循環離子交換膜資料來源：大連發布公眾號釩電池， 即釩氧化還原液流電池（ VRB）， 是一種較為先進、被廣泛商用的基于金屬釩元素的氧化還原液流電池。液流電池是指由電堆（ 包含電極和離子交換膜）、電解液存儲供給單元以及電池管理控制單元組成的電池類型， 與其他電池 最主要的區別在于電解液的儲存方式。工作時， 正負極電解液分別從正、負極電解液儲罐通過循環泵進入電堆的正負極單元， 然后再經管道分別回到正負極電解液儲罐， 完成循環。在電堆內， 正負極電解液活性物質均在電極上進行電化學反應， 反應過程中只有價態變化而無相轉化發生， 正負極電解液通 過離子交

4、換膜隔開并交換電荷。圖表：液流電池的電解液分開儲存圖表：大連液流電池儲能項目中電解液、電堆分處兩層1.1釩電池電能以化學能的方式存儲在電解液中釩電池電能以化學能的方式存儲在不同價態釩離子的硫酸電解液中， 通過外接泵把電解液壓入電池堆體內， 使其在不同的儲 液罐和半電池的閉合回路中循環流動， 采用質子交換膜作為電池組的隔膜。電解質溶液平行流過電極表面并發生電化學反應， 通過雙電極板收集和傳導電流， 從而使得儲存在溶液中的化學能轉換成電能。釩電池電解液包含溶解在硫酸中的4 種不同氧化態釩離子， 正極電解液含有釩( ) 和釩( ) 氧化還原對 ， 負極電解液含有釩( ) 和釩 ( ) 的氧化還原對。

5、充電時， 陽極VO 2+ 向VO 2 + 轉換， 陰極V 2+ 向V 3+ 轉換； 放電時， 陽極VO 2 + 向VO 2+ 轉換， 陰極V 3+ 向V 2+ 轉換。這個可逆的反應 過程使釩電池順利完成充電、放電和再充電。圖表：釩電池充電（左）、放電（右）工作原理釩氧化還原流電池技術綜述，綜合能源服務用釩電池儲能1.2釩電池技術及商業化能力掌握在少數國家手中釩電池技術最早于1984 年由澳大利亞新南威爾士大學提出并申請專利， 經過三十多年發展， 核心技術主要掌握在日本、中國、 澳大利亞、加拿大等國家。日本是一個電力短缺的國家， 并且有多年的集團化開發大型化學液流電池儲能系統的經驗。從1985

6、年起, 日本住友電工( SEI) 與日本關西電力公司最早開始合作開發釩電池。之后， 住友電工成為日本具備完整生產和組建釩電池系統全套技術的公司， 技術成熟度居世界首位。北美主要以初創公司及小微企業為主， 在美國能源部等支持下進行了全釩液流電池商業化推廣。2021 年， 美國能源部宣布撥 款419 萬美元資助Largo公司進行高效全釩液流電池生產工藝的開發。圖表：釩電池技術及商業化能力發展歷程釩電池儲能系統的發展現狀及其應用前景，北極星電力網，國際儲能網，釩電池大規模儲能技術的亮點，國海證券研究所1984大學（UNSW）的Marria Kazacos提出 釩電池概念，次年申 請專利。日本住 Ka

7、nsai Power發釩電池。住友電工200 kW4 h電站調峰用釩電池在住友電工250 kW、520 kWh釩電池在日本第一次投入商立普能國際。美國能源部投入370萬美元在俄亥俄安裝鹿島電廠建成 , 達650 次循環, 證明釩電池可 以商業化。業運營。Vanteck公司收購Pinnacle， 后改名為VRB能源系統公司。1MW /8 MWh釩電池 系統用于智能電網示 范。1985199719982001200820092021友電工與日本 Electric Plant 合作開UNSW將專利權轉授 予澳大利亞 Pinnacle礦業公司。VRB財務狀況出現較 大危機，并在2009年 被北京普能收

8、購，成美國能源部宣布撥款1790 萬美元資助四家美國公司 進行長時儲能液流電池生澳大利亞新南威爾士產技術的開發。1.2國內釩電池商業化能力以普能、融科為首200820122014201620211995中國工程物理研究院電子工程研究所開始釩電池的研制。國內釩鋼龍頭企業攀枝花鋼 鐵公司以深化資源利用為目 的, 與中南大學合作介入了 釩電池的研發。北京普能公司成立， 并在2009年收購VRB 能源系統公司，后成 立普能國際。20022007中科院大連化物和大連 恒融新能源有限公司共 同組建大連融科儲能技 術發展有限公司。融科儲能與國電龍源合作 建成當時全球最大規模的5 MW/10 MWh全釩液流電

9、池儲能系統， 成功并網投運。普能國際開發出第 二代MW 級250 kW 釩液流電池儲能產品。融科儲能全釩液流電池儲能裝備產業化基地（一期）建成投運，實現年產300 MW/年。普能國際開發出全新第三 代MW級500 kW釩液流電 池儲能產品，啟動100 MW 級大型儲能電站項目開發。釩電池儲能系統的發展現狀及其應用前景，普能公司官網、融科儲能公司官網，國海證券研究所國內的釩電池技術一方面源自于2009 年北京普能公司收購VRB能源系統公司， 拿到釩電池生產核心技術。目前， 普能在全球 12 個國家和地區已安裝投運項目70 多個， 累計安全穩定運行時間接近100 萬個小時， 總容量接近70 MWh

10、， 處于開發階段的項 目總容量達到3 GWh。另一方面， 上世紀中科院大連物化所開始研發釩電池技術， 并于2008 年與大連恒融新能源有限公司共同組建融科儲能公司。 公司已成為全球領先的全釩液流電池全產業鏈開發、完整自主知識產權及高端制造能力的服務商， 相關釩電池產品已在國內 以及美、澳、德等海外地區實現廣泛應用。此外， 國內釩電池生產企業還包括武漢南瑞（ 國網英大子公司） 、上海電氣及偉力得等。圖表：國內釩電池商業化能力以普能、融科為首1.3釩電池配置靈活，功率和容量具備加和性系列規模模塊功率模塊容量ReFlex小型柜式10 kW40 kWh循環壽命可組串模塊數20年，16000次以上12-

11、24模塊尺寸模塊質量875*1775*2060 mm2800 kg系列規模模塊功率模塊容量TPower一體化預制艙式125 kW500 kWh循環壽命單元模塊數20年，16000次以上4單元尺寸單元質量6.1*11.3*2.9 m152 t系列規模模塊功率模塊容量VPower容量可定制250 kW可定制循環壽命單元模塊數20年，16000次以上2單元占地面積質量124 m23.5 t/m2釩電池的關鍵驅動因素包括其靈活性， 耐久性， 安全性， 環境友好性以及全生命周期成本優勢。配置靈活性： 釩電池設計靈活， 功率和容量獨立設計。電池的輸出功率由電堆大小決定， 增加單電池數量和有 效面積， 即可

12、增加電堆功率； 電池的容量大小由電解液的量決定， 增加電解液的體積和濃度， 即可增加電池容 量； 可根據各種應用場所和領域的負載大小進行功率和容量的調節。對于大型新能源發電廠而言， 增加能量存 儲容量可以降低每千瓦時的均衡成本。 圖表：釩電池配置靈活，廠商推出多種規模產品資料來源：融科儲能公司官網，國海證券研究所1.3釩電池全生命周期成本更低電池壽命長： 釩電池循環次數可大于13000 次， 使用壽命可達20 年以上。同時系統深充深放不會對電池性能造 成影響， 系統放電深度（ DOD） 90 %。在快速、大電流密度下充放電， 不會對電池造成損傷。安全性高： 釩電池為水系體系， 幾乎不需要熱管理

13、， 無爆炸起火等危險， 備有防漏裝置， 避免發生電解液泄漏。環境友好： 釩電池正負電解液相互不直接接觸， 能無限次循環使用， 且可回收利用， 不會對環境造成污染； 電 堆材料中電極采用炭/ 石墨氈， 雙極板大多采用石墨或碳材料， 報廢后不會對環境造成污染； 其他材料多為高分 子材料， 可回收利用。全生命周期成本低： 釩電池前期投入較大， 材料成本占很大比重， 因而單位投資成本高于鋰電池， 但其具有耐 久性優勢。以大連液流電池儲能調峰電站國家示范項目為例， 單位投資成本達4750 元/ k Wh， 電池使役時間可達 20 年，循環次數16000 次以上， 全生命周期成本0 . 30 元/ k W

14、h， 具備成本優勢。圖表：釩電池全生命周期成本可達0.30元/kWh資料來源：大連發布公眾號，融科儲能公司官網，莆田發改委官網，國海證券研究所項目投資金額（億元）建設規模單位投資成本（元/kWh)循環次數（次）全生命周期成本（元/kWh)大連液流電池儲能調峰電站國家示范項目38800MWh4750160000.30莆田大型鋰電池儲能電站項目10500MWh200040000.501.3釩電池更適用于大容量儲能電池圖表：釩電池更適用于大容量儲能電池新能源分布式發電系統儲能電池綜述，CNESA，國海證券研究所性能指標鉛酸電池鈉硫電池鋰電池釩電池工作溫度/-540300360-3060045比能量/

15、(Wh/kg)4080150300803001240比功率/(W/kg)1505001502301500120150效率/7278909585循環壽命/次515年，50010001220年，2000100001520年，10000每月自放電率/25211響應時間msmsmsms放電速率/C1355103充電速率/C0.410.2511單位投資成本/(元/kWh)80013002200800240025003900安全性技術相對成熟，工作安全陶瓷隔膜比較脆，容易引起火災或 爆炸等事故過充、內部短路溫升嚴重導致起火 爆炸比較安全，即使交換膜損壞，電解 液可以恢復環保指標毒

16、性物質無無毒性物質應用類型（功率、能量）功率應用功率應用，能量應用功率應用能量應用，兼顧功率應用應用等級（功率、時間）幾MW幾百MW；放電時間幾min幾h幾kW幾百MW；放電時間幾s十幾h幾kW幾百MW；放電時間幾s幾h幾kW幾百MW；放電時間幾s幾h可以更長制造商國內外主要電池制造商日本NGK等國內外主要電池制造商三友電工，普能，融科等1.4國家政策大力支持儲能釩電池進一步發展釩電池由于其安全性能突出以及循環壽命長， 有望在儲能領域發展為鋰電池的“ 繼任者”， 近年來， 面向儲能 領域的國家級政策頻出， 大力支持儲能釩電池進一步發展。圖表：國家政策大力支持儲能釩電池進一步發展資料來源：政府部

17、門官網，國海證券研究所時間部門政策要點2017.08國家發改委能源技術創新“十三五”規劃全釩液流電池儲能產業化技術列入應用推廣。2019.06國家發改委，科技部，工 信部，能源局貫徹落實2019- 2020年行動計劃推進儲能設施建設及與與分布式發電、集中式新能源發電聯合應用。2021.07國家發改委，能源局關于加快推動新型儲能發展的 指導意見統籌開展儲能專項規劃，大力推進電源側儲能項目建設，積極推動電網側儲能 合理化布局，積極支持用戶側儲能多元化發展。2022.01國家發改委，能源局“十四五”新型儲能發展實施方 案明確發展目標：到2025年，新型儲能由商業化初期步入規?；l展階段，其中電化學儲

18、能 技術性能進一步提升，系統成本降低30以上。要求加大關鍵技術裝備研發力度，推動包 括釩電池在內的多元化技術開發。2022.05國家發改委，能源局關于進一步推動新型儲能參與 電力市場和調度運用的通知建立完善適應儲能參與的市場機制，鼓勵新型儲能自主選擇參與電力市場，發揮儲能技術 優勢，提升儲能總體利用水平，保障儲能合理收益，促進行業健康發展。2022.06國家能源局防止電力生產事故的二十五項 重點要求（2022年版）（征求意 見稿）明確了中大型電化學儲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力電池的要求。1.4釩電池國內項目開始涌現圖表：釩電池國內項目開始涌現（已投運）資料來源：相

19、關公司官網，索比光伏網，北極星儲能網，國海證券研究所投運時間項目公司功率容量類型2011國家能源大型風電并網系統研發（實驗）中心 儲能項目普能國際500 kW1 MWh可再生能源平滑與接入2012四川攀枝花光伏發電加油站儲能項目普能國際20 kW50 kWh峰荷與能源管理2013國電龍源臥牛石風電場儲能項目融科儲能5 MW10 MWh風電場儲能2019南瑞繼保廠區微電網儲能項目（Tpower）融科儲能125 kW500 kWh工業區微電網儲能2019南瑞繼保廠區微電網儲能項目（ReFlex）融科儲能80 kW320 kMh工業區微電網儲能2019國順樂甲網源友好風電場儲能項目融科儲能10 MW

20、40 MWh風電場儲能2019湖北棗陽10MW光儲用項目一期普能國際3 MW12 MWh峰荷與能源管理2020新疆阿瓦提全釩液流儲能電站項目偉力得7.5 MW22.5 MWh光伏儲能2020河北承德首個釩儲能示范項目河鋼承鋼5 kW20 kWh光伏儲能2021國電投駝山網源友好風電場儲能項目融科儲能10 MW40 MWh平滑輸出，跟蹤計劃發電，黑啟動，參與電力系統安全穩定控制等2021大唐國際鎮海網源友好風場儲能項目融科儲能10 MW40 MWh平滑輸出，跟蹤計劃發電，黑啟動，參與電力系統安 全穩定控制等2021華電滕州新能源熱電有限公司項目融科儲能1 MW2 MWh電網調峰，調頻和新能源消納

21、2021汕頭智慧能源示范項目上海電氣1 MW1 MWh風能儲能，光伏儲能2022國家光伏、儲能實驗實證平臺（大慶基地）項 目普能國際125 kW500 kWh光伏儲能2022大連液流電池儲能調峰電站國家示范項目融科儲能100 MW400 MWh電網調峰，黑啟動，備用電源等1.4釩電池國內項目開始涌現續表：釩電池國內項目開始涌現（待投運）資料來源：相關公司官網，相關公司公告，陽光工匠光伏網，北極星儲能網，河北項目網，國海證券研究所啟動時間項目公司功率容量類型2020河北石家莊趙縣儲能電站項目中新能源300MW800MWh新能源儲能，預計2023年投產2021襄陽光儲一體電站項目一期普能國際40M

22、W-光伏儲能2021國家電投湖北全釩液流電池儲能電站項目普能國際100MW500MWh投資額43.2億元，風電光伏儲能2021河北承德森吉圖全釩液流電池風儲示范項 目豐寧建投3MW12MWh風能儲能，投資9.7億元，2023年投產2021國電鹽城射陽港全釩液流儲能電站江蘇電力20MW100MWh已完成選址工作2021河北承德全釩液流儲能光熱發電示范項目河鋼承鋼2MW16MWh光伏儲能，風能儲能2021中廣核全釩液流集中式儲能電站中廣核100MW200MWh總投資達10億元，擬打造建設“集中式儲能電站2022大唐中寧共享儲能電站項目偉力得100MW400MWh該項目由100MW/400MWh全釩

23、液流電池和100MW/400MWh壓縮空氣儲能裝置組成2022寰泰儲能全釩液流儲能全產業鏈項目寰泰儲能110MW550MWh項目總投資約100億元，包括新建10MW/50MWh、100MW/500MWh全釩液流儲能電站項目2022上海電氣鹽城立凱儲能電站項目上海電氣-300MWh項目總投資5億元已簽約甘肅張掖全釩液流儲能及光伏項目中核鈦白， 偉力得200MW800MWh集中式共享儲能電站”1.5新型儲能市場空間規模廣大CNESA，國海證券研究所CNESA，國海證券研究所 據CNESA 統計， 截至2021 年底， 中國已投運電力儲能項目累計裝機規模46 . 1 GW ， 占全球市場總規模的22

24、 % 。其中， 抽水 蓄能的累計裝機規模為39 . 8 GW， 占比為86 . 3 %， 較去年同期下降3 個百分點； 市場增量主要來自新型儲能， 累計裝機規模達 到5 . 73 GW， 同比增長75 %， 占比達12 . 5 %。隨著電力市場的逐漸完善， 儲能供應鏈配套， 新型儲能憑借建設周期短、環境影響小、選址要求低等優勢， 在市場中將呈現 穩步、快速增長的趨勢。據CNESA 預測， 保守場景下新型儲能累計裝機規模在2022 - 2026 年的年均復合增長率為53 . 3 % ， 2026 年將達到48 . 5 GW ； 理想場景下， 在2022 - 2026 年的年均復合增長率有望達到

25、69 . 2 % ， 預計2026 年累計規模將達到79 . 5 GW。圖表：中國電力儲能市場結構（2021年）圖表：中國新型儲能市場累計裝機規模新型儲能市場 累計裝機規模 新型儲能市場理 累計裝機規模 水 能 新型儲能 融 儲 1.52026 年釩電池新增裝機量有望達4 . 93 G WCNESA，EVTANK，華經產業網，國海證券研究所測算CNESA，EVTANK，華經產業網，國海證券研究所 基于中性考慮， 我們預計未來新型儲能累計裝機規模將介于CNESA保守與理想場景之間， 至2026 年累計裝機 規模約為63. 98 GW（ 取保守與理想預測的均值）。同時， 考慮未來隨著產業鏈成熟化發

26、展、以及伴隨規模效應降本等多種因素影響下， 釩液流電池累計裝機規模 將快速增長， 滲透率也將逐步提升， 預計到2026 年將達16 %。在這樣的基礎上， 我們測算出到2026 年釩液流電 池新增裝機規模將達4 . 93 GW， 累計裝機規模將達到10 . 24 GW。圖表：釩液流電池滲透率變化圖表：釩液流電池累計裝機規模（GW)釩液流電池新 裝機規模釩液流電池累計裝機規模 年份新型儲能累計 裝機規模(GW)釩電池累計裝機 規模在新型 儲能占比( )釩電池累計 裝機規模(GW)釩電池新增 裝機規模(GW)20203.283.00.100.0820215.734.00.230.132022E9.2

27、46.00.550.322023E14.938.51.270.722024E24.2011.02.661.392025E39.3013.55.312.642026E63.9816.010.244.931.6釩電池由電堆、電解液、循環泵及其他結構性組件構成四氟乙烯三氧化硫碳酸鈉碳氈石墨氈釩鈦磁鐵礦石煤釩礦全氟磺酸膜（離子交換膜）電極電堆五氧化二釩硫酸電解液循環泵，密封， 其他全釩液流電池全釩液流電池電極研究進展，釩液流電池電解液研究綜述，氫云鏈微信公眾號， 國海證券研究所全釩液流電池主要由電堆、電解液、及循環泵等其他結構性部件構成， 其中電堆主要包括離子交換膜、電極、雙極板、墊片、 集流板等。圖

28、表：釩電池產業鏈1.6離子交換膜和電極是釩電池性能、成本優化的關鍵電解液 電堆 資料來源：華經產業網，國海證券研究所 系統 電堆是釩電池的主體部分， 在釩電池成本中占比35 % ， 其核心在于離子交換膜、電極和雙極板。離子交換膜用于阻隔正負極電 解液， 選擇性通過符合條件的粒子， 既使得電路形成閉合， 又阻礙了電解液間不同價態釩離子因交叉污染引起的自放電現象； 電極是電化學反應發生的場所； 雙極板表面刻印有流道從而降低系統內電解液流動的壓力損失， 降低泵功。電解液是釩電池材料成本的主要來源， 占比35%， 工業領域多使用硫酸和V 2 O 5 作為釩電解液的原料， 其技術路線是一種是基 于電化學

29、溶解的方式， 在電解池的陰極將V 2 O 5 粉末溶于一定濃度的硫酸， 電解池陽極電解液僅使用于陰極等濃度的硫酸， 最 終可得到四種不同價態的釩離子硫酸溶液。產業鏈的技術層面上， 未來的發展趨勢為通過改進電極、離子交換膜等設計來實現能量轉化率的提升。據IRENA預測， 全釩液流電池的能量轉化效率預計將從2016 年的60 % - 85% 提高到2030 年的67 % - 95%。圖表：釩電池成本結構其 目錄釩電池進入快速發展期儲能打開釩需求增長新空間質子交換膜迎來新應用碳氈電極帶動碳纖維需求增長建議關注標的風險提示2. 儲能打開釩需求增長新空間2.1 國內釩電解液產能較為集中， 釩資源企業積極

30、布局電解液是釩電池的重要組分， 國內產能較為集中， 據不完全統計， 國內目前釩電池電解液產能約7 . 5 萬立方米， 其中大連博融 新材料約6 . 6 萬立方米。同時釩資源企業積極入局， 中核鈦白與偉力得擬合作新建30 萬立方米/ 年電解液項目， 同時河鋼股份、 攀鋼釩鈦也積極進行電解液產能布局。2.2 國內釩儲量豐富， 鋼鐵冶金加工得到的釩渣為主要來源據USGS測算， 2021 年全球釩礦石已探明可供開采的儲量為2400 萬噸， 中國儲量為950 萬噸， 占比分別為39 . 6 %， 位居世界第 一。目前， 國內約0 . 3 % 的釩產量直接來自于釩鈦磁鐵礦； 約87% 的釩來自于釩鈦磁鐵礦

31、經鋼鐵冶金加工得到的釩渣； 約12 . 7 % 的釩由二次回收的含釩副產品及含釩石煤生產。2.3 攀鋼釩鈦是國內釩產品龍頭， 龍佰等企業積極布局截至2021 年， 國內五氧化二釩產能達17 . 14 萬噸， 其中攀鋼釩鈦產能達4 萬噸， 位居全國第一。同時， 龍佰等企業積極布局，其中龍佰擬投資25 億元建設年產3 萬噸五氧化二釩創新示范工程。2.4 鋼鐵行業是釩主要下游應用， 釩電池將打開成長新空間國內釩需求量2021 年約13 . 5 萬噸（ 按五氧化二釩計）， 其中95% 以上的釩產品應用在鋼鐵領域， 約3% 應用在鈦合金及化工行 業，其余約2% 應用在釩儲能和其他領域。隨著釩電池快速發展

32、， 預計2026 年釩電池對五氧化二釩的需求量將達4 . 4 萬噸， 打 開釩需求增長新空間， 這也將帶動釩產品中長期呈現供需趨緊態勢。2.1電解液是釩電池重要組分電解液是釩電池的重要組分， 占釩電池成本比例約40 %。釩電池正極電解液由含有V 5 + 和V 4 + 離子的硫酸溶液組成， 在溶液中的 存在形式為VO 2 + 和VO 2 +， 負極電解液是由含有V 2 + 和V 3 + 離子的硫酸溶液組成。由于V 2 O 5 溶解度小， 不能直接由V 2 O 5 粉末溶解到酸性溶液中制備電解液。出于經濟性考慮， 工業上常采用電化學溶解法或 化學還原法助溶得到高濃度釩離子溶液。前者先將少量V 2

33、O 5 粉末溶于硫酸， 通過外加電源和持續投料， 最后在電解池陰極得 到等濃度的V（ ） 和V（ ） 溶液， 可直接用于釩電池充放電循環。后者是將V 2 O 5 粉末混合于硫酸后， 再加入草酸或水合肼 等還原劑， 得到V（ ） 溶液， 單一價態溶液最后再通過電解獲得不同價態的釩電池用電解液。圖表：釩電池電解液 備工藝釩氧化還原流電池技術綜述，國海證券研究所電化學溶解法V2O5H2SO4VO2+V3+電解助溶V2O5 + 8H+ + 3e- V3+ + VO2+ + 4H2OV2O5H2SO4還原劑VO2+多價態 電解液還原助溶電解化學還原法V2O5 + 4H+ + H2C2O4 2VO2+ +

34、 3H2O + 2CO22.1國內電解液產能較為集中，釩資源企業積極布局國內電解液產能較為集中， 據我們不完全統計， 國內目前釩電池電解液產能約7 . 5萬立方米， 主要的生產企業為 大連博融新材料， 產能約6. 7 萬立方米， 同時湖南匯鋒新材料有0. 5 萬立方米產能， 河鋼股份有0. 1 萬立方米產能、 四川星明能源科技有0. 2 萬立方米產能。隨著釩電池裝機量的增加， 國內其他廠商也開始積極布局釩電池電解液的生產項目， 其中以釩資源企業為主。 中核鈦白與偉力得擬合作新建30萬立方米/ 年電解液項目， 同時寰泰儲能、江西銀匯新能源、河鋼股份、廣西聯 儲新材料、攀鋼釩鈦與大連融科均有釩電池

35、電解液的產能布局。圖表：國內電解液現有產能較為集中資料來源：環評報告，相關公司公告，相關公司官 網，鐵合金在線網，國海證券研究所圖表：釩資源企業積極布局電解液資料來源：環評報告，相關公司公告，北極星儲能網， 國海證券研究所公司產能（萬立方米）大連博融新材料約6.7（1GW）湖南匯鋒高新能源0.5四川星明能源科技0.2河鋼股份0.1總計7.5公司產能（萬立方米）中核鈦白-偉力得30寰泰儲能9江西銀匯新能源6.6河鋼股份5廣西聯儲新材料0.6攀鋼釩鈦-大連融科0.2總計51.4圖表：自然界中的釩礦石資料來源：礦材網圖表：不同釩礦石的區別資料來源：礦材網，國海證券研究所2.2電解液上游原料主要為釩電

36、解液上游原料主要為釩， 自然界中釩很難以單體形式存在， 主要以釩礦的形式存在， 釩礦是含有釩的礦物， 包括釩鈦磁鐵礦、含釩石煤、鉀釩鈾礦和石油伴生礦等。我國釩礦資源主要是釩鈦磁鐵礦和含釩石煤。礦物類型主要成分主要特征主要產地釩鈦磁鐵礦FeOV2O3尖晶石形態四川攀枝花、河北承德、南非含釩石煤V2O5呈黑色，具有半亮光澤湖南、湖北、廣西鉀釩鈾礦K2O2UO3V2O5淺黃色或淺綠黃色礦石美國石油伴生礦較為復雜寄生在石油中中美洲國家2.2釩礦石主要來自釩鈦磁鐵礦經鋼鐵冶金加工得到的釩渣據統計，2020 年全球約13 . 8 % 的釩產量直接來自于釩鈦磁鐵礦； 約74 . 8 % 的釩來自于釩鈦磁鐵礦

37、經鋼鐵冶金加 工得到的釩渣； 約11 . 4 % 的釩由二次回收的含釩副產品（ 含釩燃油灰渣、廢化學催化劑等） 及含釩石煤生產。2020 年國內約0 . 3 % 的釩產量直接來自于釩鈦磁鐵礦； 約87 % 的釩來自于釩鈦磁鐵礦經鋼鐵冶金加工得到的釩渣； 約12 . 7 % 的釩由二次回收的含釩副產品（ 含釩燃油灰渣、廢化學催化劑等） 及含釩石煤生產。圖表：全球釩礦石生產方式分布（2020年）2020年全球釩工業發展報告，國海證券研究所圖表：國內釩礦石生產方式分布（2020年）2020年全球釩工業發展報告，國海證券研究所2.2我國釩礦石儲量和產量位居全球第一據USGS測算， 2021 年全球釩礦

38、石已探明可供開采的儲量為2400 萬噸， 全球四分之三的釩礦石資源主要集中在 中國、俄羅斯與南非， 已探明可開采的儲量分別為950 、500 和350 萬噸， 占比分別為39 . 6 %、20. 8 % 和14. 6 %。 同時2021 年全球釩礦石產量為11 萬噸， 中國產量為7. 3 萬噸，占比66. 4%，位居世界第一。據USUG數據， 2016 年中國的釩礦石儲量從2015 年的510 萬噸增加到了900 萬噸， 因此2016- 2019 年的釩礦石靜態開采年限均位于180年以上， 近年來隨著產量增加， 靜態開采年限逐漸降低，2021 年為130. 14 年。圖表：全球釩礦石產量分布（

39、2021年）USGS 2022，國海證券研究所圖表：全球釩礦石儲量分布(2021年)USGS 2022，國海證券研究所圖表：全球釩礦石儲量分布(2021年)Wind，USGS 2022，國海證券研究所 中國 其 國 大利 中國 其 國內釩礦石產量（ ）全球釩礦石產量（ ） 國內 開 年 （年）全球 開 年 （年）圖表：國內企業釩礦石相關產能分布(2021年)資料來源：河鋼股份公司公告，百川盈孚，2020 年全球釩工業發展報告，國海證券研究所2.3攀鋼釩鈦是國內釩產品龍頭國內企業的釩產品原料主要為副產煉鋼的釩渣， 產能規模較大的企業主要有攀鋼釩鈦、河鋼集團承鋼公司、北 京建龍重工、成渝釩鈦以及四

40、川德勝集團等， 其中攀鋼釩鈦的產能為4 萬噸/ 年， 位居全國第一。地區名稱產能(折V2O5)/萬噸原料西南攀鋼釩鈦4.00釩渣華北河鋼股份2.20釩渣西南成渝釩鈦2.00釩渣華北、東北北京建龍集團1.92釩渣西南四川德勝釩鈦1.00釩渣西南達鋼集團0.72釩渣西北五洲礦業0.50石煤（碳質頁巖）華中玉典釩業0.42東北虹京實業0.40中國其他廠商3.98釩渣、廢催化劑、富釩磷鐵、石煤總計17.14圖表：國內五氧化二釩在建產能資料來源：龍佰集團公司公告，相關公司官網，北極星電力網，國海證券研究所2.3龍佰等企業積極布局釩產品新產能龍佰集團于2022 年7 月發布公告擬投資25 億元建設年產3

41、萬噸五氧化二釩創新示范工程， 項目分期實施， 一期建 設年產1 . 5 萬噸98 % V2 O5 和360萬噸鐵精礦堿性球團； 二期建設年產1 . 5 萬噸V2 O 5 和360 萬噸鐵精礦堿性球團， 最終達到年產3 . 0 萬噸98 % V2 O5 和720 萬噸鐵精礦堿性球團， 建設周期31 個月。陜西秦楓科技于2022 年2 月在陜西商南縣舉行年產1 . 1 萬噸五氧化二釩項目開工儀式， 該項目擬投資8 . 9 億元。湖北工建集團于2021 年4 月在湖北宜都簽約釩電材料生產及釩電池項目， 總投資10 億元， 一期建設年產3000 噸 五氧化二釩生產線， 二期建設年產6 GWh釩電池生產

42、線。地區名稱產能(折V2O5)/萬噸投資額預計投產時間四川攀枝花龍佰集團325 億元2024-2025陜西商南秦楓科技1.18.9 億元2024-2025湖北宜都湖北工建集團0.310 億元總計4.42.4釩下游應用領域廣泛鋼鐵行業細化鋼組織和精粒，降低過熱敏感性；提高韌性、強度和服役性能；增加淬火鋼的回火穩定性釩硅鈣、釩硅鐵、釩錳鐵、氮化釩鐵、釩鈦硅、釩鋁合金、釩碳與釩氮合金航空工業釩、鋁元素改良鈦合金，使其具有良好的延展性、 很好的強度、耐腐蝕、輕盈等優點發動機、太空艙骨架、火箭發動機外殼蒸 汽鍋輪機葉片化工催化化工及相關行業中，釩基催化劑是非常重要的化 催化劑，其催化機理是基于釩的配位作

43、用釩系催化劑用于聚合、烷基化、氨化反應、 氧化脫氫反應及醋酸生產等方面釩電池釩系正極材料比容量高，制備成鋰電池可實現存 放電，且價格相對低廉釩電池(全釩氧化還原液流電池)醫療釩可以促進糖的代謝，促進血紅細胞生長，具有 良好的類胰島素作用連麥氧釩膠囊釩的應用研究綜述，國海證券研究所在現代工業中， 釩鐵和金屬釩主要應用于鋼鐵冶金和航空航天行業； 含釩化合物應用于化工和電池行業； 釩元 素作為材料添加劑， 可用于硬質合金、磁性、超導及核反應堆材料等； 釩的氧化物及其化合物充當著色劑可有 效應用在玻璃和陶瓷工業； 最后， 作為新型領域， 釩還用于生產釩電池、稀土釩、釩納米和釩薄膜材料等高科 技材料。圖

44、表：釩的下游應用領域2.4鋼鐵行業是釩主要下游應用據國際釩技術委員會統計， 全球釩需求量2021 年約12 . 04 萬噸，大約90% 的釩以釩合金的形式消費于鋼鐵行業中， 大約5% 以釩 鋁中間合金的形式用于鈦合金， 其余大約5% 應用于化工及其他行業。國內95 % 以上的釩產品應用在鋼鐵領域， 約3% 應用在鈦合金及化工行業， 其余約2% 應用在釩儲能和其他領域。圖表：釩的全球下游消費結構（2021年）資料來源：攀鋼釩鈦公司公告，國海證券研究所圖表：釩的國內下游消費結構（2021年）資料來源：攀鋼釩鈦公司公告，國海證券研究所2.4釩電池對釩的需求將快速提升我們按照1 kwh釩電池電解液預計

45、將消耗9 千克五氧化二釩測算， 2021 年國內釩液流電池新增裝機規模約為0 . 13 GW， 消耗的五氧化二釩約有0 . 12 萬噸。根據前文對釩電池的規模預測， 預計2026 年釩電池新增裝機量將達 到4 . 93 GW， 消耗的五氧化二釩將達到4 . 44 萬噸。 圖表：釩電池對釩的需求CNESA，EVTANK，華經產業網，國海證券研究所年份202020212022E2023E2024E2025E2026E釩液流電池新增裝機規模(GW)0.080.130.320.721.392.644.93五氧化二釩單耗(萬噸/GW)0.90.90.90.90.90.90.9五氧化二釩消耗量（萬噸）0.

46、070.120.290.641.252.384.442.4釩電池快速發展將帶動釩產品供需趨緊圖表：國內五氧化二釩供需平衡表資料來源：百川資訊，攀鋼釩鈦公司公告，四川釩鈦鋼鐵產業協會，國海證券研究所測算以V2 O5 計， 2021 年國內產能達17 . 14 萬噸， 產量13 . 6 萬噸， 表觀消費量13 . 5 萬噸。隨著釩電池的快速推廣， 預 計2025 年國內表觀消費量將達17 . 4 萬噸， 產能利用率將逐步提升， 呈現供需趨緊態勢。202020212022E2023E2024E2025E名義產能（萬噸）17.1417.1417.1417.1418.6421.24產能利用率747983

47、878683產量（萬噸)12.6013.6014.1614.9316.0517.68進口量（萬噸）0.920.260.270.280.300.28出口量（萬噸）0.450.380.390.410.500.52表觀消費量（萬噸）13.0713.4814.0414.8015.8517.44表觀消費量增速（ ）3.144.185.427.0510.02目錄釩電池進入快速發展期儲能打開釩需求增長新空間質子交換膜迎來新應用碳氈電極帶動碳纖維需求增長建議關注標的風險提示3. 質子交換膜迎來新應用3 . 1 全氟磺酸質子交換膜為目前釩電主流離子交換膜是釩電池中的重要結構部件， 其可以分隔陰陽極電解液， 選擇

48、性地通過符合條件的粒子。目前商業領域廣泛采用 的是全氟磺酸質子交換膜， 由于其主鏈的碳氟結構， 使得膜具有優異的化學穩定性、水穩定性和較高的機械穩定性， 同時有 較高的質子導電能力。釩電池也是質子交換膜除PEM電解槽和燃料電池外， 又一應用領域。3.2 國外企業占據主導地位， 東岳等國內企業積極突破質子交換膜由于制備工藝復雜， 長期被杜邦、戈爾、旭硝子等美國和日本少數廠家壟斷。目前， 以東岳、科潤為代表的國內 企業也致力于質子交換膜的國產化， 東岳50 萬平米質子交換膜已于2020 年投產。同時， 融科為代表的釩電池廠商也在釩電池 用離子交換膜領域持續投入研究， 同時在質子交換膜改性上也加大研

49、發， 有望成功自主研發可大量工業生產的釩電池用離子 交換膜。3.3 釩電池用質子交換膜市場有望達63 億元每生產1 MW的釩電池所需要消耗的離子交換膜約為830 m 2 ， 隨著釩電池在儲能領域的快速發展， 預計2026 年釩液流電池新 增裝機規模將達4 . 93 GW ， 消耗的質子交換膜將達到409 . 33 萬平方米, 對應市場規模可達63 億元。3.1離子交換膜是釩電池關鍵構件離子交換膜是釩液流電池中的重要結構部件， 其可以分隔陰陽極電解液， 選擇性地通過符合條件的粒子， 既使得電路形成閉合， 又阻礙了電解液間不同價態釩離子因交叉污染引起的自放電現象。釩氧化還原流電池的膜應該具有以下特

50、性： 對釩離子和水分子的滲透率要低， 降低自放電傾向； 對質子或選擇性陰離子（ 硫酸根離子） 有高的傳輸能力， 減小膜的電阻， 降低因膜內阻造成的效率損失； 優良的循環穩定性和化學穩定性； 較低的制造成本。圖表：釩電池離子膜主要性能要求釩氧化還原流電池技術綜述，國海證券研究所關鍵指標性能要求釩離子滲透率對釩離子和水分子的滲透率要低，降低自放電傾向選擇性離子傳輸能力對質子或選擇性陰離子（硫酸根離子）有高的傳輸能力，減小膜的電阻，降低因膜內阻造成的效率損失，提高電池效率化學穩定性優良的循環穩定性和化學穩定性，使得薄膜在酸性條件下的壽命長制造成本較低的制造成本，有利于隔膜和釩電池的廣泛應用3.1離子

51、交換膜是釩電池關鍵構件根據附著于膜上離子官能團的帶電情況， 離子交換膜可以分為陽離子交換膜、陰離子交換膜以及兩性離子交換膜。目前釩液流電池大都選用陽離子交換膜， 陽離子交換膜中起離子傳輸作用的是帶負電的基團（ 磺酸基- SO 3 H，羧基- COOH， 酚羥基- OH等）， 陽離子交換膜具有良好的化學穩定性和質子傳輸能力， 但離子選擇性較差， 釩離子在膜中的通量較高。陰離子交換膜中起離子傳輸作用的是帶正電的基團（ 如： 季胺基- NRH 3 等能解離出氫氧根離子的基團）， 陰離子交換膜允許陰離子（ 如： 硫酸根離子） 作為電荷載體形成閉合回路， 有效地抑制釩離子的擴散， 但電導率較低， 內阻較

52、大。兩性離子交換膜擁有兩種類型的官能團， 帶正電的官能團能阻擋釩離子傳輸， 從而抑制釩離子的交叉污染， 而帶負電的官能團 可以保證較高的質子傳導率， 增強膜的導電性。然而， 離子傳輸能力與離子選擇性具有矛盾性， 很難兼顧， 導致兩性離子交換 膜兩種官能團的配比多樣， 膜制造工藝復雜， 成本較高。圖表：離子交換膜比較釩氧化還原流電池技術綜述，國海證券研究所隔膜類型優點缺點代表膜材質陽離子交換膜良好的化學穩定性、質子傳輸能力強離子選擇性較差全氟磺酸膜陰離子交換膜離子選擇性強，防止釩離子的交叉污染電導率較低，內阻大季銨鹽功能化膜兩性離子交換膜具備陽離子、陰離子交換膜的優點，離子傳輸能力和離子選擇性方

53、面較好膜制造工藝復雜，成本較高磺化聚酰亞胺膜3.1釩電池的商用隔膜主要為全氟磺酸膜目前商業領域廣泛采用的是以美國杜邦公司生產的Nafion膜為代表的全氟磺酸膜， 是一種質子交換膜。全氟磺酸膜主鏈主要是由高度疏水的碳氟骨架構成， 而親水磺酸基則分布在側鏈上， 這些基團容易聚在一起形成若干富離子區 域， 這些富離子區域彼此相連形成有利于質子傳遞的通道， 從而形成較高的質子導電能力。而由于主鏈的碳氟結構， 使得膜具 有優異的化學穩定性、水穩定性和較高的機械穩定性。然而全氟磺酸膜離子選擇性一般， 釩離子在膜中的通量較高， 會導致陰陽極電解液交叉污染， 電池的庫倫效率還有較大提升空 間。為此也可以對全氟

54、磺酸膜進行適當改性， 以提高其離子選擇性。目前主要改性方式包括向全氟磺酸膜中加入無機物（ Si O 2 、Ti O 2 等） 添加劑填充離子傳輸通道、使用聚醚對膜表面進行修正、 在膜表面涂敷磺化有機硅、與其他質子膜進行熱壓處理以及在膜孔中引入親水納米顆粒等方式， 制成陽離子復合膜， 從而降低 因釩離子在膜中的傳輸造成的交叉污染。圖表：釩電池的商用隔膜主要為全氟磺酸膜燃料電池用質子交換膜產業分析3.2國外企業在質子交換膜市場仍占主導地位質子交換膜由于制備工藝復雜， 長期被杜邦、戈爾、旭硝子等美國和日本少數廠家壟斷。杜邦是全球最早開發并銷售質子交換膜的企業， 早在1962 年就開發出性能優良的全氟

55、磺酸型質子交換膜， 即Nafion系列產品， 截至目前Nafion膜也是全球使用最廣泛的。目前， 國外品牌全氟磺酸膜價格相對較高， 以Nafion 117 為例， 價格在500 - 1000 美元/ 平方米； Nafion 212 價格在300 - 400 美元/ 平方米， 高價膜也一定程度抑制釩電池的推廣。以東岳、科潤為代表的國內企業也致力于質子交換膜的國產化， 目前主要集中 在主流需求的全氟磺酸質子交換膜的生產以及技術攻關上。圖表：市場上質子交換膜產品仍以國外品牌為主最具潛力的電解水 氫技術PEM ，東岳未來氫能材料官網，國海證券研究所廠家膜型號厚度/m每摩爾磷酸鹽基團的聚合物干重 EW值

56、/(gmol-1）特點杜邦NafionTM系列膜25-2501100-1200全氟型磺酸膜，市場占有率高，高濕度下導電率高，低溫下電流密度大，質子傳到電阻曉，化學穩定性強陶氏XUS-B204膜125800含氟側鏈短，難合成，價格高戈爾GORE-SELECT復合膜基于膨體聚四氟乙烯的專有增強膜技術形成的改性全氟 型磺酸膜，具有超薄、耐用、高功率密度的特性，適用 燃料電池旭硝子Flemion系列膜50-1201000支鏈較長，性能接近Nafion膜旭化成Aciplex-S膜25-10001000-1200支鏈較長，性能接近Nafion膜東岳集團DF988/DF280150-150800-1200短

57、鏈全氟磺酸膜，適用于水電解制氫、燃料電池DMV85050內部存在增強材料復合，具有厚度薄、強度大、溶脹度低、尺寸穩定性高、耐久性好等特點，可廣泛應用于全釩液流電池、鐵鉻液流電池等領域3.2東岳集團是國內領先質子交換膜生產商東岳集團是國內目前最為領先的質子交換膜生產廠商， 由于其自身具有比較完備的氟化工產業鏈， 在質子膜研發和制造上具有優 勢， 目前已具備規?；慨a的能力。2020 年11 月，東岳150 萬平米質子交換膜生產線一期工程投產， 一期產能主要包括50 萬平米質子交換膜， 一期投產標志我國質 子交換膜的技術和生產規模邁入全球領先行列， 剩余100 萬平米質子膜將在三期建設。同時， 國

58、內另一大產商江蘇科潤100 萬平米質子交換膜項目也已于2021 年2 月開工， 預計于2023 年分兩期建設完畢。東岳150 萬平米生產線和科潤100 萬平米項目， 是目前國內質子交換膜規模化量產的主要運營和在建項目， 隨著技術的不斷突破， 國產質子交換膜實現進口替代， 空間廣大。圖表：東岳質子交換膜發展歷史公司官網，Trendbank，國海證券研究所2012質子交換膜壽命 達800h。 奔馳 -福特公司合作 進行量產氫燃料電池車 的穩定性、適應性和經 濟性的科研公關。投資創建東岳未 來氫能材料有 公司成功開發三種新樣 品，并進入批量化 試生產階段 AFCC簽約聯合開發協 議。20132014

59、2016公司DF260 膜應用于奔 馳- 福特公司第一批量 產燃料電池汽車。20172018150 玩平米質子交 換膜一期工程投產20203.2東岳DM W 850 膜性能仍有提升空間，價格具有較大優勢Nafion官網，國海證券研究所目前， 東岳生產的液流電池膜主要為DMV 850 ， 其內部存在增強材料復合， 具有陽離子單向通過特性的質子交換膜， 具有厚度 薄、強度大、溶脹度低、尺寸穩定性高、耐久性好等特點， 可廣泛應用于全釩液流電池、鐵鉻液流電池等領域。杜邦目前可用 于儲能領域的Nafion磺酸膜主要包括NR 211 、NR 212 、N 115 、N 117 ， 其中與東岳DMV 850

60、 厚度相近的為NR 212 。從機械強度來看， DMW 850 拉伸強度在20 Mpa， NR 212 在32 Mpa； DMW 850 斷裂伸長率在200%， NR 212 在352 %/ 343 %，東 岳DMW 850 在機械強度方面仍有提升空間。從含水量看， 東岳DMW 850 為3%- 5%， NR 212 為5%- 8%， Nafion膜較高電導率預示其有較好的電導率。價格方面， 目前東岳質子交換膜價格在1000 - 1500 元/ 平方米， 優勢較為顯著。圖表：杜邦科慕Nafion膜主要性能指標圖表：東岳釩電池用DMV850質子交換膜性能參數東岳未來氫能公司官網，國海證券研究所性