请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告2023年07月25日超配储能行业专题研究系列四：钒液流电池兼具安全与灵活的长时储能技术未来前景可期核心观点行业研究·行业专题电力设备超配·维持评级证券分析师：王蔚祺证券分析师：陈抒扬010-880053130755-81982965wangweiqi2@guosen.com.cnchenshuyang@guosen.com.cnS0980520080003S0980523010001联系人：李全021-60375434liquan2@guosen.com.cn市场走势资料来源：Wind、国信证券经济研究所整理相关研究报告《新型电力系统专题研究系列之充电桩-直流桩需求持续提升，国内企业加速出海》——2023-07-23《储能产业链周评7月第3周：储能公司陆续发布半年报，上海发布交通领域氢能方案》——2023-07-23《风电/电网产业链周评（7月第4周）-电网建设环比提速，硅钢价格继续下行》——2023-07-23《光伏产业链周评（7月第4周）-硅料、硅片价格探涨，银浆价格上行》——2023-07-23《光伏产业链周评（7月第3周）-硅片、电池片价格小幅反弹，石英坩埚价格探涨》——2023-07-16钒液流电池中电堆与电解液是核心组成部分。钒液流电池主要由功率单元（电堆）、能量单元（电解液等）、电解液输送系统、电池管理系统、储能逆变器等组成。钒液流电池工作原理为使用外接泵推动电解液在电堆内流动并发生电化学反应，而后将溶液中的化学能转化为电能。钒液流电池的功率单元与能量单元相互独立，电堆数量和大小影响了钒电池功率，电解液的体积和浓度决定了钒电池的储能容量。钒液流电池安全性高、寿命长、建设灵活性高，是长时储能的有效方式。长时储能一般是指可以持续充放电4小时以上的储能技术，包括抽水蓄能、压缩空气储能、重力储能、液流电池储能等。钒液流电池优势在于：1）与锂电池相比，钒电池具有高安全和稳定性，满足储能电站对安全性的要求；2）与抽水蓄能、压缩空气储能等长时储能技术相比，钒液流电池不受地理和地质条件约束、选址灵活，且项目建设周期短、对环境影响相对较小，在长时储能领域前景广阔。目前面临的发展障碍为初始投资成本高、能量密度低、工作温区窄、下游应用市场处于早期阶段。未来伴随技术进步，通过优化电解液配方、改进电堆材料等方式，钒液流电池电化学性能有望进一步改善；同时伴随规模化发展，经济性有望得到提升。政策持续加码，钒液流电池产业化加速推进。截止到2022年底全球液流电池（以钒液流电池为主）累计装机规模为274.2MW，在全球新型储能中占比0.6%。其中中国液流电池累计装机为157.2MW，在国内新型储能中占比1.2%；产业化依旧处于早期阶段。而由于钒电池在长时储能领域的广阔应用潜力，各国政府纷纷出台政策进行积极支持，如中国从总体规划、实施细节、安全规范等多方面积极推出细则，加快钒电池产业化进程。我们预计2023年全球液流电池新增装机有望达到1.7GWh，2026年全球液流电池新增装机量有望达到19.6GWh，2023-2026年均复合增速达到125%。钒液流电池产业链企业加快产品与产能布局。在钒资源端，中国拥有全球最多的钒资源储量、也是全球最大的金属钒生产国，有利于钒电池的推广。在材料端，离子膜由于专利和技术壁垒高多还依赖于进口，电解液、电极、双极板等材料则实现国产化。在电堆制造与系统集成环节，融科储能、上海电气、北京普能、星辰新能等企业在高功率电堆及系统上布局领先，并且纷纷进行百兆瓦到吉瓦级产能扩张，加速产业化进程。风险提示：1）钒液流电池产业化进度不及预期；2）储能需求不及预期；3）政策支持力度不及预期；4）行业竞争加剧。投资建议：看好钒液流电池作为长时储能的有效技术手段，从而实现行业快速增长。建议关注在钒资源、国产化离子膜、高性能电极材料、高效率电解液、大功率电堆及系统等领域布局领先的企业。请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告2内容目录储能市场高速增长，新型储能蓬勃发展..........................................................................................5新型储能方式介绍..............................................................................................................................................5政策+经济性双轮驱动，储能迎来爆发式增长................................................................................................5钒电池兼具灵活与安全，是储能的可靠手段................................................................................10钒电池基本结构与特性....................................................................................................................................10钒电池高安全、长寿命、灵活性高，是长时储能的有效方式....................................................................12政策持续加码，钒电池产业化进程加速........................................................................................................142026年液流电池新增装机量有望达到19.6GWh............................................................................................15产业链：电堆与电解液是核心组成部分........................................................................................17钒资源：国内储量丰富，钒产能充足............................................................................................................17离子膜：国产替代正当时................................................................................................................................19电极：碳素类材料为主流路线，国内企业配套能力强................................................................................21双极板：电堆重要结构件................................................................................................................................22电堆：钒电池核心功率单元............................................................................................................................23电解液：核心能源单元，残值高回收价值大................................................................................................24钒电池产业链企业梳理....................................................................................................................27ZXAZwPrMsRnMoQpMqNtMoP7NaO7NnPrRmOmPkPnNqPkPsQmR6MnMrPNZqNrMvPmQnP请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告3图表目录图1：储能技术分类...................................................................................................................................................5图2：全球新型储能累计装机规模（GW）...............................................................................................................6图3：全球新型储能新增装机规模（GW）...............................................................................................................6图4：2022年底全球储能市场累计装机规模（GW、%）........................................................................................6图5：2023年7月全国各地代理电价峰谷价差（元/kWh）..................................................................................8图6：2022年全球户用储能新增装机分布情况......................................................................................................8图7：德国电价指数KWK-Preis（EUR/MWh）..........................................................................................................9图8：美国主要州际交易所电力加权平均价格（USD/MWh）.................................................................................9图9：全钒液流电池结构示意图.............................................................................................................................10图10：钒电池发展历程...........................................................................................................................................10图11：全球液流电池累计装机规模（MW）...........................................................................................................11图12：国内液流电池累计装机规模（MW）...........................................................................................................11图13：钒电池电堆结构图.......................................................................................................................................11图14：1MW/4MWh钒电池系统成本构成..................................................................................................................12图15：钒液流电池储能系统输出功率与储能容量可以独立设计.......................................................................13图16：不同储能时长下全钒液流电池储能系统价格（元/Wh）.........................................................................14图17：钒电池产业链示意图...................................................................................................................................17图18：2022年全球钒资源储量分布（折金属钒，万吨）..................................................................................17图19：2022年全球钒资源产量分布（折金属钒，万吨）..................................................................................17图20：国内金属钒主要生产方式...........................................................................................................................18图21：2021年各家企业金属钒产能（折五氧化二钒，万吨）..........................................................................18图22：2021年全球钒资源的消费结构..................................................................................................................18图23：2022年全球钒资源的消费结构..................................................................................................................18图24：五氧化二钒售价（万元/吨）.....................................................................................................................19图25：液流电池电堆结构图...................................................................................................................................23图26：大连200MW/800MWh储能示范电站模块化结构示意图.........................................................................23请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告4表1：储能电池细分应用领域介绍...........................................................................................................................6表2：部分省份强制配储政策...................................................................................................................................7表3：全球新型储能市场装机情况（GWh）.............................................................................................................9表4：钒电池系统主要组成结构及各组分的功能.................................................................................................11表5：几种电化学储能技术对比.............................................................................................................................12表6：三种长时储能技术的特性对比.....................................................................................................................13表7：国内外钒液流电池相关政策.........................................................................................................................14表8：2023年初以来钒液流储能项目签约情况（截至2023年7月21日）...................................................15表9：全球液流电池新增装机规模预测.................................................................................................................16表10：不同五氧化二钒价格对应的电解液成本测算...........................................................................................19表11：离子膜的性能要求.......................................................................................................................................19表12：钒电池离子膜的分类...................................................................................................................................20表13：国内外部分企业全氟磺酸膜性能对比.......................................................................................................20表14：国内部分全氟磺酸膜生产企业情况...........................................................................................................21表15：不同钒电池电极材料对比...........................................................................................................................21表16：部分国内电极材料生产企业情况...............................................................................................................22表17：双极板材料对比...........................................................................................................................................22表18：部分国内企业双极板布局情况...................................................................................................................23表19：部分国内企业钒电池电堆布局情况...........................................................................................................24表20：不同支撑电解质的钒电池性能对比...........................................................................................................25表21：不同储能时长钒电池实际投资成本情况...................................................................................................25表22：部分钒电池电解液企业情况.......................................................................................................................26表23：钒电池产业链部分公司情况梳理...............................................................................................................27请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告5储能市场高速增长，新型储能蓬勃发展新型储能方式介绍新型储能具有选址灵活、响应快速等优势。按照存储介质的不同，储能技术可划分为电储能、热储能、化学储能等。新型储能则是指除抽水蓄能以外的储能技术，主要包括锂电池储能、压缩空气储能、飞轮储能、液流电池、氢（氨）储能等。相对于抽水蓄能，新型储能具有建设周期短、选址灵活、响应快速、调节能力强等优势，能够为电力系统提供多时间尺度、全过程的调控能力。图1：储能技术分类资料来源：派能科技招股说明书，谢小荣等.新型电力系统中储能应用功能的综述与展望[J].中国电机工程学报（2023），国信证券经济研究所整理政策+经济性双轮驱动，储能迎来爆发式增长全球新型储能市场规模持续增长。新型储能近年来呈现高速发展态势，根据CNESA数据，2022年全球新型储能累计装机量达到45.8GW，同比增长超80%；新增新型储能装机量为20.4GW，同比增长超99%。截止2022年末，全球新型储能项目中94%为锂离子电池储能项目、0.6%为液流电池储能项目。根据应用场景不同，储能可以分为电源侧储能、电网侧储能、用户侧储能等。根据CESA数据，2021年全球电化学储能中电源侧/电源侧辅助服务/电网侧/分布式及微网/用户侧等场景装机规模占比分别为30.9/32.1/26.6/4.2/6.2%。请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告6图2：全球新型储能累计装机规模（GW）图3：全球新型储能新增装机规模（GW）资料来源：CNESA，国信证券经济研究所整理资料来源：CESA，国信证券经济研究所整理图4：2022年底全球储能市场累计装机规模（GW、%）资料来源：CNESA，国信证券经济研究所整理；注：钠系电池主要为钠硫电池表1：储能电池细分应用领域介绍领域系统带电量作用主流电池产品电源侧发电\电网侧：MWh以上；独立储能:MWh以上；工商业储能:0.2-10MWh调峰调频、可再生能源并网、辅助动态运行等100/200/280Ah电网侧100KWh以下紧急备电20/50Ah/100Ah用户侧0.5-20KWh峰谷价差套利、电力自发自用等50/100Ah资料来源：高工锂电，国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告7表前储能（电源侧储能（含辅助服务）+电网侧储能）：政策引领行业快速发展中国：强制配储政策刺激表前储能市场发展，商业模式演变优化储能经济性。根据CNESA数据，2022年国内电化学储能新增装机规模为7.3GW/15.9GWh，同比+200%/+280%；其中新增表前储能装机占比超92%。储能配置优化新能源发电灵活性，强制配储政策加快国内表前储能发展。从电源侧来看，配置储能能够有效减少废光废风率、平滑输出功率曲线，提高新能源项目经济效益；从电网侧来看，储能产品能够有效参与电力市场辅助服务（包括调频调峰、无功调节等）。2021年以来，国家在储能政策上持续加码。2021年8月发改委、能源局发布《关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知》，鼓励发电企业自建储能或调峰能力增加并网规模，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（时长4小时以上）配建调峰能力，按照20%以上挂钩比例进行配建的优先并网，国家强制配储政策正式推出。随后各地方政府分别推出相应配储政策，国内表前储能市场进入快速发展期。表2：部分省份强制配储政策省份强制配储要求主要内容陕西10%~20%、2h新增集中式光伏发电项目，陕北、关中地区和延安市按照10%配储；榆林市按照20%配储河南10%~20%I类区新能源项目配储比例10%、时长为2h；Ⅱ类区配储比例15%、时长为2h；Ⅲ类区配储比例20%、时长为2h山东10%、2h风电、光伏项目配10%、2h储能贵州10%2021年新增光伏项目,在消纳受限区域需配10%储能宁夏10%、2h新能源项目储能配置比例不低于10%、连续储能时长2小时以上福建10%2021年提出要优先落地一批30万千瓦集中光伏试点项目,储能配置比例不低于10%广西15%~20%、2h光伏配储比例15%、时长为2h；风电配储比例20%、时长为2h河北10%~20%、4h冀北电网区城围场、丰宁两县坝上地区所有风电、光伏发电项目按照20%、4小时，其他区域按照15%、4小时配置储能装置；河北南网区域所有光伏发电项目按照10%、4小时配置储能装置(或20%、2小时)配置储能装置。安徽10%、1h储能电站配置比例不低于10%、连续储能时长1小时内蒙古15%、4h新增负荷所配置的新能源项目配建储能比例不低于新能源配置规模的15%（4小时）甘肃5%+、2h河西5市配置10%以上、2h储能；其他地区配置5%以上、2h配套储能设施海南10%每个申报光伏平价上网项目规模不得超过10万千瓦，且需配套建设10%的储能装置。青海10%、2h新建新能源项目，储能容量原则上不低于新能源项目装机量的10%，储能时长2小时以上。江西10%、1h2021年新增光伏发电竞争优选的的项目，可自愿选择光储一体化的建设模式，配置储能标准不低于光伏电站装机规模的10%容量/1小时，储能电站原则上不晚于光伏电站同步建成。天津10%~20%单体超过50MW项目,光伏配储10%、风电储能15%湖南10%、2h光伏项目配储5%、2h,风电项目配储15%、2h；新增项目配建储能电站应与主体工程同步投产使用,存量项目(指2021年前取得指标的项目)应于2022年底前落实配建储能容量资料来源：各省发改委、能源局官网，北极星储能网，国信证券经济研究所整理商业模式优化，增益储能项目经济性。在强配政策背景下，各地方政府纷纷提出政策补贴优化储能项目经济性。同时，共享储能等商业模式的提出，通过服务多个发电项目的模式，减少新能源项目初始建设资本开支、提高资源利用效率，优化配储经济性。美国：补贴激励行业发展。根据CNESA数据，2022年美国新型储能新增装机规模达到近4.9GW，同比+39%；其中表前储能装机占比超90%。联邦政策和地方政策对行业发展具有积极影响。2022年8月，美国正式发布IRA法案，针对储能提出延长ITC税收抵免有效时间且放宽抵免要求：1）抵免有效期延长：此前版本2022年抵免比例开始滑坡，现行版本2033年之后再滑坡。2）抵免力度增加：税收抵请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告8免由基础抵免+额外抵免构成，其中基础抵免额度由过去最高的26%提升至30%、结合额外抵免后最高可抵免税收的70%。3）独立储能纳入ITC补贴范围。用户侧储能：刚需+电价高企助推发展国内峰谷价差拉动工商业储能发展。据中关村储能产业技术联盟统计，2023年7月全国各地代理电价峰谷价差均值为0.76元/KWh，高于2022全年价差0.70/kWh，与2023年6月价差相比略有上涨；已有18个地区峰谷价差达到工商业储能实现经济性的门槛价差0.70元/kWh。随着部分区域的尖峰电价机制建立，给工商业储能带来了更大应用空间。图5：2023年7月全国各地代理电价峰谷价差（元/kWh）资料来源：中关村储能产业技术联盟，国信证券经济研究所整理户储市场高速增长，美国&欧洲引领发展。根据EVTank数据，2022年全球户用储能新增装机量为15.6GWh，同比+136%；其中欧洲占比高达36%以上。图6：2022年全球户用储能新增装机分布情况资料来源：EVTank，国信证券经济研究所整理电价偏高+用电稳定性推动户储市场发展：1）灾害频发下用电稳定性需求推动户储发展。美国的电力设施相对老旧且各州电网相对独立，相互之间难以调度协同，在飓风、暴风雪等自然灾害频发影响下，居民会遇到用电中断等问题。户储能够有效保障居民用电的稳定性。2）居民用电偏高，户储经济性明显。近年来通货膨请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告9胀影响下能源价格持续居高不下，海外居民电价高、上网电价低，政策给予税收优惠及资金补贴下户储具有较高经济性。图7：德国电价指数KWK-Preis（EUR/MWh）图8：美国主要州际交易所电力加权平均价格（USD/MWh）资料来源：EIA，国信证券经济研究所整理资料来源：EEX，国信证券经济研究所整理我们预计2023年全球新型储能装机有望达到133GWh，2026年全球新型储能新增装机量有望达到810GWh，2023-2026年均复合增速达到82%。分地区来看，2026年美国/欧洲/中国新增装机量分别为197/185/310GWh；分应用场景来看，表前储能/工商业储能/户用储能2026年新增装机分别为548/75/187GWh。表3：全球新型储能市场装机情况（GWh）202120222023E2024E2025E2026E美国表前储能9103271120169户用储能125101621工商业储能001357小计11123884141197YOY16%211%120%69%39%欧洲表前储能3410224259户用储能26153669104工商业储能11481522小计5102867126185YOY100%171%137%89%47%中国工商业储能025112131表前储能41441103186279小计51646115207310YOY224%189%150%80%50%其他地区（日本、韩国、澳大利亚等）户用储能2410234362工商业储能01261015表前储能1110183242小计35214785119YOY114%294%120%80%40%全球户用储能5112970128187工商业储能2412285075表前储能172993215381548合计2344133312559810YOY93%204%134%79%45%资料来源：WoodMackenzie，ACP，Delta-EE，EASE，SPE，CNESA，GGII，国信证券经济研究所整理与预测请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告10钒电池兼具灵活与安全，是储能的可靠手段钒电池基本结构与特性全钒液流电池（简称钒电池）是以钒为活性物质呈循环流动液态的电池。钒电池工作原理为使用外接泵把电解液压入电堆体内，在机械动力作用下电解液在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动、流过电极表面并发生电化学反应，随后双电极板收集和传导电流，从而使得储存在溶液中的化学能转换成电能。图9：全钒液流电池结构示意图资料来源：融科储能官网，国信证券经济研究所整理钒电池最早由A.Pellegri等人于1978年提出，1988年开启工程化发展，目前日本、中国、澳大利亚、加拿大、美国等处于全球技术第一梯队。当前下游需求未打开，钒电池装机规模较小，截至2022年底全球液流电池（以钒液流电池为主）累计装机规模为274.2MW，在全球新型储能中占比0.6%。其中中国液流电池累计装机为157.2MW，在国内新型储能中占比1.2%。图10：钒电池发展历程资料来源：张华民,《液流电池技术》,化学工业出版社,(2015.1)，国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告11图11：全球液流电池累计装机规模（MW）图12：国内液流电池累计装机规模（MW）资料来源：CNESA，国信证券经济研究所整理资料来源：CNESA，国信证券经济研究所整理钒电池系统主要由功率单元、能量单元、电解液输送系统、电池管理系统、储能逆变器等组成，其中功率单元和能量单元是核心构件。功率单元-电堆主要由离子膜、电极、密封垫、电极框、双极板等构成。电堆是系统的重要部件，是发生电化学反应的主要场所，其数量和大小影响了钒电池功率。能量单元-电解液是不同价态的钒离子水溶液（正极为+4/+5价，负极为+2/+3价），其分别存储在正负极储液罐中。电解液的体积和浓度决定了钒电池的储能容量。表4：钒电池系统主要组成结构及各组分的功能组成主要部件功能功率单元电堆（包括电极、离子膜、电极框、密封垫、双极板、集流板、导流板、紧固件、端板等）发生电化学反应的主要场所，决定了电池的功率大小能量单元电解液、储液罐存储反应所需的活性物质（钒离子），决定了电池的储能容量电解液输送系统循环泵、管路、阀门等系统运行时，负责将电解液从储液罐输送到电堆，反应后再使电解液从电堆回流至储液罐中电池管理系统传感器（监测温度、压力、电压、电流、漏液等）、电动阀门、单向阀门、电力开关实现各电堆、设备仪表、储能标准单元运行状态参数的监测、分布式控制及联锁保护，保证系统正常运行储能逆变器电子元器件（IGBT、电容、电感、电抗等）、机柜、机箱将系统储存的直流电转换为交流电资料来源：姜鹏等.电解液输送系统对全钒液流电池储能系统性能影响.电源技术（2023），张华民,《液流电池技术》,化学工业出版社,(2015.1)，国信证券经济研究所整理图13：钒电池电堆结构图资料来源：张华民.全钒液流电池技术最新研究进展.储能科学与技术（2013），国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告12钒电池中电解液与电堆的成本占比较高。电解液一次成本占总成本的35%，其中五氧化二钒占电解液成本60%左右（V2O5按13万元/吨计算）。电堆成本占总成本的35%，而电堆成本中55%来自于离子传导膜。其他装置（如管路与控制系统、循环泵等）占总成本的30%。图14：1MW/4MWh钒电池系统成本构成资料来源：张华民等.全钒液流电池技术最新研究进展.储能科学与技术（2013），张华民.全钒液流电池的技术进展、不同储能时长系统的价格分析及展望.储能科学与技术（2022），国信证券经济研究所整理钒电池高安全、长寿命、灵活性高，是长时储能的有效方式钒电池安全稳定，契合储能电站对安全性的高要求。据CNESA不完全统计，2022年全球共发生了18起储能安全事故，百兆瓦级的事故项目数明显多于往年。2022年，国家能源局在《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022年版)(征求意见稿)》中提出中大型电化学储能电站禁用三元锂电池和钠硫电池，对储能电站安全性进行更高要求。锂离子电池内部短路、热失控进而导致有机电解液分解、气化、燃烧，是锂电电站起火爆炸的主要原因。而钒电池的电解液是水溶液，具有本征安全性；同时循环流动的工作方式还能帮助电池系统快速散热，安全性高。表5：几种电化学储能技术对比性能指标铅碳电池磷酸铁锂电池液流电池钠硫电池全钒液流电池锌溴液流电池功率上限十兆瓦级兆瓦级百兆瓦级百兆瓦级十兆瓦级能量密度（Wh/kg）30～60130～20015～5075～85100～250循环寿命（次）500（铅酸电池）～3000（铅碳电池）2500～5000>160002500～50002000～4500服役寿命（年）55>15>155储能系统效率75%～85%85%～90%75%～85%70%～80%>80%容量衰减后不可恢复衰减后不可恢复可在线再生可在线再生衰减后不可恢复电池一致性良好较差好好好安全性好安全性可接受，但铅会污染土壤和水源一般需要单体监控，安全性能已有较大突破好比较好存在溴蒸汽泄露风险中不可过充电；钠、硫的渗漏存在潜在安全隐患工作温度（℃）充电：0～45放电：-20～55充电:0～45放电:-20～555～4020～50300～350深度充放电能力不能深度充放电适宜15%～85%SOC使用，深度充放电影响寿命在0～100%SOC使用，深度充放电对寿命无影响在0～100%SOC使用，深度充放电对寿命无影响适宜15%～85%SOC使用，深度充放电严重影响寿命资料来源：中能建东北院蔡世超《储能在电力系统中的应用》主题报告（2020.09），李先峰等.能源革命中的电化学储能技术.中国科学院院刊（2019），国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告13钒电池安装灵活、建设周期短、寿命长，有望成为有效的长时储能方式。长时储能一般是指可以持续充放电4小时以上的储能技术，包括抽水蓄能、压缩空气储能、重力储能、液流电池储能等。长时储能侧重于解决峰谷时期供需匹配等经济性问题，能够提升新能源消纳能力。与抽水蓄能、压缩空气储能等长时储能技术相比，钒电池不受地理和地质条件约束、选址灵活，且项目建设周期短、对环境影响较小，在长时储能领域前景广阔。表6：三种长时储能技术的特性对比项目抽水蓄能压缩空气储能全钒液流电池能量转换效率（%）7020-5075响应时间分钟～小时分钟～小时毫秒～秒建设周期（年）7.0～10.01.50.5适合规模100MW～10GW10MW～1GW100kW～500MW适合储能时间小时级～周级5～20h3～10h寿命（年）≥30≥30≥20功率-容量灵活性无无有选址及限制受限受限不受限技术进步空间小有大资料来源：严川伟.大规模长时储能与全钒液流电池产业发展.太阳能（2022），国信证券经济研究所整理钒电池功率与容量单元相互独立，成本能够伴随储能时长而有效摊销，与长时储能具有较高契合度。钒电池输出功率由电堆决定，储能容量由电解液决定，两者互相独立；功率可以通过增加电堆数量来提升、容量可以通过提升电解液浓度与体积来实现。同时，在功率不变的情况下，增加储能时长能够摊销功率单元成本，从而使得单Wh明显下降。图15：钒液流电池储能系统输出功率与储能容量可以独立设计资料来源：张华民.全钒液流电池的技术进展、不同储能时长系统的价格分析及展望.储能科学与技术（2022），国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告14图16：不同储能时长下全钒液流电池储能系统价格（元/Wh）资料来源：张华民.全钒液流电池的技术进展、不同储能时长系统的价格分析及展望.储能科学与技术（2022），国信证券经济研究所整理；注：此为2021Q3融科储能系统数据，以V2O5价格10万元/吨来计算当前钒电池商业化应用面临一些障碍：1）电池合适的工作温区在5-40℃，相对较窄；2）能量密度低，体积较大；3）初始投资额高，根据融科储能数据，钒电池系统初始投资成本在2.1-7.5元/Wh，显著高于磷酸铁锂电池（1.0-1.5元/Wh）。未来伴随优化电解液配方、改进电堆材料等方式出现，钒电池电化学性能有望进一步优化；同时伴随储能时长的增加和规模效应的增益，钒电池的经济性有望改善。政策持续加码，钒电池产业化进程加速各国政府积极推出政策，支持钒电池行业发展。钒电池凭借灵活性、安全性等优势，在长时储能领域有望成为重要的储能方式，故而获得各国政府政策的积极支持。中国从总体规划、实施细节、安全规范等多方面积极推出细则，加快钒电池产业化进程。表7：国内外钒液流电池相关政策政策名称日期发布主体政策要点《全钒液流电池储能电站安全卫士技术规则》(征求意见稿)2019年3月中国能源局从设计、管理、运行等方面设定详细的安全技术规则，促进全钒液流电池的规范化。《储能大挑战计划》2020年1月美国能源部加速液流电池、钠系二次电池在内的下一代储能技术的开发、商业化和应用。《关于加快推动新型储能发展的指导意见》2021年7月中国发改委、能源局到2025年，实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变。到2030年，实现新型储能全面市场化发展。《长时储能攻关计划》2021年7月美国能源部资助开发液流电池。争取在未来十年实现超过10小时时长的电网规模储能系统储能成本降低90%。《“十四五”新型储能发展实施方案》2022年1月中国发改委、能源局开展液流电池关键核心技术、装备和集成优化设计研究。加快液流电池重大技术创新示范。REPowerEU计划2022年5月欧盟委员会为部署液流电池在内的电池储能项目提供了税收抵免的重要支持。《工业和信息化部等六部门关于推动能源电子产业发展的指导意见》2023年1月中国工信部等六部门发展低成本、高能量密度、安全环保的全钒、铬铁、锌溴液流电池。促进电堆关键部件产业化。资料来源：工信部官网，美国能源部官网，欧盟委员会官网，国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告15国内厂商钒电池积极布局，项目招标量逐步提升。中国的液流电池研究起步较早，已经涌现出大连融科、北京普能等主攻钒液流电池的企业。据不完全统计，2023年初至7月中旬，国内已签约钒液流储能项目15个，合计装机功率达3.6GW；国内已招标钒液流电池系统项目8个，合计招标功率超过109MW。表8：2023年初以来钒液流储能项目签约情况（截至2023年7月21日）签约时间地点项目名称签约投资企业功率(MW)容量(MWh)投资额（亿元）2023-01-05甘肃省西昌市电网侧百兆瓦级全钒液流电池储能示范项目上海电气、华能集团100--2023-02-20浙江杭州临平浙江大有实业0.5MW/5MWh全钒液流储能项目大有实业、意丰歌服饰0.52.5-2023-02-24河南省开封市杞县中核汇能杞县100MW/200MWh独立共享储能项目中核集团100200-2023-02-24河南省开封尉氏县中电建尉氏独立共享储能项目一期中国电建100200-2023-03-02河北丰宁1GW全钒液流储能电池生产暨共享储能电站项目河北地矿集团、新新钒钛1000--2023-03-21宁夏中卫市沙坡头区1.2GW全钒液流电池项目国家电投1200-15.02023-05-10湖北长阳土家族自治县湖北长阳土家族自治县龙坪镇70MW/280MWh全钒液流化学储能项目法电优能、国家电投70280-2023-05-10湖北洪湖曹市镇中节能洪湖曹市镇100MW/200MWh全钒液流储能项目中节能、华润电力100200-2023-05-10湖北省枣阳市湖北枣阳100MW/200MWh全钒液流储能电站项目枣阳新能源、华润电力100200-2023-05-10湖北省枣阳市中钒枣阳市100MW/215MWh全钒液流混合钛酸锂储能电站试点示范项目中钒储能、睿能世纪、绿矾新能源100205-2023-06-30湖南省怀化市鹤城高新区全钒液流储能项目普能世纪、华电新能源4.02023-07-03四川省内江市内江100MW/400MWh全钒液流储能示范电站项目国家电投10040015.02023-07-04甘肃省兰州榆中县榆中县300MW/1200MWh全钒液流独立共享储能电站开封时代新能源300120016.02023-07-05甘肃省庆阳市240MW/960MWh全钒液流共享储能电站项目寰泰集团240960-2023-07-06四川省攀枝花市100MW/500MWh全钒液流储能示范电站项目国家电投10050016.0合计3611资料来源：北极星储能网，钒电池，国信证券经济研究所整理注：部分项目未披露容量和投资额等信息。2026年液流电池新增装机量有望达到19.6GWh随着全球能源转型，可再生能源的渗透率提升带动新型储能的发展，特别是可再生能源大基地的建设带动长时储能的应用，我们预计2023年全球液流电池行业进入规模化发展的元年，2023年全球新增装机有望达到1.7GWh，2026年全球液流电池新增装机量有望达到19.6GWh，2023-2026年均复合增速达到125%。请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告16表9：全球液流电池新增装机规模预测202120222023E2024E2025E2026E国内新增表前与工商业储能(GW)2718416789液流电池占比（%）1.2%1.5%2.0%3.0%4.0%5.0%国内新增液流电池储能(GW)0.00.10.41.22.74.4其他国家新增表前与工商业储能(GW)5821406277液流电池占比（%）0.5%0.2%0.3%0.4%0.5%0.6%其他国家新增液流电池储能(GW)0.00.00.10.20.30.5全球新增液流电池储能(GW)0.10.10.41.43.04.9YoY133%253%222%114%64%储能小时数（h）4.04.04.04.04.04.0全球新增液流电池储能(GWh)0.20.51.75.611.919.6YoY133%253%222%114%64%资料来源：WoodMackenzie，ACP，Delta-EE，EASE，SPE，CNESA，GGII，国信证券经济研究所整理与预测请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告17产业链：电堆与电解液是核心组成部分图17：钒电池产业链示意图资料来源：各公司官网，国信证券经济研究所整理钒资源：国内储量丰富，钒产能充足中国钒资源储量丰富，可实现自给自足。根据美国地质调查局数据，2022年中国钒资源（折金属钒）储量约950万吨，占全球钒总储量的36.5%，位列全球第一。2022年中国金属钒产量约为7万吨，同比-0.4%；占全球总产量的70%，位列全球第一。国内具有丰富的钒资源储量和生产能力，能够支撑下游各种应用场景的持续发展。图18：2022年全球钒资源储量分布（折金属钒，万吨）图19：2022年全球钒资源产量分布（折金属钒，万吨）资料来源：美国地质调查局（USGS），国信证券经济研究所整理资料来源：美国地质调查局（USGS），国信证券经济研究所整理金属钒的主要生产方式包括：1）钒钛磁铁矿经钢铁冶金加工得到钒渣提钒，其是目前最主要的生产方式，约贡献了国内85-90%左右的钒产量；2）含钒副产品及请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告18含钒石煤生产；3）直接来自于钒钛磁铁矿。国内钒生产行业市场集中度相对较高。2021年国内五氧化二钒产能约17.14万吨（折合金属钒产能为9.6万吨），其中钒钛股份、河钢股份、成渝钒钛分别以4.0/2.2/2.0万吨的年产能排名前三，CR3为47.8%。图20：国内金属钒主要生产方式图21：2021年各家企业金属钒产能（折五氧化二钒，万吨）资料来源：中商产业研究院，国信证券经济研究所整理资料来源：钒钛股份公告、河钢股份公告、华经产业研究院，国信证券经济研究所整理钒目前主要应用在钢铁领域，钒电池的持续放量有望带来钒需求的可观增量。钒的主要应用领域包括钢铁、化工、钛合金及钒电池储能等，其中钢铁领域用钒占比超过80%。2022年在国内钒电池蓬勃发展，其在国内消耗约9000吨五氧化二钒，同比+80%以上，在国内钒资源消费比例达到8.2%，同比+4pct。我们假设2026年全球钒液流电池装机达到19.6GWh，对应五氧化二钒需求约为15.7万吨（折金属钒8.8万吨），为钒需求带来可观增量。图22：2021年全球钒资源的消费结构图23：2022年全球钒资源的消费结构资料来源：钒钛股份杨雄飞《中国钒市场供需及展望》主题报告(2023.03)，国信证券经济研究所整理资料来源：钒钛股份杨雄飞《中国钒市场供需及展望》主题报告(2023.03)，国信证券经济研究所整理五氧化二钒价格对于钒电池电解液成本影响显著。根据大连融科数据，1GWh钒电池对应电解液需要8000吨的五氧化二钒。如果五氧化二钒价格增加1万元/吨，那么电解液成本将增加0.08元/Wh。请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告19图24：五氧化二钒售价（万元/吨）资料来源：百川盈孚，国信证券经济研究所整理表10：不同五氧化二钒价格对应的电解液成本测算五氧化二钒价格（万元/吨）五氧化二钒单位用量（kg/kWh）五氧化二钒成本（元/Wh）硫酸成本（元/Wh）电解液成本（元/Wh）五氧化二钒成本在总成本中占比980.720.71.4242.90%1080.80.71.553.30%1180.880.71.5855.70%1280.960.71.6657.80%1381.040.71.7459.80%1481.120.71.8261.50%1581.20.71.963.20%资料来源：张华民.全钒液流电池的技术进展、不同储能时长系统的价格分析及展望.储能科学与技术（2022），国信证券经济研究所整理与测算离子膜：国产替代正当时离子膜是电堆的核心部件，其性能影响了钒电池的容量稳定性与寿命。钒电池中离子膜主要起着阻止正负极活性物质互混、传导氢离子的作用。离子膜需要具备：1）良好的导电性，2）较优的机械性能，3）高离子选择性，4）良好化学稳定性等。离子膜的性能将会直接影响钒电池的稳定性、寿命等。表11：离子膜的性能要求性质描述高离子导电性膜需要通过离子的转移来完成电流回路，高离子导电性的膜能够最小化电压效率损失。高离子选择性隔膜必须对支撑电解质的电荷平衡离子具有渗透性才能完成电流回路，但必须防止活性钒离子在溶液中扩散、防止电池自放电。因此，理想的膜应该表现出活性物质的低渗透率，以减少电池自放电、并保证较高的库伦效率。良好化学稳定性离子膜处在强氧化性的钒溶液体系中，因此需要良好的化学稳定性来保证电池的循环寿命。机械性断裂强度主要取决于离子膜的内在结构，尤其是其聚合程度。合适的范围内，高聚合程度能够提高其机械性能，但如果超过离子膜最大承受限度，则会导致膜失去其柔性而变得脆断，从而失去离子交换能力。资料来源：中科储能官网，赵盈盈.全钒液流电池用全氟磺酸复合膜的制备与性能研究[D].中国科学技术大学,2022，国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告20离子膜根据原理差异通常可以分为离子交换膜和多孔离子传导膜。离子交换膜是通过离子交换基团的选择性传导氢离子，而多孔离子传导膜是利用膜孔径实现氢离子的筛分和传导。表12：钒电池离子膜的分类类型离子交换膜多孔离子传导膜全氟磺酸膜部分氟化膜非氟化膜原理带有负电荷的离子交换基团通过静电作用吸附氢离子膜孔径介于氢离子和钒离子之间，利用孔径筛分原理结构由碳氟主链和带有磺酸基团的醚支链构成磺酸基、羧基和季铵基等“接枝”在部分氟化物基体中磺酸基等离子交换基团分布在聚芳香族主链中由分离层和支撑层构成，分离层通常为聚乙烯、聚丙烯等高分子材料优点离子导电性好，氧化稳定性优异成本较低离子选择性高材料来源广泛且廉价稳定性好，成本低缺点离子选择性不足，钒离子渗透率高，工艺复杂，成本高稳定性差氧化稳定性不足导电性差离子电导率较低、钒离子渗透率较高资料来源：张华民,《液流电池技术》,化学工业出版社,(2015.1)，国信证券经济研究所整理全氟磺酸膜是目前钒电池中最常用的离子膜，但目前主要依赖进口。PSVE单体（全氟磺酰基乙烯基醚）与四氟乙烯共聚制成全氟磺酸树脂，树脂熔融挤出或流延之后即可得到全氟磺酸膜。全氟磺酸膜凭借其良好的导电性以及出色的稳定性，成为目前在钒电池产业化应用最广泛的离子膜。全氟磺酸膜行业的核心壁垒在于：1）PSVE单体（全氟磺酰基乙烯基醚）制备反应条件苛刻（需无水、惰性气体保护等条件）且专利保护完全；2）四氟乙烯易爆炸、运输难度大，生产全氟磺酸树脂的企业多需要具有四氟乙烯自供能力；3）聚合复杂度高，全氟磺酸树脂需要PSVE单体、四氟乙烯、六氟丙烯等进行多元聚合，反应条件控制难度大；4）成膜技术要求高、工序繁琐，部分环节专利被海外企业把控。据高工氢电统计，2021年中国液流电池国产膜占比为23.1%，进口膜占比为76.9%。而科慕（原杜邦）的Nafion膜在国内市场份额高达75%。表13：国内外部分企业全氟磺酸膜性能对比指标美国科慕Nafion-212苏州科润N-21厚度（μm）50.851厚度一致性（μm）±2±2克重（g/cm2)100102拉伸强度(MPa)横纵向≥32横纵向≥30电导率（S/cm）≥0.1≥0.1刺穿强度（gf）≥550≥650溶胀率（23℃）＜10≤4资料来源：苏州科润官网，阿里巴巴1688网，国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告21国内企业加速全氟磺酸膜国产化，并且积极进行其他离子膜探索。国内企业全氟磺酸膜的性能持续提升，有望凭借性价比优势加速进口替代。目前，苏州科润、东岳未来氢能等在国产化方面进展领先，亿华通旗下上海神力、国润储能等均积极加快产品研发与布局。而中国科学院大连化物所等也持续加快在多孔离子传导膜等领域研究，现已完成电池系统可靠性验证。表14：国内部分全氟磺酸膜生产企业情况企业主营业务钒电池产品布局全氟磺酸膜布局苏州科润苏州科润成立于2019年，由国家万人计划专家杨大伟创办，拥有近10年的全氟离子膜与质子交换膜研发制造经验。公司主营产品包括全氟磺酸膜、全氟磺酸离子交换树脂、全氟磺酸离子交换溶液。公司在国产全氟磺酸膜市场占有率超90%。全氟磺酸膜公司现有产能30万平质子交换膜产能，在建产能100万平有望2023年内投产，后续产能规划扩张至500万平以上。东岳未来氢能（东岳集团）公司成立于2017年，依托于东岳集团氟硅材料产业园区和完整的“氟、硅、膜、氢”产业链实现快速发展。公司产品包括氢燃料电池质子膜、水电解制氢膜、液流电池膜、膨体聚四氟乙烯、全氟磺酸离子交换树脂、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE，F40等产品。全氟磺酸膜东岳未来氢能150万平米质子交换膜生产线一期工程（50万平）已于2020年11月正式投产。国润储能国润储能成立于2020年6月，是一家专注于全钒液流电池装备制造与液流电池、电解水制氢和氢燃料电池核心隔膜材料生产的企业。公司两大核心产品为全钒液流储能电池产品和全氟离子膜。钒液流电池全氟磺酸膜公司拥有年产10万平全氟磺酸膜产线。资料来源：各公司官网，国信证券经济研究所整理电极：碳素类材料为主流路线，国内企业配套能力强电极主要为活性物质提供反应场所，是电堆的重要组成部分。与锂离子电池不同，钒电池的电极不含活性物质，只为活性物质提供电化学反应场所，其自身也并不参与反应。电极通常具备电导率高、机械性能好、耐强酸腐蚀、化学稳定性好等性能，主要电极材料包括金属类电极、碳素类电极等。碳素类电极碳毡/石墨毡是目前钒电池电极主流方案。金属电极虽然导电性好、机械性能好，但是部分金属电极电化学可逆性差、且整体成本较高，故而并未实现大规模应用。碳素类电极，特别是碳毡/石墨毡，凭借制备工艺成熟、导电性能优、化学稳定性强以及成本低，成为目前钒电池主要电极材料。碳纸较碳毡/石墨毡厚度更薄，可使得电堆各部件更加紧凑，更利于实现小型化、从而提升电池功率密度；其有望成为下一代电极材料。表15：不同钒电池电极材料对比电极类型金属类电极碳素类电极(三维)碳素类电极(二维)材料金/铅/钛/钛基铂/钛基氧化铂碳毡/石墨毡碳纸优点导电率高；力学性能好价格低廉；电化学性能较好化学稳定性好导电性好；厚度薄(100~400um)电池重量和体积小缺点成本高；易形成钝化膜易氧化脱落；厚度厚(2~8mm)需表面修饰与改性制备工艺复杂资料来源：张华民,《液流电池技术》,化学工业出版社,(2015.1)，丁玉龙等,《储能技术与应用》,化学工业出版社,(2018.7)，国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告22电极主要依托国内企业生产。碳毡/石墨毡均为碳纤维材料，二者是烧制温度不同的产品，石墨毡烧制温度更高、含碳量更高。国内主要的碳毡/石墨毡生产企业包括江油润生、辽宁金谷、江苏普向等。而碳纸由于制备工艺复杂，生产企业多以日本东丽、加拿大Ballard、德国SGL、美国AvCarb等国外企业为主。表16：部分国内电极材料生产企业情况企业主营业务产品布局电极材料布局辽宁金谷公司成立于2010年，主要生产PAN基氧化丝系列碳毡、石墨毡、粘胶基系列碳毡、石墨毡产品，广泛应用于热处理、硬质合金、光伏太阳能等行业。电极（石墨毡）产品应用于大连融科200MW/800MWh示范项目及其为美国UET提供的电堆等项目；另外，与国内上海电气、国网南瑞、大力电工、朝阳华鼎、湖南德沃普等企业也存在电极石墨毡的合作。江苏普向公司主要产品有各种规格碳毡、碳纤维布、碳纤维复合材料等。电极（碳毡）碳毡产品原料在预氧化炉的高温环境中，最高活化温度达到1300℃，比表面积可达1000～3000m2/g。江油润生公司主要生产储能碳材料及高温真空炉用热场碳材料。电极（石墨毡）2016年公司自主设计大型连续石墨化高温炉，该条生产线为国内首条储能石墨毡连续化生产线，年处理能力200吨。资料来源：各公司官网，国信证券经济研究所整理双极板：电堆重要结构件双极板是钒电池电堆的重要结构件，主要功能为隔离正负极电解液、汇集电流和支撑电极等。双极板通常需具备高导电性、高机械强度、耐腐蚀等性能，目前主要包含石墨双极板、金属双极板、碳塑复合双极板等技术路线。表17：双极板材料对比双极板类型材料优点缺点石墨双极板无孔石墨板导电性良好；耐腐蚀；化学稳定性好易碎，加工难度高；价格贵柔性石墨板导电性良好；耐腐蚀；加工简单；价格低廉致密度差；需改性使用碳塑复合双极板导电碳粉与树脂复合体加工简单；成本低；机械强度高电阻大金属双极板贵金属导电性好；耐腐蚀；加工简单价格昂贵；钛表面会形成钝化层（铂、金、钛等）铅、不锈钢导电性好；加工简单；价格低廉耐腐蚀性差资料来源：张华民,《液流电池技术》,化学工业出版社,(2015.1)，丁玉龙等,《储能技术与应用》,化学工业出版社,(2018.7)，国信证券经济研究所整理小型电堆多使用改性石墨双极板，大功率电堆多使用碳塑复合双极板。改性石墨双极板导电性好、耐腐蚀、价格低廉且技术成熟，但是装配时易碎，只适合用于小型电堆。碳塑双极板电导率高、强度高，主要用于大功率电堆中。石墨双极板的主要生产企业包括华熔科技、上海弘枫、开封时代等；碳塑双极板主要生产企业为嘉兴纳科等。此外，中国科学院大连化物所也开发出新一代高导电、高韧性、可焊接的碳塑复合双极板，并实现批量化生产。请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告23表18：部分国内企业双极板布局情况企业主营业务钒电池布局钒电池双极板产能布局华熔科技生产销售光伏石墨舟/燃料电池石墨双极板/石墨散热膜等推出大面积超薄石墨双极板，活性面积超800cm²，适合固定发电站用电堆及液流电池2022年公司双极板出货超300万片，被广泛应用于氢能源汽车/无人机、固定或备用电源等领域上海弘枫生产POCO石墨、EDM专用石墨等各类石墨制品等适用于各种液流电池电堆及燃料电池电堆具有年产150万件的双极板生产线易成新能从事光伏电池片/组件、锂电池/锂电负极、石墨电极及接头生产销售子公司开封炭素研发的石墨双极板项目目前已经完成中试嘉兴纳科生产销售特种碳纤维材料及制品，产品应用于民用及工业电热、电磁屏蔽、燃料电池/液流电池电极。资料来源：各公司官网，国信证券经济研究所整理电堆：钒电池核心功率单元电堆的数量与大小决定了钒电池的功率水平。单电池主要由离子膜、电极、密封垫、电极框、双极板等组成。电堆则是将多个单电池采用压滤机的方式叠合紧固，而后通过焊接等工序制备而成。大功率的钒电池可以通过增加电堆数量或者增大电堆电极的面积来实现功率提升。电堆制造企业往往需要将各类耗材、电子元器件等装配到一起，特别是大功率电堆，对于叠合装配的技术和工艺经验要求更高，行业具有较高的壁垒。图25：液流电池电堆结构图图26：大连200MW/800MWh储能示范电站模块化结构示意图资料来源：张华民.全钒液流电池技术最新研究进展.储能科学与技术（2013），国信证券经济研究所整理资料来源：张华民.全钒液流电池的技术进展、不同储能时长系统的价格分析及展望.储能科学与技术（2022），国信证券经济研究所整理电堆降本的主要手段：1）通过优化电极材料性能等方式，提升电堆功率密度；2）优化电堆组装工艺，如依托激光焊接技术将离子膜与电极框直接密封、减少密封垫使用来降低成本。目前钒电池系统企业多进行电堆自产。钒电池系统主要由电堆、电解液、储液罐、电池管理系统、逆变器等组成；电解液和电堆是核心构件。电池管理系统、逆变器等产品多由锂电储能产业链中相关企业直接提供。因此，国内目前多数钒液流电池企业在产业化初期，多采用电堆自产的方式来控制成本请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告24和优化功率性能。目前国内领先的电堆生产企业包括融科储能、北京普能、上海电气等。表19：部分国内企业钒电池电堆布局情况企业主营业务钒电池产品布局钒电池产能布局融科储能从事钒液流电池研发、产业化和应用10kW系列电堆500kW储能系统目前拥有年产300MW电堆生产线和系统集成自动化装配线北京普能从事钒液流电池研发、产业化及应用75kW系列电堆200/250/500/1000kW储能系统襄阳基地已建成100MW钒电池产能，后续计划扩张至GW级别产能。此外，公司与河钢钒钛、河北建投绿能签约共同建设年产300MW钒电池项目。上海电气主营业务包括新能源，高效清洁能源，工业装备和现代服务业等领域2.5/5/10/25/32/50kW系列电堆5/50/125/250/500kW储能系统合肥1GWh钒电池生产基地在2020年10月投产，并预计2023年内新建1GWh产能；盐城基地正在进行3GWh产能建设。伟力得从事全钒液流储能系统设计、研发、生产、销售以及服务5kW-32kW电堆，在研64kW电堆100/250/500kW储能系统宁夏基地规划产能1GW，一期200MW电堆生产线预计2023年内投产。此外在四川、新疆（100MW产能）、甘肃等地也有基地布局。公司与协鑫集成、中核钛白等均设有合资公司，从事储能等项目开发。星辰新能公司成立于2021年，依托中南大学全面覆盖钒电池电解液、电堆及核心部件、储能系统等产品的研发、制造、生产。55/65kW系列电堆10-100/100-350/1000/1500kW储能系统湖北基地设计年产3GW钒电池电堆及系统生产线，在2023-2025年每年投产1GW。常州基地规划产能3GW，2023年8月投产一期300MW产线，2023年底投产二期700MW量产线。易成新能从事单晶硅电池片、光伏组件、锂离子电池、锂电负极材料的生产与销售以及全钒液流储能电站项目。规划年产300MW钒液流电池电堆和储能系统生产线大力电工从事电机软起动、电气成套设备、电力电子设备、粉尘综合治理设备、钒电池储能系统等业务1/5/10/25kW电堆50/125/250kW储能系统2023年2月年产2GWh全钒液流储能电站电堆、电气控制系统、输送系统、集成辅助系统、产线装备等生产制造项目正式开工德泰储能公司系永泰能源与海德股份合资设立，主要从事钒液流电池全产业链储能业务。2023年3月公司32kW电堆测试成功2023年6月，1000MW全钒液流储能装备制造基地(一期)正式开工。一期工程拟建设年产300MW钒电池电堆及系统产线，预计2024下半年投产。国网英大从事金融业务、碳资产业务、电力装备业务。电力装备业务方面，形成了全钒液流电池储能系统商业化运行落地能力。31.5kW电堆50/100/250kW储能系统资料来源：各公司官网，国信证券经济研究所整理电解液：核心能源单元，残值高回收价值大电解液钒离子浓度决定了钒电池系统的能量密度。电解液是不同价态的钒离子水溶液（正极为+4/+5价，负极为+2/+3价），其分别存储在正负极储液罐中。电解液常见支撑电解质包括：盐酸、硫酸、盐酸-硫酸混酸。理论上1kWh钒电池需要5.6kg的V2O5，但由于电解液实际利用率仅在70%左右，故而实际生产中1kWh钒电池往往需要8kg的V2O5。电解液的制备方式包括：1）物理法：将高纯VOSO4直接溶解于硫酸溶液，该方法操作简单，但是VOSO4成本高、且电解液钒离子浓度较低，使得电池能量密度较差。2）化学还原法：使用还原剂将V2O5还原成易溶于水的VOSO4或混合价态的钒离子，再溶解于酸中。该方法操作及设备简单，但是操作较复杂且容易引入杂质元素。3）电解法：将VOSO4或V2O5在酸溶液中进行电解还原得到低价的钒离子溶请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告25液，该方法工艺简单、且具有产业化可行性，但是设备复杂。目前电解法与化学还原法是主流的电解液制备方式。电解液发展趋势：1）高浓度电解液能够提升能量密度。2）高稳定性电解液能够避免电池使用中较快产生沉淀，提高电池效率；同时减少系统的热管理负荷，降低成本。3）高活性的电解液能够提高传质速度，提高电解液利用率。电解液性能改善方式主要包括：1）优化支撑电解质组分，通过添加盐酸等方式提高钒离子溶解度；2）增加添加剂，优化电解液稳定性或提升电解液电化学活性。表20：不同支撑电解质的钒电池性能对比硫酸盐酸硫酸-盐酸混酸钒离子溶解度（mol/L）1.5～1.852.5～3.0能量密度（Wh/Kg）15～50比传统硫酸体系高20%-工作温区（℃）5～40-20～65-5～50资料来源：朱兆武等.全钒液流电池提高电解液浓度的研究与应用现状.储能科学与技术（2022），液流储能公司官网，国信证券经济研究所整理电解液残值高，可回收利用。钒电池电解液反应过程中无明显损耗，电解液的残值可以做到原有的70%。我们假设储能时长为4h的钒电池系统初始建设成本为3元/Wh，其中电解液成本为1.5元/Wh、其他零部件成本为1.5元/Wh（折合6元/W）；那么使用后回收电解液残值为1.05元/Wh，其他金属假设残值为0.075元/Wh（折合0.3元/W）的话，那么4h的钒电池系统实际投资成本为1.875元/Wh，名义初始投资成本下降38%。同时更高储能时长的系统实际单Wh投资成本下降幅度更大。由此企业可以通过电解液租赁等商业模式降低初始投资成本，以此降低电池系统投资成本。表21：不同储能时长钒电池实际投资成本情况储能时长4h6h8h10h名义投资成本（元/kWh）3000250022502100其中：电解液成本（元/kWh）1500150015001500其中：其他系统成本（元/kWh）15001000750600其中：其他系统成本（元/kW）6000600060006000电解液残值（元/kWh）1050105010501050系统金属残值（元/kW）300300300300系统金属残值（元/kWh）755037.530实际投资成本（元/kWh）187514001162.51020较名义投资成本下降38%44%48%51%资料来源：张华民.全钒液流电池的技术进展、不同储能时长系统的价格分析及展望.储能科学与技术（2022），国信证券经济研究所整理国内生产电解液的主要企业包括大连博融、湖南银峰、星明能源、湖南银锋、河钢股份等。请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告26表22：部分钒电池电解液企业情况企业主营业务钒电池电解液产能布局湖南银峰电堆、电解液、电池管理系统和关键材料已投资20亿元在江西宜春建设年产6.6万立方钒电解液项目。星明能源（川威集团）钒电解液和钒电池等拥有年产2000立方钒电解液，在建年产3500立方米钒电解液生产线。规划至2028年，钒电解液年产能达到7万立方以上。大连博融（融科储能）从事钒液流电池技术研发、产业化和市场应用公司已有GWh级钒电池电解液产能。2022年10月融科储能与钒钛股份成立合资公司建设年产2000立方钒电解液产线，项目正在试生产过程。2023至2024年合资公司将根据需求，投资建设年产6万立方钒电解液项目（对应1GWh钒电池需求）。河钢股份钢铁产品、钒钛钢铁冶炼和钒产品生产、销售等2022年7月已建成年产1000吨钒电解液产线，预计2022-2025年分三期建设5万立方电解液产线和300MW钒电池装备产线。钒钛股份生产销售五氧化二钒、高钒铁、钒氮合金等钒产品以及钛白粉、钛渣等钛产品与大连融科成立合资公司建设电解液产能兴欣钒科技从事原料提钒、钒产品加工、钒电解液生产销售等已建成年产2000立方钒电解液的产能，2023年2月开工建设年产3500立方钒电解液项目资料来源：各公司官网，国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告27钒电池产业链企业梳理表23：钒电池产业链部分公司情况梳理企业切入环节主营业务钒电池产业链布局钒钛股份（000629.SZ）五氧化二钒、电解液公司主要生产销售以五氧化二钒、高钒铁、钒氮合金、钒铝合金为代表的钒系列产品，和以钛白粉、钛渣等为代表的钛系列产品。公司年产钒制品（以V2O5计）4.3万吨。2022年10月融科储能与钒钛股份成立合资公司建设年产2000立方钒电解液产线，项目正在试生产过程。2023至2024年合资公司将根据需求，投资建设年产6万立方钒电解液项目（对应1GWh钒电池需求）。河钢股份（000709.SZ）五氧化二钒，电解液钢铁产品、钒钛钢铁冶炼和钒产品生产、销售等2022年7月已建成年产1000吨钒电解液产线，预计2022-2025年分三期建设5万立方电解液产线和300MW钒电池装备产线。东岳未来氢能（00189.HK）全氟磺酸膜公司成立于2017年，依托于东岳集团氟硅材料产业园区和完整的“氟、硅、膜、氢”产业链实现快速发展。公司产品包括氢燃料电池质子膜、水电解制氢膜、液流电池膜、膨体聚四氟乙烯、全氟磺酸离子交换树脂、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE，F40等产品。公司已开发175微米厚的全氟磺酸膜，采用更高交换容量的磺酸树脂，在质子传导方面取得较大程度的提升。东岳未来氢能150万平米质子交换膜生产线一期工程（50万平）已于2020年11月正式投产。苏州科润全氟磺酸膜苏州科润成立于2019年，由国家万人计划专家杨大伟创办，拥有近10年的全氟离子膜与质子交换膜研发制造经验。公司主营产品包括全氟磺酸膜、全氟磺酸离子交换树脂、全氟磺酸离子交换溶液。公司在国产全氟磺酸膜市场占有率超90%。公司现有产能30万平质子交换膜产能，在建产能100万平有望2023年内投产，后续产能规划扩张至500万平以上。华熔科技双极板生产销售光伏石墨舟/燃料电池石墨双极板/石墨散热膜等2022年公司双极板出货超300万片，被广泛应用于氢能源汽车/无人机、固定或备用电源等领域上海弘枫双极板生产POCO石墨、EDM专用石墨等各类石墨制品等具有年产150万件的双极板生产线江油润生电极公司主要生产储能碳材料及高温真空炉用热场碳材料。2016年公司自主设计大型连续石墨化高温炉，该条生产线为国内首条储能石墨毡连续化生产线，年处理能力200吨。湖南银峰电解液、电堆从事电堆、电解液、电池管理系统和关键材料生产、销售公司产品覆盖钒电池、电解液、10/15/250KW电堆产品，计划投资20亿元在江西宜春建设年产6.6万立方钒电解液项目。融科储能电解液、电堆、系统公司由大连融科储能集团和中国科学院大连化学物理研究所共同组建，专注于全钒液流储能电池生产、工程建设和储能方案服务，是全球领先的全钒液流电池储能系统服务商。公司实现了钒电池全产业链开发，产品包括10KWUPowerr、500KWTPower以及500KWVPower系列全钒液流电池储能单元以及相应电池模块。公司已拥有年产1GWh的钒电解液生产线，300MW电堆生产和系统装配线。截至2023年2月，公司全钒液流电池储能装机量位列行业第一。上海电气（601727.SH）电堆、系统主营业务包括新能源，高效清洁能源，工业装备和现代服务业四大块。其中新能源部板块涉足核能、风电等领域。公司已开发50kW级高性能电堆和500kW级智能化储能模块，并实施多个MW级以上的液流电池示范项目。公司合肥1GWh钒电池生产基地在2020年10月投产，并预计2023年内新建1GWh产能；盐城基地正在进行3GWh产能建设。国网英大（600517.SH）电堆、系统公司主要从事“金融+制造”双主业，涵盖信托、证券、期货、保理、碳资产和电力设备。公司子公司武汉南瑞已全面掌握钒电池改性选型技术，具备钒电池本体设计、材料研制、系统集成能力，成功研发高功率钒电池电堆和250千瓦/500千瓦时储能系统，申请发明、实用新型专利共70项，授权40余项。易成新能（300080.SZ）电堆、双极板从事单晶硅电池片、光伏组件、锂离子电池、锂电负极材料的生产与销售以及全钒液流储能电站项目。规划年产300MW钒液流电池电堆和储能系统生产线德泰储能电堆、系统公司系永泰能源(600157.SH）与海德股份（00567.SZ）合资设立，主要从事钒液流电池全产业链储能业务。2023年3月公司32kW电堆测试成功。2023年6月，1000MW全钒液流储能装备制造基地(一期)正式开工。一期工程拟建设年产300MW钒电池电堆及系统产线，预计2024下半年投产。北京普能电堆、系统公司主要从事钒电池储能系统的研发、制造，并提供与新能源配套的大规模储能技术解决方案。2009年1月，公司实现对加拿大VRBPowerSystem公司的资产收购。公司襄阳基地已建成100MW钒电池产能，后续计划扩张至GW级别产能。此外，公司与河钢钒钛、河北建投绿能签约共同建设年产300MW钒电池项目。资料来源：各公司公告，各公司官网，国信证券经济研究所整理证券研究报告免责声明分析师声明作者保证报告所采用的数据均来自合规渠道；分析逻辑基于作者的职业理解，通过合理判断并得出结论，力求独立、客观、公正，结论不受任何第三方的授意或影响；作者在过去、现在或未来未就其研究报告所提供的具体建议或所表述的意见直接或间接收取任何报酬，特此声明。国信证券投资评级类别级别说明股票投资评级买入股价表现优于市场指数20%以上增持股价表现优于市场指数10%-20%之间中性股价表现介于市场指数±10%之间卖出股价表现弱于市场指数10%以上行业投资评级超配行业指数表现优于市场指数10%以上中性行业指数表现介于市场指数±10%之间低配行业指数表现弱于市场指数10%以上重要声明本报告由国信证券股份有限公司（已具备中国证监会许可的证券投资咨询业务资格）制作；报告版权归国信证券股份有限公司（以下简称“我公司”）所有。，本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式使用、复制或传播。任何有关本报告的摘要或节选都不代表本报告正式完整的观点，一切须以我公司向客户发布的本报告完整版本为准。本报告基于已公开的资料或信息撰写，但我公司不保证该资料及信息的完整性、准确性。本报告所载的信息、资料、建议及推测仅反映我公司于本报告公开发布当日的判断，在不同时期，我公司可能撰写并发布与本报告所载资料、建议及推测不一致的报告。我公司不保证本报告所含信息及资料处于最新状态；我公司可能随时补充、更新和修订有关信息及资料，投资者应当自行关注相关更新和修订内容。我公司或关联机构可能会持有本报告中所提到的公司所发行的证券并进行交易，还可能为这些公司提供或争取提供投资银行、财务顾问或金融产品等相关服务。本公司的资产管理部门、自营部门以及其他投资业务部门可能独立做出与本报告中意见或建议不一致的投资决策。本报告仅供参考之用，不构成出售或购买证券或其他投资标的要约或邀请。在任何情况下，本报告中的信息和意见均不构成对任何个人的投资建议。任何形式的分享证券投资收益或者分担证券投资损失的书面或口头承诺均为无效。投资者应结合自己的投资目标和财务状况自行判断是否采用本报告所载内容和信息并自行承担风险，我公司及雇员对投资者使用本报告及其内容而造成的一切后果不承担任何法律责任。证券投资咨询业务的说明本公司具备中国证监会核准的证券投资咨询业务资格。证券投资咨询，是指从事证券投资咨询业务的机构及其投资咨询人员以下列形式为证券投资人或者客户提供证券投资分析、预测或者建议等直接或者间接有偿咨询服务的活动：接受投资人或者客户委托，提供证券投资咨询服务；举办有关证券投资咨询的讲座、报告会、分析会等；在报刊上发表证券投资咨询的文章、评论、报告，以及通过电台、电视台等公众传播媒体提供证券投资咨询服务；通过电话、传真、电脑网络等电信设备系统，提供证券投资咨询服务；中国证监会认定的其他形式。发布证券研究报告是证券投资咨询业务的一种基本形式，指证券公司、证券投资咨询机构对证券及证券相关产品的价值、市场走势或者相关影响因素进行分析，形成证券估值、投资评级等投资分析意见，制作证券研究报告，并向客户发布的行为。证券研究报告国信证券经济研究所深圳深圳市福田区福华一路125号国信金融大厦36层邮编：518046总机：0755-82130833上海上海浦东民生路1199弄证大五道口广场1号楼12层邮编：200135北京北京西城区金融大街兴盛街6号国信证券9层邮编：100032