液流電池是一種活性物質存在于液態電解質中的電池技術，電解液在電堆外部，在循環泵的推動下流經電堆，實現化學能與電能的轉換。國際上液流電池主要有全釩液流電池、鋅溴電池、鐵鉻電池、多硫化鈉溴電池4種技術路線。
其中全釩液流電池目前產業鏈建設和技術成熟度相對較高。與鋰電在儲能應用中的邏輯不同，液流電池主要是由于其可擴展性，可突破鋰離子電池在電力系統中在儲能時長方面的限制，用于長時儲能，因此在電力系統中具有一定的發展空間。
技術原理
全釩液流電池是目前技術成熟度最高的液流電池技術
全釩液流電池是液流電池中唯一一種活性物質單一的電池，它利用釩離子化合價的變化來實現電能與化學能之間的轉化。
全釩液流電池系統由功率單元（電堆），能量單元（電解液和電解液儲罐），電解液輸送單元（管路、閥、泵、傳感器等輔助部件）以及電池管理系統等組成。其中，電堆由離子交換膜、電極、雙極板、電極框、密封等材料構成。
全釩液流電池將具有不同價態的釩離子溶液作為正極和負極的活性物質，分別儲存在正負極的電解液儲罐中。充放電時，在泵的作用下，電解液由電解液儲罐分別循環流經電池的正極室和負極室，在電極表面發生氧化和還原反應，實現對電池的充放電。
上游資源
上游主要涉及釩資源的開采與冶煉。我國釩資源主要以釩鈦磁鐵礦和含釩石煤兩種形式存在，其中石煤礦中釩的品味較低且提釩過程中污染較為嚴重，整體生產成本高于鋼渣提釩，目前國內絕大多數釩產品來源于釩鈦磁鐵礦經鋼鐵冶煉得到的富釩鋼渣（2020 年占比超過 85%）。
濕法提釩工藝流程圖 圖源：安信證券
2020年五氧化二釩產量構成 圖源：安信證券
國內釩鈦磁鐵礦儲量主要集中分布在四川攀枝花、西昌地區和河北承德地區，其中四川攀西地區已探明釩鈦磁鐵礦儲量在100億噸以上，為世界第一大釩資源及釩系產品產區，河北承德地區已探明釩鈦磁鐵礦儲量則超過80億噸。
中國釩礦產業鏈分布圖圖源：安信證券
從產能情況來看，攀鋼釩鈦目前具備超過4萬噸釩制品產能（以五氧化二釩計），河鋼股份釩制品產能則為2.2萬噸左右，兩者合計占據近一半的國內市場份額，此外建龍、成渝釩鈦、四川德勝亦具備萬噸以上的釩制品產能，整體來看國內釩資源儲量與產能相對集中。
2020年全球釩生產企業概圖 圖源：安信證券
釩資源上游企業布局 圖源：安信證券
中游制造集成
能量單元：電解液、儲罐、
功率單元：離子傳導膜、雙極板、電極
配套系統：泵閥、管路、BMS
電解液代表企業：攀鋼釩鈦、川威集團、大連博融、湖南銀峰
電堆代表企業：上海電氣、北京普能、大力電工
釩液流電池：住友電工（日本）、北京普能、上海電氣、大連融科、偉力得、國網英大
現階段全釩液流電池廠商一體化程度較高，產業鏈生態初步建立。整體來看當前全釩液流電池儲能仍處于商業化運營初期。
行業龍頭融科儲能于 2008 年成立，經過數十年發展，公司具備從前端研發到后端項目運營的全產業鏈開發能力，深度參與全釩液流電池產業鏈各個環節。由于前期全釩液流電池技術尚未定型，且項目體量相對較小，行業呈現出非標化、定制化的特點，產業鏈生態主要由一體化的頭部廠商主導。
融科儲能電池產業鏈 圖源：安信證券
中游核心技術：電解液
1.電解液是全釩液流電池中的核心材料，直接影響能量單元的性能與成本。
作為電能的存儲介質，電解液的體積和濃度決定了全釩液流電池儲能系統能夠儲存的最大能量，理論上儲存1kWh的電能需要5.6kg五氧化二釩，但目前電解液的實際利用率僅能做到70%左右（即儲存1kWh電能需要大約8kg五氧化二釩）。
因此，提升電解液的利用率是降低全釩液流電池成本的重要途徑。此外，電解液的純度（一般需達到99.9%以上）、穩定性、適用溫度范圍等因素也將對全釩液流電池的運行效率和壽命造成較大影響。
2.電解液的開發和制備能力是全釩液流電池廠商重要的核心競爭力之一。
一方面，電解液在制備過程中對雜質、價態的控制要求較高，如何在低成本的情況下實現高純度需要長期的工藝積累，目前釩電解液制備方法主要包括物理溶解法、化學還原法以及電解法三大類，其中規模化制備主要采用電解法。
另一方面，為提升電解液的能量密度、電化學活性與熱穩定性，通常需要在電解液中加入一定的添加劑（包括混酸、無機鹽、有機物等多種體系），電解液的配方調配亦需要深厚的研發積累。
因此，整體來看全釩液流電池電解液的開發和制備具有較高的壁壘，目前國內只有大連融科儲能集團股份有限公司、河鋼等少數企業具備批量化的生產能力。
下游應用
風/光/傳統電站、電網公司、大型工商業
考慮到當前國內儲能最重要的驅動因素為新能源發電側的強制配套要求，且全釩液流電池自身的初始投資成本相對較高，預計短期內全釩液流電池儲能項目的投資將主要由大型發電企業或電網企業主導。
目前大唐、國家電投、中廣核等大型電力集團已經啟動了 百 MWh 級別的全釩液流電池儲能項目建設，華電、國網江蘇等亦在進行示范性項目的嘗試， 經過前期項目的驗證，未來全釩液流電池有望成為大型電力集團重點布局的一類儲能形式。
產業鏈全景圖
全釩液流電池產業鏈
未來展望
全釩液流電池儲能在大型工商業用戶側場景中亦有廣闊的發展空間。無論是從保障供電穩定性還是降低綜合用電成本的角度出發，工商業用戶配置儲能的需求已較為迫切。
與此同時，與盈利模式尚未完全建立的國內發電側/電網側儲能市場相比，用戶側儲能的市場化程度相對較高，全釩液流電池有望憑借全生命周期內的成本優勢獲取部分大工業用戶的青睞（尤其是在當前鋰電池成本居高不下的背景下）。
例如2022年海螺集團旗下海螺綠能聯合大連博融共同合資設立安徽海螺融華儲能科技有限公司，開展全釩液流儲能電池系統集成、儲能電站投資建設、電解液租賃等相關業務。
2022年6月海螺融華發布“20MW/120MWh全釩液流電池儲能系統設備采購及服務”招標公告，全釩液流電池儲能在大型工商業用戶側的應用持續加速。
全釩液流電池項目圖 圖源：安信證券
隨著技術的成熟以及下游需求的啟動，全釩液流電池行業正快速由原先的小范圍、實驗室發展階段進入規模化、產業化的發展階段， 近期國內大量全釩液流電池廠商通過融資、合資、簽訂戰略合作協議等方式積極擴充自身實力并擴張產能，產業化進程較此前明顯加快。
2021年全球電化學儲能裝機規模21.1 GW。其中，鋰離子電池93.9%；鉛蓄電池2.2%；鈉基電池2.0%；液流電池1.2%；超級電容器0.2%；其它0.5%。到2025年，預計電化學儲能增量將達到12GW/年，累計裝機約40GW。在儲能產業鏈中，各種電化學儲能技術、新材料、先進制造設備、儲能配套設施等都迎來了爆發式增長的機會。為促進儲能產業行業交流，艾邦特建有“儲能產業交流群”，歡迎業內人員加入。
原文始發于微信公眾號（艾邦儲能與充電）：全釩液流電池產業鏈詳解
