作者/星空下的夾心糖
編輯/菠菜的星空
排版/星空下的火龍果
近兩年最火的投資板塊莫過於新能源，引無數英雄盡折腰。作為一個長坡厚雪的萬億級別大賽道，新能源板塊包括萬象，常炒常新。這其中既有光伏和鋰電的超級巨無霸，也有像固態電池、鈉電池、鋰電池等新興產業公司，每個細分行業都有自己的特色。
今天，我們聊聊釩電池。
一、從百草園到三味書屋
釩（化學符號V）來源於北歐神話中一位美麗女神的名字 「Vanadis」（譯為凡娜迪斯）。這是因為，釩元素化合物豐富，且大多有着美麗多彩的顏色。釩在地球上儲量並不少，其儲量甚至高於銅、錫、鋅、鎳，但由於釩元素實在是太分散了，連個像樣的礦物沒有，因此釩實在是沒有什麼存在感。
在工業生產中，釩的應用其實還挺廣泛的，釩廣泛應用於鋼鐵工業和化工行業。在鋼中加入一點點的釩，可以製成釩鋼，就能使鋼的彈性、強度大增 ，抗磨損和抗爆裂性極好，既耐高溫又抗奇寒，難怪在汽車、航空、鐵路、電子技術、國防工業等部門，到處可見到釩的蹤跡。此外，釩的氧化物（五氧化二釩）已成為化學工業中最佳催化劑之一，有「化學麵包」之稱，很多重要化學反應的催化劑。
雖然用途廣泛，但釩的用量並不大。一般一噸鋼當中僅加入10克的釩。雖然2021年我國鋼鐵產量雖有10億噸之巨，但其中的釩用量折算成五氧化二釩也只有大約2萬噸，可謂是非常小眾的元素。
或許釩會一直會平凡地沉默着，但上世紀八十年代，釩電池誕生了。
二、安全，是其最大的特色
所謂釩電池，其全稱為全釩氧化還原液流電池，與鋅基液流電池、鐵鉻液流電池等同屬於液流電池的種類之一。釩電池目前最大的用武之地是儲能領域，暫不涉及動力電池。
隨着光伏、風電等可再生能源的異軍突起，電力峰谷差異越來越大，供電和輸配電領域波動性大幅提升，電網承受的衝擊也與日俱增。因此，輸電側中大性的儲能電站的重要性得到了越來越多的重視，下圖展示了一天峰谷電價的變化。
資料來源：國家電網
安全性是釩電池最大的特點。
電池的本質是將化學能轉化為電能，一般的電池均具有一定的危險性。然而，釩元素本身化學性質不太活潑，且全釩液流電池電解質離子存在於水溶液中，不會發生熱失控、燃燒和爆炸；同時，電堆、電解液相獨立，可通過增大電堆功率和電解液來提高儲電量，可擴展於百兆瓦級儲能電站。下圖展示了釩電池的充放電原理。
資料來源：International Renewable Energy Agency
我們熟悉的鋰電池就具有較高的危險性，不斷升級的製造和封裝技術雖能降低風險，但鋰電池爆炸和燃燒的風險依然存在。消費電子和動力電池還好，但一旦大型儲能裝置發生爆炸，後果是災難性的。
鑒於此，2022年6月，國家能源局發佈《防止電力生產事故的二十五項重點要求(2022年版)(徵求意見稿)》，要求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。換句話說，重大性儲能裝置禁用三元鋰電池、鈉電池和回收電池。在這種情況下，釩電池以其出色的安全性能獲得了社會各界的廣泛青睞。
除了安全性以外，釩電池模塊化管理方便，功率和容量可調，通過將多組儲能單元並聯接入母線，便可構建起更大規模的儲能系統。因此擴容簡單，相較於磷酸鐵鋰電池，在大容量的情形下不會增加額外的安全性風險。
另外，釩電池循環壽命長。目前商用釩電池循環壽命可以達到 16000 次以上，遠高於商用磷酸對應使用壽命，超過 20 年，且可靠性也已經過實例驗證。另外，釩電池回收方便，充放電損失較小。
由於釩電池循環壽命較長且安全性較高，釩電池在全生命周期的成本上具有明顯優勢。釩電池幾乎完美地契合了中大型儲能場景的要求，而磷酸鐵鋰電池及鈉電池的安全性和循環壽命低於釩電池，但能量密度顯著更高，故在重量和體積上有優勢，更適合於小型化場景，這幾種電池彼此之間構成差異化競爭。下表展示了幾種電池的性能差異。
資料來源：申萬宏源研報
更為重要的是，中國是釩儲量大國，釩儲量為全球第一。根據美國地質調查局 2021 年的數據，我國釩礦儲量佔全球的 40%，產量佔全球的 66%，中國鋰資源捉襟見肘，處處受制於人，但釩資源確實不折不扣的世界老大，具有很強的自給能力。
資料來源：國家電網
三、釩電池也需正視缺點
對於電池而言，天賦遠比努力更重要。
釩電池先天就有安全性高、循環壽命長的優點，但其能量密度卻是不折不扣的短板。由於釩元素相對分子質量較大，釩電池能量密度僅為12~40Wh/kg，低於鋰電池的200~300Wh/kg，僅為後者的1/10，而且這種差距無法通過技術手段彌補，這就大大阻礙了釩電池在消費電子和動力電池上的應用。
同時，釩電池初裝成本過高。由於其產業鏈的不完善，其目前初裝成本是鋰電池的2倍以上，要等到大規模量產後才可能達到低於鋰電池的水平。當前儲能系統中，釩液流電池的投資成本高達2.5-3.5元/WH之間，遠高於三元儲能0.8元/WH左右的成本。
另外，釩電池的技術尚未成熟，降本增效任重而道遠。
當前釩電池電解液成本佔到40%，電堆成本佔到35%，效率尚有很大的提升空間。且其核心原材料長期依賴進口。釩產業鏈較長，涉及環節很多，但釩產業鏈保障供給能力很弱，不具備建立彈性供應鏈的能力。這些都嚴重製約着釩電池的發展。
四、既然是情懷，就不要炒作
如前所述，釩電池主要用於輸電側的中大型儲能電站。而在消費電子、動力電池及消費側小型儲能設備上並無優勢。釩電池運行的重點及根本用途在於供電、輸配電方面，而非風電、光伏等的發電端，主要參與方是中國電網和南方電網等輸配電大央企。電站側和用戶側的參與意願並不強烈，不能以功利的短期視角來看待。
另外，釩電池雖然全生命周期成本較低，但這是建立在10-15年及以上的視角上的，其初裝成本實在是太高，讓很多企業和投資者望而卻步，即使拿到補貼也沒有經濟性，依賴政府和央企的參與。儲能電站本質上是基礎設施的邏輯，一旦大規模投產使用將利國利民，但國家需要投資的基礎設施遠不止儲能電站一種，國家投資幾條高速公路或是研發新型武器也是同一種邏輯，儲能電站恐怕不是重要性和緊急性最高的基礎設施。
最後，釩電池在產業化過程中還存在一定的放大風險，技術路徑也尚不成熟，目前上線運行的釩電池儲能系統大多為5-10MW級別。鑒於其高昂的初始投資和漫長的資產回收期，釩電池的投資速度應遵循為先慢後快的規律，與遠期實際大規模使用尚有一定距離，體現在資本市場和上市公司業績上更是如此。
註：本文不構成任何投資建議。股市有風險，入市需謹慎。沒有買賣就沒有傷害。
