钒电池：下一代新型储能电池？

长寿命，长时储能，是钒电池的优势，

新能源叠加电化学储能的火热让各种电池技术层出不穷，钠离子电池引发一波关注之后，钒电池又赶来搅局。

不像钠离子电池有宁德时代这样的行业巨头下场“代言”，钒电池正在依靠政策的引导走向市场，尽管其似乎是受到了突然的关注，但事实上钒电池已经从概念中走出来，处在商业化早期阶段。

而从钒电池的各种性能来看，其似乎要比钠电池更能成为锂电池在储能领域的补充替代。

▍志在大规模储能的钒电池

钒是一种坚硬的银灰色金属，也是元素周期表中23号金属元素。目前，世界上大多数钒的存在形式是从开采的矿石中分离出来的富钒精矿，少数则从是炼钢炉渣的副产品提炼。

钒电池则属于一种液流电池，全称为“全钒氧化还原液流电池”。液流电池是一种电池正负极与电解液分开各自循环的高性能蓄电池，通过正负极与电解液的可逆氧化还原反应实现电能与化学能的转换。

根据不同的活性物质，液流电池可以分为全钒、锌-溴、多硫化钠-溴、铁-铬等多种技术路线。其中，全钒液流电池是利用 VO2＋/VO2＋、 V2＋/V3＋两对氧化还原电堆的钒离子溶液分别作为正极和负极的活性物质，储存在各自的电解液储罐中。

钒电池工作原理

与常规的蓄电池和锂电池不太一样的是，液流电池对电池进行充/放电时，电解液是通过泵的作用，由外部储液罐分别循环流经电池的正极室和负极室，并在电极表面发生氧化和还原反应，实现对电池的充放电。

钒电池受到关注，主要是因为电解液可以循环使用、容量可以随着贮液罐的增加而提高、具有充放电效率高等优点，有望在大规模储能方面实现应用。

今年以来，“碳中和”概念持续发酵，风能、光伏等新能源发电模式迎来风口，也带动着相比抽水蓄能更具优势的电化学储能的崛起。

成本已经显著降低的锂电池作为储能电池当然是目前的主流方案，但业内也在不断探索更加符合储能场景特点的电池。

相比动力电池，储能电池对能量密度没有苛刻要求，而是更加强调电池的寿命、成本、稳定性、安全性。

宁德时代在7月份正式发布的钠离子电池在成本和安全性上相比锂电池都已有优势，但钠离子电池的循环寿命在3000次左右，相比2000次左右的锂电池提升并不明显。

而钒电池依靠液流电池的形式几乎把优势占尽。钒电池的电解液几乎可以无限循环利用，同时可以回收；电池整体循环次数在13000次以上，使用寿命可达20年以上。

同时，电解液外置在储液罐的形式使得钒电池的电池容量可以根据使用场景独立设计，使得钒电池的充放电时长普遍在4个小时以上，能够更好满足大规模储能和长时储能。

再加上电解质全部存在于水溶液中保证的更好安全性，钒电池在储能领域要比锂电池和钠电池更具性能优势。

当然，处于发展初期、成本较高是目前钒电池面临的问题，目前锂电池的成本为1200元/KWh，钒电池的成本则在3000元/KWh以上。

规模商业化应用是降低成本的最有效方式，目前我国已经对钒电池的推广做出规划，这也是其越来越受关注的主要原因。

同时，目前我国的钒矿储量占全球储量的45%左右，位列第一，规模商业化后不必担心像锂矿那样依靠大量进口。

▍政策推动钒电池进入商业化初期

虽然钒电池在过去几年里没受到市场的过多关注，但在整个新能源的各项规划中，都能看到其身影。无论是在2015年和锂电池、燃料电池等新型电池一起被纳入到税收优惠政策中，还是2017年被列入能源技术“十三五”规划中，钒电池一直都是政策优待的对象。

今年在储能领域的定调则让市场真正关注到钒电池。2021年7月，国家发改委和能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，文件提出要坚持储能技术多元化，推动锂离子电池等相对成熟新型储能技术成本持续下降和商业化规模应用，实现钒电池等液流电池长时储能技术进入商业化发展初期。

按照《关于加快新型储能发展的指导意见》政策制定目标，2025年要累计实现新型储能30GW装机量，钒电池渗透率达到20%，而当前无论是全球范围内，还是在我国，钒电池的渗透率刚刚达到1%。

这意味着未来5年，钒电池将依靠渗透率的提升迎来第一阶段爆发期。

事实上，在产业方面，随着储能行业的发展，我国钒电池企业正在迈向初步商业化阶段。

今年7月，北京普能宣布获得泰国BCPG公司2400万美元新一轮投资，以加速公司全球储能业务的增长。

北京普能也是目前国内钒电池领域的头部企业，其在2008年的金融危机中收购了彼时全球最大的钒电池企业加拿大Vanteck公司，从而得到了核心技术和生产线，随后迅速发展。

北京普能生产车间

官方数据显示，目前北京普能在全球累计安装钒电池投运达到40MWh，安全稳定运行累计超过80万个小时。

BCPG则是一家总部位于泰国的可再生能源项目开发商和业主方，在东南亚、日本和澳大利亚拥有约900兆瓦 (MW) 的发电规模和超过2200兆瓦的储备项目。该公司的投资将支持普能公司推出第三代储能产品Gen3 VRB-ESS 、扩大制造产能以及垂直整合上游钒资源，以满足日益增长的全球市场需求。

值得注意的是，公开信息显示，在今年7月的融资之前，北京普能的上一轮融资是在2011年的由北极光创投、红杉资本等投资的2200万美元的C轮融资。

除了北京普能，目前在钒电池领域还有上市公司的身影，这便是国家电网旗下的上市公司国网英大。

国网英大旗下的武汉南瑞，则是从2010年开始将电化学储能列为战略新兴产业，展开全钒液流电池储能技术研究。

目前，武汉南瑞已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。2019年1月，武汉南瑞在蒙东科右中旗进行了100千瓦2小时移动式全钒液流电池储能示范。

武汉南瑞全钒液流电池储能电站

除了已有多年研发实力的企业，也有初创企业的身影。今年6月，山西国润储能宣布向旗下钒电池进入试生产阶段，这是一家储能钒电池技术研发和生产技术企业，主要产品应用于新能源发电、智能电网、通信基站等领域。公开信息显示，国润储能成立于2020年6月，但技术储备可追溯到2016年。

除了电池企业，上市公司中还有资源型的企业攀钢钒钛和安宁股份。

攀钢钒钛目前是世界主要的钒制品供应商，中国主要的钛原料供应商。公司产品广泛应用于钢铁工业、电子工业、有色金属及涂料油墨等领域，具备年经营钛精矿100万吨和年产钒制品（以V2O5计）4万吨（含托管企业）、钛白粉23.5万吨的综合生产能力。

安宁股份则是一家对多金属共伴生矿进行采选的钒钛资源综合利用循环经济企业，主要从事钒钛磁铁矿的开采、洗选和销售，主要产品为钛精矿和钒钛铁精矿。

可以看到，目前参与到钒电池产业中的企业并不多，即使是头部企业，产品也多属于示范运营和产品验证状态。

不过，政策带来的指引已经为钒电池的发展带来了更强的确定性。2021年7月，国家能源集团北京低碳清洁能源研究院储能技术负责人刘庆华表示：“'十四五’时期，我国全钒液流电池将迎来大规模推广时机。随着各地全钒液流电池储能示范项目落地并获得技术验证，未来5年内预计将是全钒液流电池从成熟走向推广的重要窗口期。”