详细分析我国全钒液流电池发展前景及市场现状分析
中国全钒液流电池发展前景分析及市场现状
据了解，全钒液流电池因其水基储能介质而拥有更高的安全性能，同时，全钒液流电池在循环次数寿命、全生命周期度电成本、资源可持续性以及资源可回收特性等关键性能指标方面具有明显竞争优势。多年以来，国内外研究人员始终在推动这一新兴电池技术降本路径。
高功率密度电池电堆设计创新是重要的降本突破口。低碳院最新研究成果显示，针对全钒液流电池电堆设计进行创新，能够有效提高电池功率密度。低碳院也凭借此次成果获得中国国际储能大会组委会"2020年度中国储能产业最佳前沿储能技术创新奖"。低碳院最新研发的全钒液流电池，相较于常规全钒液流电池，其储能电堆功率密度和电池能量效率都有显著提升，此外成本也下降约30%左右，低碳院此技术有着明显的性价比优势。
在电池技术不断迭代更新、成本不断下降的情况下，业内专家普遍认为，全钒液流电池已经具备商业化开发条件。目前全钒液流电池是最成熟的液流电池，考虑到液流电池本身优势，全钒液流电池是满足大规模储能产业化要求较为理想的技术，其技术性能与成本也已达到可规模化发展的水平。
中国全钒液流电池行业产业链(上、下游及关联产业)状况分析
第一节 上游产业发展状况分析
2020年12月末，中国钢材价格指数(CSPI)为124.52点，环比上升11.46点，升幅为10.14%，较上月扩大4.81个百分点;与2019年同期相比上升18.42点，升幅为17.36%。
图表：2019-2020年中国钢材价格指数走势图情况
数据来源：钢铁协会
从全年情况看，2020年CSPI国内钢材价格指数平均值为105.57点，同比下降2.41点，降幅为2.24%。其中1-4月呈下行走势，5-12月持续上升，特别是11-12月升幅较大。
图表：2020年CSPI中国钢材平均价格指数变化情况表
数据来源：钢铁协会
2020年12月末，CSPI长材指数为126.25点，环比上升8.96点，升幅为7.64%点;CSPI板材指数为126.23点，环比上升14.29点，升幅为12.77%，比长材价格升幅高5.13个百分点;与2019年同期相比，长材指数上升16.55点，升幅为15.09%;板材指数上升21.68点，升幅为20.74%。
从全年情况看，2020年CSPI长材指数平均值109.76为点，同比下降4.21点，降幅为3.69%;CSPI板材指数平均值103.63为点，同比下降0.61点，降幅为0.59%。
2020年12月末，钢铁协会监测的八大钢材品种价格均继续上升，其中角钢、中厚板、热轧卷板、冷轧薄板、镀锌板和热轧无缝管价格环比升幅较大，环比分别上升370元/吨、538元/吨、476元/吨、779元/吨、827元/吨和522元/吨;高线和钢筋价格升幅相对较小，环比分别上升182元/吨和229元/吨。
从全年情况看，冷轧薄板价格有所上涨，上涨164元/吨;中厚板和热轧卷板价格保持平稳，分别略降5元/吨和上涨1元/吨;高线、螺纹钢、角钢和热轧无缝卷价格下降，分别下降186元/吨、183元/吨、166元/吨和209元/吨;镀锌板价格下降326元/吨。
2020年12月份前四周，钢材价格指数逐周上行，总体均高于上月水平，12月末小幅下降;2021年1月第一周钢价小幅上升，第二周价格指数小幅回落。
据钢铁协会监测，2020年12月份，CSPI全国六大区域指数均持续上升。其中：东北地区和西南地区升幅较大，环比上升11.07%和11.64%。
从全年情况看，2020年六大地区价格水平均低于2019年，其中华北地区、中南地区、西南地区和西北地区降幅较大，分别下降2.47%、2.26%、2.38%和2.05%;东北地区和华东地区降幅相对较小，均下降1.68%。
钒是一种过渡元素，位于第四周期第VB族。钒属于d区元素，价电子结构为3d34s2，五个电子都可以参加成键。钒的化学性质主要由未充满的最外层和次外层电子结构所决定。它与其他副族元素的性质相似，具有可变的氧化数，能生成+2、+3、+4、+5氧化态的化合物。但钒不形成Mn+型的简单阳离子，五价和四价钒都以钒氧根离子的形式存在，如V02+、V02+等，三价和二价钒虽然能以简单的水合离子的形式存在，但它们都不稳定，易被空气所氧化。其中，最高的氧化态为+5时相当于do的结构，故五价钒的化合物较稳定，实用价值也最大。正五价氧化态的钒具有强氧化性，低氧化态的钒具有还原性。氧化态愈低则还原性愈强，所以V3+、V2+是强还原剂。各种氧化态的钒离子在水溶液中具有不同的颜色，如V02+呈浅黄色，V02+呈蓝色，V3+呈绿色，v2+呈紫色。这样可以根据离子颜色的特征，来鉴别水溶液中钒离子的氧化态。
钒在地壳中的总含量排在金属的第22位，比铜、铅的含量多，估计为0.02%-0.03%。含量虽然不少，但是很分散，至今没有发现单独的钒矿。钒主要和一些金属矿共生，已找到含钒矿物有65种，其中绿硫钒矿、钒云母、钒铝锌矿等含V205高达8～20%，钒钛磁铁矿含钒较低，一般含V205为0.2～1.4%，但其储量最多，是提钒的主要资源。已探明可供开采的世界钒资源总量约1578个。按目前的开采量计算，地球上的钒资源可供开采150年。钒资源最丰富的国家有南非、前苏联、中国、纳米比亚等，目前产钒最多的国家为纳米比亚，消费最多的为美国。我国以钒钛磁铁矿资源最为丰富，主要集中在攀枝花和马鞍山。
钒的应用也相对广泛，其最重要的应用则是在钢铁行业中，作为铁的合金元素可提高钢材的坚硬程度。早在2012年，国家发改委便印发《钒钛资源综合利用和产业发展“十二五”规划》，其中就提出要提高资源利用水平、淘汰落后产量的要求。
2018年钒的表现非常突出，一度涨到了2017年价格的5、6倍。之所以出现如此大幅的上升，业内人士分析认为，一是因为2018年国家提高了钢材标准，原料钒的需求有大幅提高;二是由于国家环保政策“一刀切”，部分钒矿由于达不到环保标准从而关停，导致钒的供应量也有所下降。
第二节 全钒液流电池下游产业发展状况分析
钒流电池因其独特优点，使其在许多领域有着广泛的应用：
1、风力发电市场
风力发电机需要配备功率大约相当于其功率1%的铅酸电池用于紧急情况时风机保护风叶用，另外每一台风机还需要配备功率大约相当于其功率10%~50%的动态储能电池。对于风机离网发电，则需要更大比例的动态储能电池，拥有众多杰出优点的钒电池完全可以取代现有的铅酸电池，进而构建风电场的动态能源储存系统。
2、光伏发电
顾名思义，光伏发电需要太阳光，一旦到了晚上和阴雨天就发不了电，因而需要储能电池为其储存电力，由于现有的铅酸电池功率、容量和寿命均非常有限，相信集众多杰出优点于一身的钒电池将作为光伏发电储能电池的首选。
3、电网调峰
电网调峰的主要手段一直是抽水蓄能电站，由于抽水蓄能电站需建上、下两个水库，受地理条件限制较大，在平原地区不容易建设，而且占地面积大，维护成本高。钒电池储能电站不受地理条件限制，选址自由，占地少，维护成本低。可以预期，随着钒电池技术的发展，钒电池储能电站将逐步取代抽水蓄能电站，在电网调峰中发挥重要的作用。
4、电动汽车电源
钒电池由于自身的独特结构，充电接受能力强，适应快速大电流充电及大电流深度放电，比功率大，比能量高，适合于作电动汽车的动力电源，也可以解决汽车尾气排放而造成的空气污染问题。钒电池作为汽车驱动力的优点是能够实现“瞬间充电”(直接更换或补充电解液)。
5、不间断电源和应急电源
作为UPS可用于办公大楼、剧院、医院等应急照明场所，也可用作计算机以及一些军事设备的备用电源。
6、供电系统
海岛、偏远地区等地区建设常规电站或建设架设输电线路造价高昂，使用钒电池并配以太阳能、风能等发电装置，可保障这些地区的稳定电力供应。另外钒电池还可以作为邮电通讯、铁路发送信号、无线电传播站等供电系统。
