导图社区 液流电池
无论是学习用具还是生活电器大多数物品都需要电池,电池可以根据电极活性物质而分类,此导图主要包含全钒液流电池和铁铬液流电池产业分析
编辑于2022-08-17 00:13:13 江西液流电池
概念
液流电池是由Thaller于1974年提出的一种电化学储能技术。简单来说,液流电池由点堆单元、电解液、电解液存储供给单元以及管理控制单元等部分构成。液流电池是利用正负极电解液分开、各自循环的一种高性能蓄电池。其具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。
根据电极活性物质的不同分类
全钒液流电池
优点
安全性高、易扩容。 锂电池易发生内部短路而导致自燃,2011-2022年4月,全球34起储能电站爆炸事件中锂电池占32起。而全钒液流电池电解质离子存在于水溶液中,不会发生热失控、燃烧和爆炸;同时,电堆、电解液相独立,可通过增大电堆功率和电解液来提高储电量,可扩展于百兆瓦级储能电站。
循环寿命长、易回收,全生命周期成本低。 钒电池寿命长,循环次数可达10000-20000次;由于钒在电解液仅发生价态变化,基本可以完全回收。钒电池全生命周期成本在0.3-0.4元/Wh,已经低于锂电池(0.5元/Wh)。
钒资源自主可控。 截至2021年底,中国钒资源储量占全球39%,产量占全球68%,均处全球第一。而锂资源中国储量占比仅7%,资源集中于智利(41%)、澳大利亚(25%)、阿根廷(10%)。
缺点
全钒液流电池能量密度较低 能量密度低、能量转换效率低于锂电池。全钒液流电池能量密度较低,仅为12-40Wh/kg,低于锂电池的80-300Wh/kg。钒电池需要用泵来维持电解液的流动,因此其损耗较大,能量转化效率为70-75%,低于锂电池(90%)。
全钒液流电池工作温区较窄:需附加温控系统
全钒液流电池初始成本较高 初装成本高为最大缺点。目前钒电池项目投资成本集中在3.8-6.0元/Wh,是目前锂电池储能电站的投资成本(约1.8元/Wh)的2倍以上。钒电池高速增长或拉动钒价上涨。假设2026年钒电池在新型储能中占比20%,在保守和理想两种情形下,V2O5的消耗量约11.6万吨和18.5万吨(4小时储能时长)。而2021年中国V2O5产量约13.1万吨;若钒资源开发力度不及预期,钒电池大规模应用将拉动钒价上涨,进一步抬升电解液成本。
市场空间
钒电池在长时储能潜力巨大 麦肯锡预计2025年全球长时储能(8小时以上)累计装机量将达到30-40GW,2040年将达到1.5-2.5TW(是目前全球储能系统装机量的8-15倍)。全钒液流电池示范项目运行多年、产业链逐步成型、全生命周期成本低,是目前商业化较为成熟的液流电池,预计将在长时储能应用广泛。GuidehouseInsights预计到2031年,全球钒电池每年新增装机量将达到32.8GWh(2022年预计约1.6GWh),2022-2031年复合增长率41%。
补贴和鼓励资源开发,技术驱动降本,钒电池有望高速增长。 政策方面可通过补贴来降低初装成本,提高拥有钒钛磁铁矿的钢铁公司产能、加强钒资源开发来扩大钒供给。技术进步及国产材料替代还将进一步降低钒电池成本。2021年钒电池在国内新型储能中装机占比不到1%,目前已有多个钒电池项目在建,该行预计2026年中国钒电池年新增装机量达3.0GW和4.7GW(假设钒电池在新型储能中占比20%,保守和理想情况),2021-2026年复合增长率分别为42%和56%。
产业链
上游
电解液材料
钒矿开采
钒化学品生产
电解液加工
相关个股
安宁股份
公司是一家以先进技术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。钒钛磁铁矿是以含铁为主,共伴生钛、钒、钪、钴、镍、铬、镓等元素的多金属共伴生矿,是低合金高强度钢、重轨、钒电池、钒产品、钛材等国家重要基础产业的原料。
西部矿业
主要从事铜、铅、锌、铁等基本有色金属、黑色金属的采选、冶炼、贸易等业务,分矿山、冶炼、贸易和金融四大板块经营,其中矿山板块主要产品有铅精矿、锌精矿、铜精矿、铁精粉、球团等,冶炼板块主要产品有锌锭、电铅、电解铜等。公司控股子公司西矿钒科技现已试生产,达产后每年生产偏钒酸铵2000吨左右。
攀钢钒钛
攀钢集团钒钛资源股份有限公司主营业务包括钒、钛、电三大板块,其中钒、钛板块是公司战略重点发展业务,主要是钒产品、钛渣、钛白粉的生产、销售、技术研发和应用开发,主要产品包括氧化钒、钒铁、钒氮合金、钒铝合金、钛白粉、钛渣等。公司是国内最大的产钒企业,在国内钛领域也拥有重要地位。公司钛白粉是国内知名品牌,具备硫酸法钛白粉22万吨/年、氯化法钛白粉1.5万吨/年的生产能力,2019年产量23.39万吨(其中硫酸法钛白21.83万吨,氯化法钛白1.56万吨),产量位居全国前三位。公司是国内少数具有氯化法钛白粉生产能力的企业之一,更是少数具有“硫酸法+氯化法”钛白粉产品的生产企业。 公司托管的攀研技术有一条电解液试验线,掌握了钒电解液的生产技术,具备继续扩大钒电解液生产规模的实力。
河钢股份
公司的主业装备已经实现了现代化和大型化,整体工艺装备达到国际先进水平,具备年产3000万吨的铁钢材综合生产能力,同时也在钒钛钢铁冶炼和钒产品生产技术方面处于世界领先地位,目前公司已初步形成了精品板材、精品建材和特色钒钛四三大精品基地。公司拥有钒电解液制造技术的自主知识产权,建成了全钒液流电池储能示范项目,实现了光伏发电、钒电池储能经设备转化为直流和交流电直接应用。
海德股份
湖北中钒储能科技有限公司和中国科技产业投资管理有限公司签署《全钒液流储能电池产业开发合作协议》,拟共同出资设立全钒液流储能电池产业开发公司,推进钒矿资源整合、高纯钒冶炼、钒基新材料制造、钒电解液生产、全钒液储能电站建设等全钒液流储能电池产业项目开发。
振华股份
公司主要从事铬盐系列产品的研发、制造与销售,并对铬盐副产品及其它固废资源化综合利用,公司主要产品有重铬酸钠、铬酸酐、氧化铬绿、碱式硫酸铬。公司在铬化学品制备过程中对含钒副产物的提取和利用获得了显著的科研成果和经济效益,由公司自主建设并培养的“高选择性钒吸附材料制备创新战略团队”成功入选湖北省“双创战略团队”。
电堆材料制造
电极
双极板
隔膜
密封件
全钒液流电池的电堆材料与氢燃料电堆相似度很高。当前全钒液流电池 还没有大规模应用,因此几家代表性企业主要依靠自研自产或外协加工 的方式生产电极材料,以供自用。未来一旦市场需求放量,则大概率会 供不应求。由于全钒液流电堆材料中的电极、双极板、隔膜等材料与氢 燃料电池的相应构件几乎相同,因此目前从事氢燃料电堆材料研发和生产的企业,未来较容易转型成为钒电池的电堆材料供货商,应予以关注。
中游
电堆整机装配
控制系统
下游
储能
相关个股
河钢股份
公司拥有钒电解液制造技术的自主知识产权,建成了全钒液流电池储能示范项目,实现了光伏发电、钒电池储能经设备转化为直流和交流电直接应用。
新天绿能
新天绿能是华北地区清洁能源开发与利用公司,主要为天然气销售业务及风力发电业务。公司投资建设了河北丰宁东梁储能一期项目,该项目装机容量100MW,同时采用了全钒液流电池储能技术,储能容量为2MW、8MWH。
上海电器
致力于自主研发钒电池产品,已成功研制出典型产品5kW/25kW/50kW电堆,可集成百千瓦级集装箱式全钒液流电池储能系统,并具备为客户提供定制化储能产品及储能整体解决方案服务的能力。
西子节能
公司属于余热锅炉制造行业,主要为客户提供节能环保发电设备以及余热利用整体解决方案,加大新产品的研发力度,坚持创新驱动发展,取得太阳能光热发电领域订单1070万元,脱硝领域订单3404万元,1000MW单列高加新产品订单8073万元,生物质锅炉订单15794万元。子公司浙江国新增资杭州德海艾科能源科技有限公司15%股权,其主要从事全钒液流电池研发生产。
智光电器
公司主营业务分为产品及服务两大类,包括电气控制设备、电力电缆、综合节能服务及用电服务。研制了大功率钒电池储能PCS,采用特有的电力电子拓扑结构和控制技术,解决了钒电池组占地面积大,液路设计复杂,单机功率有限等问题,提升了钒电池储能系统整体技术水平。
铁铬液流电池
事件驱动
据媒体报道,8月15日,国家电投集团中央研究院铁-铬液流电池项目推介会,将在国家电投集团中央研究院A座召开。今年初国家电投拥有自主知识产权的“容和一号”铁-铬液流电池堆量产线投产,并为北京冬奥会地区稳定存储并且提供清洁电能超过5W千瓦时。国家电投在内蒙古霍林河启动首个兆瓦级铁铬液流电池储能示范项目,预计2022年年底投产,标志着国内铁铬液流电池量化供货以及储能技术产业化的实现。
优点
铁铬液流电池储能技术被称为储能时间最长、最安全的电化学储能技术之一,该技术的电解质溶液为水系溶液,不会发生爆炸,可实现功率和容量按需灵活定制,且具有循环寿命长、稳定性好、易回收、运行温度范围广、成本低廉等优势,符合我国大规模、长时间储能需求的新型电力系统。
市场空间
截止目前,据不完全统计备案项目达8个,其中明确铁铬液流项目6个,累计储能装机容量20.5MW。预计2023-2027年,铁铬液流电池累计装机规模7.9GW,约占液流电池市场的1/2,电化学储能的1/4。
技术难题
(1)负极的析氢问题,降低了电池的能量效率
(2)正负极电解液的互串交叉污染,会降低电池容量和效率,导致所用离子传导膜需要高选择性,而目前进口全氟磺酸膜的成本较高
(3)铬氧化还原性差,电池的最佳工作温度较高
产业链
上游
铬矿:南非资源丰富,中国依赖进口
相关个股
西藏矿业
拥有罗布莎I、II矿群南部铬铁矿的探矿权(勘察面积20.1km2), 以及罗布莎矿区采矿权, 目前采矿权批复规模共15万吨/年
五矿发展
铁合金业务的业务主体为五矿发展铁合金业务本部,下设碳钢合金部、特钢合金部,同时拥有两家铁合金生产企业。主要从事铁合金产品、原料的进出口、内贸业务及产品生产加工。主要经营品种为:铬、锰、硅、镍四大系列铁合金,包括:铬铁、硅锰、锰铁、电解锰、硅铁、钼铁、氧化钼、镍铁、钨铁、钒铁、钛铁、硼铁等各种铁合金及铬矿、锰矿等合金原料,主要客户为国内外冶金钢铁工业、机械铸造行业的公司。
中游
铬盐:国外分区域龙头,国内振华市占第一
相关个股
龙头
振华股份
简介
全球铬化学品龙头企业,湖北振华化学股份有限公司主要从事铬盐系列产品、维生素K3、超细氢氧化铝的研发、制造与销售,并对铬盐副产品及其他固废资源化综合利用。主营产品包括重铬酸钠、重铬酸钾、铬酸酐、氧化铬绿、铬粉、精制元明粉、铬黄、金属铬、超细氢氧化铝及维生素K3 等产品及服务。
事件
【8月9日公告】公司以自产三氯化铬作为主要原料,以自有生产装置集成配制的铁铬液流电池电解质溶液已全面达成国家电投集团科学技术研究院铁铬液流储能电池产品的使用标准,并已获得向国家电投集团科学技术研究院及其子公司北京和瑞储能科技有限公司批量提供电解液的供货资质。
新晋
兄弟科技
简介
兄弟科技股份有限公司主要从事维生素和皮革化学品的研发、生产与销售等业务。公司主要产品有维生素、皮革化学品、医药原料药、香精香料。公司经历了近30年的发展历程,已经成为初具规模的医药化工企业,公司的铬鞣剂和维生素产品在全球细分市场处于国内乃至全球领先的市场地位。
事件
【7月12日公告】预计中报业绩:净利润2.100亿元至2.700亿元,增长幅度为25.85倍至32.94倍。受原材料价格上涨、物流成本提升等因素影响,2022年上半年,公司部分维生素产品以及铬盐产品价格出现不同幅度的上涨,产品毛利率上升;同时,随着公司“年产20,000吨苯二酚、31,100吨苯二酚衍生物建设项目-一期工程”产能释放与运行优化的持续推进以及项目主要产品价格的上涨,项目效益得到逐步释放。 综上,公司本期盈利能力大幅增强,业绩实现扭亏为盈并实现较大幅度增长。
【7月21日公告】2022年7月21日,中材建设南非公司成功签约兄弟科技南非公司CISA年产5万吨无机铬粉项目。
【制备氧化还原电池液的专利正在申请中】
下游
储能
相关个股
电投能源
背靠大股东国家电投集团,旗下鸿骏铝电公司正在开发建设容量为1MW的铁铬液流项目,预计年末可投入使用
锌溴液流电池
锂离子液流电池
锌铈液流电池
铅液流电池
多硫化钠/溴液流电池