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礬鐵礦的用途（明礬加鹽的功效與作用）

類別：廢品回收新聞作者：jackchao 發(fā)布時間：2022-03-09 瀏覽人次：17962

（報告出品方/作者：浙商證券，鄧偉、馬金龍）

1. 產(chǎn)業(yè)、政策、需求推動，釩電池初步商業(yè)化

2021 年 7 月，國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出堅持儲能技術(shù)多元化目標：1）推動鋰離子電池等相對成熟新型儲能技術(shù)成本持續(xù)下降和商業(yè)化規(guī)模應(yīng)用；2）實現(xiàn)壓縮空氣、液流電池等長時儲能技術(shù)進入商業(yè)化發(fā)展初期；3）加快飛輪儲能、鈉離子電池等技術(shù)開展規(guī)?；囼炇痉叮?）以需求為導(dǎo)向，探索開展儲氫、儲熱及其他創(chuàng)新儲能技術(shù)的研究和示范應(yīng)用。

1.1. 液流電池技術(shù)在近年來逐步成熟

1.1.1. 釩液流電池簡介

全釩液流電池，壽命長、規(guī)模大、安全可靠。釩電池全稱為全釩氧化還原液流電池 (Vanadium Redox Battery，VRB)，為液流電池的一種，是一種基于金屬釩元素的氧化還原的電池系統(tǒng)，其電解液是不同價態(tài)的釩離子的硫酸電解液。根據(jù)電化學(xué)反應(yīng)中活性物質(zhì)的不同，液流電池可分為釩液流電池、鋅基液流電池、鐵鉻液流電池等。其中全釩液流電池，壽命長、規(guī)模大、安全可靠的優(yōu)勢尤為突出，成為規(guī)模儲能的首選技術(shù)，在調(diào)峰電源系統(tǒng)、大規(guī)模風(fēng)光電系統(tǒng)儲能、應(yīng)急電源系統(tǒng)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

液流電池工作原理為通過外接泵與交換膜實現(xiàn)離子電化學(xué)反應(yīng)。全釩液流電池是一種二次充電電池。利用 VO2+/VO2 +、 V2+/V3+兩對氧化還原電堆的釩離子溶液分別作為正極和負極的活性物質(zhì)，分別儲存在各自的電解液儲罐中。通過外接的泵，將電解液運輸至電池堆內(nèi)的正極室和負極室，使其在不同的儲液罐和半液態(tài)的閉合回路中循環(huán)流動，并采用離子交換膜作為電池組的隔膜，電解質(zhì)的溶液流過電極表面產(chǎn)生了電化學(xué)反應(yīng)，從而實現(xiàn)釩電池的充放電過程。

1.1.2. 釩電池發(fā)展歷程

我國釩電池相關(guān)技術(shù)儲備充足，工業(yè)應(yīng)用前景廣闊。釩電池相關(guān)研究源于 1984 年 UNSW 對 2/3 價與 4/5 價釩離子電對在氧化還原電池中的應(yīng)用，并于 1988 年開始進入工業(yè)研發(fā)階段。1995 年，中國工程物理研究院電子工程研究所從率先在國內(nèi)開始釩電池的研制。先后研制成功了 500W、1000W 的釩電池樣機，成功開發(fā)了 4 價釩溶液制備、導(dǎo)電塑料成型及批量生產(chǎn)、電池組裝配和調(diào)試等技術(shù)。2002 年，釩鋼龍頭企業(yè)攀枝花鋼鐵公司以深化資源利用為目的，與中南大學(xué)合作介入了釩電池的研發(fā)。

國家政策推動，我國釩電池逐步進入商業(yè)化初期。2001 年，VRB Power Systems 公司開始在南非、日本、美國等國家建立 VRB 系統(tǒng)電站，開始進行商業(yè)化運營。2002 年， VRB Power Systems 開始大范圍內(nèi)推廣全釩液流電池儲能系統(tǒng)，承接一系列工程項目。 2009 年，中國普能實現(xiàn)對全球最大釩電池公司 VRB Power Systems 公司的資產(chǎn)收購，包括其擁有或控制的所有專利、商標、技術(shù)秘密、設(shè)備材料等。此外，VRB Power Systems 公司的核心技術(shù)團隊加入合并后的公司。

1.2. 我國釩電池儲能業(yè)務(wù)已初步商用

1.2.1. 釩電池應(yīng)用項目規(guī)劃

近年來，我國儲能裝機量迅速增長，釩電池相關(guān)儲能項目也取得大量進展。以釩電池為代表的液流電池，2019 年裝機規(guī)模為 20MW，2020 年裝機規(guī)模達 100MW，釩電池裝機量增長迅速。目前我國釩電池滲透率 1%左右，未來發(fā)展前景廣闊。

我國釩液流電池已實現(xiàn)在智能電網(wǎng)、通信基站、偏遠地區(qū)供電、可再生能源及削峰填谷等項目中的應(yīng)用。以北京普能為例，目前其釩液流電池儲能應(yīng)用涵蓋千瓦級至兆瓦級系統(tǒng)。其中千瓦級系統(tǒng)主要由電池模塊/20kWh 儲能系統(tǒng)/40kWh 儲能系統(tǒng)構(gòu)成，主要應(yīng)用于實驗室能源存儲、通信基站供電等。兆瓦級系統(tǒng)主要由多個 250kW 標準模塊組成，并涵蓋電堆結(jié)構(gòu)、儲液罐以及電子設(shè)備、控制裝置、空調(diào)系統(tǒng)等，目前主要應(yīng)用于電網(wǎng)儲能、削峰填谷等項目。

1.2.2. 釩電池儲能應(yīng)用場景

根據(jù)不同儲能應(yīng)用場景，釩液流電池系統(tǒng)主要分為集裝箱型及建筑物型。小規(guī)模的液流電池系統(tǒng)基本上是集裝箱化，大規(guī)模的能源基地的液流電池系統(tǒng)基本為建筑物化。

此外，德國已出現(xiàn)家用小型釩電池儲能產(chǎn)品，我國家用釩電池產(chǎn)品市場有待突破。德國 Voltstorage 公司已推出 1.5 kW/ 6.2 kWh 家用釩液流電池產(chǎn)品，配合家用光伏系統(tǒng)即可實現(xiàn)能源自給。目前推出的產(chǎn)品尺寸為 580×580×1406 mm，并且可通過多個產(chǎn)品串聯(lián) 提高儲能系統(tǒng)功率與容量。

1.2.3. 模塊化釩電池堆設(shè)計

釩液流電池儲能系統(tǒng)的一個顯著優(yōu)勢是它的模塊性，即系統(tǒng)的功率組件與容量組件可以獨立設(shè)計。如兆瓦級系統(tǒng)設(shè)計由可多個 250kW 標準模塊組成，VRB-ESS 系統(tǒng)的額定功率由電堆的數(shù)量決定而儲電容量則由電解液的體積決定。如果一套系統(tǒng)需要較高的額定功率或者額外的儲電容量，那么簡單地增加電堆數(shù)量或者添加電解液就可以解決了。

1.3. 釩電池規(guī)模應(yīng)用前景廣闊

1.3.1. 政策推動釩電池高速發(fā)展

根據(jù)發(fā)改委、能源局《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出的主要目標：到 2025 年，實現(xiàn)新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉(zhuǎn)變。新型儲能技術(shù)創(chuàng)新能力顯著提高，核心技術(shù)裝備自主可控水平大幅提升，在高安全、低成本、高可靠、長壽命等方面取得長足進步，標準體系基本完善，產(chǎn)業(yè)體系日趨完備，市場環(huán)境和商業(yè)模式基本成熟，裝機規(guī)模達 30GW 以上。新型儲能在推動能源領(lǐng)域碳達峰碳中和過程中發(fā)揮顯著作用。到 2030 年，實現(xiàn)新型儲能全面市場化發(fā)展。新型儲能核心技術(shù)裝備自主可控，技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)水平穩(wěn)居全球前列，標準體系、市場機制、商業(yè)模式成熟健全，與電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)深度融合發(fā)展，裝機規(guī)?；緷M足新型電力系統(tǒng)相應(yīng)需求。新型儲能成為能源領(lǐng)域碳達峰碳中和的關(guān)鍵支撐之一。

以 2025 年電化學(xué)儲能累計 30GW 計算，預(yù)計 2025 年釩電池新增裝機達 1.7GW，新增滲透率達 20%；至 2025 年釩電池累計裝機 4.3GW，累計滲透率達 14%。隨著釩電池商業(yè)化推廣政策的提出，預(yù)計釩電池滲透率在未來幾年內(nèi)將逐步提升，并在 2025 年達到新增裝機 20%滲透率，以實現(xiàn)國家 2025 年新型儲能技術(shù)裝機規(guī)模 30GW 的要求。釩電池累計裝機 5 年 CAGR 達 112%，釩電池市場前景廣闊。

1.3.2. 釩電池儲能應(yīng)用優(yōu)勢明顯

在各類儲能電池中，釩液流電池優(yōu)點十分明顯：

1）安全性高：釩電池?zé)o爆炸、火災(zāi)隱患。釩電池的活性物質(zhì)以液態(tài)形式貯存在電堆外部的儲液罐中, 流動的活性物質(zhì)使?jié)獠顦O化可減至最小，即使正負電解液混合，也無危險，但電解液溫度略有上升。此外，其所有的部件基本上都浸泡在溶液當(dāng)中，散熱得到了溶液的支持，同時由于開放的體系，不會存在類似鋰電池?zé)崾Э剡@一問題。

2）儲能上限高且可控：電池容量取決于外部活性溶液的多少，通過增加電解液的體積，可以任意增加釩電池的儲能容量，相比于鋰電池來說它的可擴充性非常大，調(diào)整容易。

3）功率大：通過增加單片機電池的數(shù)量和電極面積，增加電解液的濃度，可以提高釩電池的功率。

4）效率高：由于釩電池電極的催化活性高，正負活性物質(zhì)分別儲存在正負電解液儲槽中，避免了正負活性物質(zhì)的自放電消耗，滿充后可長期保持，極低的自放電率，自放電幾乎可以忽略不計。充放電能量轉(zhuǎn)換釩電池的效率高達 75%以上。

5）使用周期長：由于釩電池正負活性物質(zhì)分別只存在于正極和負極電解液中，在充放電過程中不存在復(fù)雜的固相反應(yīng), 因此電池壽命長。能耐受大電流充放，可以在不損壞電池的情況下進行深放電，循環(huán)次數(shù)≥13000 次以上，電池使用壽命可達 15-20 年。

6）響應(yīng)速度快：釩電池組充滿電解液瞬間啟動。運行過程中，充放電狀態(tài)切換僅需 0.02 秒，響應(yīng)速度為 1 毫秒。

7）充電便捷：可以通過直接更換電解液實現(xiàn)釩電池的瞬間充電。

8）環(huán)境友好：和常用的鉛酸電池相比，在靜態(tài)運行時，壽命周期內(nèi)總的排放量僅有鉛酸電池的 7-25%；電解液可更換、回收，離子膜不需要貴金屬作電極催化劑，電極材料多為碳材料制品。

9）安置便利：釩電池可全自動封閉運行，正常工作時對外界無污染，安裝定位自由度大，除溫度外對安裝環(huán)境沒有過高要求。

另一方面，釩電池也存在明顯的缺點：

1）體積、質(zhì)量龐大：受制于電解液中離子溶解度上限，釩電池比能量密度低，且技術(shù)難以突破。同樣能量的釩電池體積可達鋰電池的 3-5 倍，質(zhì)量達 2-3 倍。因此，釩電池僅能適用于靜態(tài)儲能系統(tǒng)，難以應(yīng)用于電動汽車、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。

2）環(huán)境溫度要求：釩電池通常工作環(huán)境溫度需保持在 0-45℃，溫度過低會導(dǎo)致電解液凝固，而溫度過高則會導(dǎo)致溶液中的 V5+形成 V2O5 析出，從而堵塞電解液通道，導(dǎo)致電池報廢。

3）副產(chǎn)物處理要求高：電解質(zhì)的原料、正沉淀和由泄漏的正溶液的空氣干燥形成的薄層都具有相同的東西，即 V2O5，是一種高毒性的化學(xué)品。

4）高成本、高維護成本：成本高昂，目前 5kW 釩電池僅材料成本可達 40 萬以上；正常使用情況下，每隔兩個月就要由專業(yè)人士進行一次維護，高頻次的維護使其難以在用戶側(cè)廣泛應(yīng)用。

1.3.3. 釩電池成本問題亟待解決

目前成本問題仍是釩電池大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用面臨的最大挑戰(zhàn)。由于尚未規(guī)模化商用，且受制于設(shè)備、產(chǎn)能以及高額的前期投入，目前釩電池成本約為鋰電池的 2-3 倍。以當(dāng)前集裝箱交付的價格（含電池包、溫控系統(tǒng)、換流系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等），目前釩液流電池成本達 3-3.2 元/Wh，對比目前儲能鋰離子電池成本約 1.2-1.5 元/Wh，釩電池仍面臨巨大的價格壓力。隨著政策推進，釩電池形成規(guī)?；⒓夯a(chǎn)業(yè)后，電池成本有望進一步下降。

2. 鋼鐵及儲能應(yīng)用大擴張，釩金屬供需緊平衡

釩是一種銀白色金屬，在元素周期表中屬 VB 族，是過渡金屬。釩的熔點很高（1890℃），沸點 3380℃，與鈮、鉭、鎢、鉬并稱為難熔金屬。密度 6.11g/cm3，有延展性，質(zhì)堅硬，無磁性。在空氣中不易氧化，可溶于氫氟酸、硝酸和王水。不易腐蝕，在堿、硫酸和鹽酸中也相當(dāng)穩(wěn)定。高溫下，金屬釩很容易與氧結(jié)合，依次氧化成棕黑色的三氧化二釩、深藍色的二氧化釩，并最終成為桔黃色的五氧化二釩。（報告出品方/作者：浙商證券，鄧偉、馬金龍）

1. 產(chǎn)業(yè)、政策、需求推動，釩電池初步商業(yè)化

2021 年 7 月，國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出堅持儲能技術(shù)多元化目標：1）推動鋰離子電池等相對成熟新型儲能技術(shù)成本持續(xù)下降和商業(yè)化規(guī)模應(yīng)用；2）實現(xiàn)壓縮空氣、液流電池等長時儲能技術(shù)進入商業(yè)化發(fā)展初期；3）加快飛輪儲能、鈉離子電池等技術(shù)開展規(guī)模化試驗示范；4）以需求為導(dǎo)向，探索開展儲氫、儲熱及其他創(chuàng)新儲能技術(shù)的研究和示范應(yīng)用。

1.1. 液流電池技術(shù)在近年來逐步成熟

1.1.1. 釩液流電池簡介

1.1.2. 釩電池發(fā)展歷程

我國釩電池相關(guān)技術(shù)儲備充足，工業(yè)應(yīng)用前景廣闊。釩電池相關(guān)研究源于 1984 年 UNSW 對 2/3 價與 4/5 價釩離子電對在氧化還原電池中的應(yīng)用，并于 1988 年開始進入工業(yè)研發(fā)階段。1995 年，中國工程物理研究院電子工程研究所從率先在國內(nèi)開始釩電池的研制。先后研制成功了 500W、1000W 的釩電池樣機，成功開發(fā)了 4 價釩溶液制備、導(dǎo)電塑料成型及批量生產(chǎn)、電池組裝配和調(diào)試等技術(shù)。2002 年，釩鋼龍頭企業(yè)攀枝花鋼鐵公 ?司?以深化資源利用為目的，與中南大學(xué)合作介入了釩電池的研發(fā)。

1.2. 我國釩電池儲能業(yè)務(wù)已初步商用

1.2.1. 釩電池應(yīng)用項目規(guī)劃

1.2.2. 釩電池儲能應(yīng)用場景

1.2.3. 模塊化釩電池堆設(shè)計

1.3. 釩電池規(guī)模應(yīng)用前景廣闊

1.3.1. 政策推動釩電池高速發(fā)展

1.3.2. 釩電池儲能應(yīng)用優(yōu)勢明顯

釩常以釩鐵、釩化合物和金屬釩的形式廣泛應(yīng)用于冶金、宇航、化工和電池等行業(yè)。自然界中，釩很少形成獨立的礦物，主要賦存于釩鈦磁鐵礦、磷酸鹽巖、含鈾砂巖和粉砂巖中，此外還有大量的釩賦存于鋁土礦和含碳物質(zhì)中（如石油、煤）。

2.1. 資源儲量豐富，我國占比最高

釩元素蘊藏豐富但分散，很難獨立成礦，均以伴生元素的形式產(chǎn)出。釩在地殼中為第 17 種常見元素，在地殼中的含量為 0.02~0.03%，分布廣泛；含釩礦物種類繁多，已發(fā)現(xiàn) 有近 70 種，自然界中極少呈單一礦物存在，常和金屬礦如鐵、鈦、鈾、鉬、銅、鉛、鋅、鋁等礦共、伴生，或與碳質(zhì)礦、磷礦共生。

最主要的礦床類型是釩鈦磁鐵礦。目前發(fā)現(xiàn)的含釩礦物有 70 多種，但主要的礦物有以下 3 種：釩鈦磁鐵礦（世界上除美國從鉀釩鈾礦中提釩外,其他主要產(chǎn)釩國家中都從釩鈦磁鐵礦中提取釩）；鉀釩鈾礦（美國等地是這種礦物的主要產(chǎn)地）；石油伴生礦（這種礦寄生在原油中，中美洲國家擁有大量的石油伴生礦,這種資源已日益顯示出其重要性）。大約釩產(chǎn)量中有 71%來自釩鈦磁鐵礦煉鋼后得到的富釩礦渣，18%直接來自釩鈦磁鐵礦，二者合計達到 89%，其他的釩來自釩鈾礦、含釩燃油灰渣、含釩石煤、廢化學(xué)催化劑等等。

全球釩礦儲量主要集中在中國、俄羅斯、南非，中國儲量占全球的 43%。根據(jù) USGS 數(shù)據(jù)，全球釩礦儲量共計 2200 萬噸（金屬量，下同），其中中國儲量 950 萬噸，占比達到 43%，俄羅斯和南非占比分別達到 23%和 16%。

產(chǎn)量方面，中國釩礦產(chǎn)量仍然占全球最高，達到 62%。2020 年全球共生產(chǎn)礦產(chǎn)釩 8.6 萬噸，中國生產(chǎn)礦產(chǎn)釩 5.3 萬噸，占全球釩礦產(chǎn)量 62%，俄羅斯和南非分別生產(chǎn)釩 1.8 萬噸和 0.8 萬噸。

資源儲量豐富，完全有能力保障需求的增長。由于釩是一種小金屬，需求量有限，僅被用作合金的添加元素和化工原材料，用量較小；但其資源與鐵、銅、鈦、鉛、鋅、鉬、鋁等金屬共生，因此儲量十分可觀。我們用當(dāng)年儲量比上當(dāng)年產(chǎn)量，得到靜態(tài)的開采年限，以此衡量資源的相對充足度。2020 年全球釩靜態(tài)開采年限達到 253 年，相比于其他金屬 20-50 年的靜態(tài)開采年限，釩的資源十分充足，其資源儲量完全有能力保障需求的數(shù)量級增長。

2.2. 國內(nèi)政策影響，供應(yīng)逐步收緊

絕大多數(shù)的釩供應(yīng)來源于共伴生礦床。根據(jù) Roskill 數(shù)據(jù)，2020 年全球釩產(chǎn)量中共生礦山開采貢獻了全球產(chǎn)量的 72%，釩礦山貢獻了 18%，其余 10%為含釩燃油灰渣、廢化學(xué)催化劑回收等領(lǐng)域。

由于釩行業(yè)的供需規(guī)模小、供給和需求集中度雙高、以伴生元素的形式產(chǎn)出、受政策影響大等等特點，釩礦產(chǎn)量波動十分劇烈。近年來，中國釩礦產(chǎn)量大約在 7-9 萬噸之間（折 V2O5），波動較大。2019 年，中國釩礦產(chǎn)量 9.64 萬噸，同比增長 35%；2020 年，中國釩礦產(chǎn)量 9.46 萬噸，同比下降 2%。

釩鈦磁鐵礦是礦產(chǎn)釩的主要供應(yīng)來源：

（1）鉀釩鈾礦是美國等地的主要產(chǎn)出來源；

（2）石油伴生礦，釩寄生在原油中，中美洲國家擁有大量的石油伴生礦，這種資源已日益顯示出其重要性；

（3）石煤是一種難燃燒的黑色頁巖，其中伴生金屬釩元素，該資源形式在中國以外很少，而國內(nèi)由于環(huán)保問題，也被大面積禁止；

（4）目前最主要的釩資源供應(yīng)來自釩鈦磁鐵礦礦床。

2.2.1. 共伴生礦為主，區(qū)域分布集中

國內(nèi)釩資源主要以釩鈦磁鐵礦共伴生存在為主，分布區(qū)域主要有四川攀枝花地區(qū)、河北承德地區(qū)和遼寧朝陽地區(qū)。

攀枝花釩鈦磁鐵礦區(qū)位于四川省西南部的攀枝花市和西昌地區(qū)，主要為巖漿型的釩鈦磁鐵礦礦床，其次有接觸交代-熱液型和沉積型鐵礦床。有大、中、小型礦床 66 處，其中大型 13 處。探明儲量的釩鈦磁鐵礦達近百億噸，其中釩、鈦儲量分別占全國已探明儲量的 87%和 94.3%，分別居世界第三位和第一位，有“世界釩鈦之都”之稱。

河北承德地區(qū)的黑山鐵礦，由 85%的斜長巖、11%的灰長巖和蘇長巖、4%的花崗巖、紋長二長巖組成，賦存豐富的釩鈦磁鐵礦-磷灰石礦床，是我北方著名的釩鈦基地。釩鈦磁鐵礦儲量居全國第 2 位，僅次于四川攀枝花地區(qū)，其有價元素豐富，如鐵、釩、鈦和磷等，是世界公認的緊缺資源，開采加工利用價值較大。

遼寧朝陽地區(qū)近年以來已探明的釩鈦磁鐵礦儲量近 200 億噸，資源優(yōu)勢凸顯，朝陽地區(qū)的釩鈦磁鐵礦原礦屬貧礦、風(fēng)化礦床殘坡積礦體，朝陽地區(qū)釩鈦磁鐵礦石成分復(fù)雜，其金屬礦物除主要的釩鈦磁鐵礦和鈦鐵礦外，還有磁赤鐵礦、褐鐵礦等。脈石礦物以斜長石和輝石為主，少量鈦閃石、橄欖石、云母、方解石等。如何確定合理的選礦工藝提高釩鈦磁鐵礦的選礦效果，以確保釩鈦磁鐵精礦回收率和品位，是朝陽地區(qū)釩鈦磁鐵礦開發(fā)利用的首要任務(wù)。

2.2.2. 受環(huán)保影響大，石煤提釩受限

石煤提釩環(huán)保問題嚴重，國內(nèi)基本已經(jīng)被禁止。石煤提釩的傳統(tǒng)工藝為鈉鹽焙燒法。通過焙燒石煤，使其中的低價釩（三價、四價）轉(zhuǎn)化為高價釩（五價），高價釩再與鈉鹽結(jié)合生成水溶性的釩酸鹽。將焙燒后的礦料用水浸或酸浸，再沉粗釩-粗釩堿溶-沉偏釩酸銨-熱分解-精釩。該工藝流程簡單，生產(chǎn)條件要求低，設(shè)備簡陋，建廠時間短，成本低，見效快，非常適合個體私營和小企業(yè)經(jīng)營。缺點是排出大量富含對周邊環(huán)境造成嚴重污染的 HCl、Cl2等腐蝕性氣體的廢氣；回收率低、資源綜合利用差，全流程總回收率低于 45%，所以我國已經(jīng)基本禁止該法。

中國的釩礦山主要是石煤提釩，該部分產(chǎn)能是邊際產(chǎn)能，礦石產(chǎn)量波動更為劇烈。由于釩多以副產(chǎn)品的形式產(chǎn)出，獨立釩礦山以石煤提釩為主，不僅成本高，而且環(huán)境問題嚴重，因此釩礦山的波動更為劇烈。2009 年我國釩礦山的礦石產(chǎn)量在 140 萬噸以上，由于 2008 年經(jīng)濟危機需求下滑、2013-3015 年下游鋼價大幅下跌，以及環(huán)保部門嚴厲打擊石煤提釩，導(dǎo)致 2015 年釩礦山的礦石產(chǎn)量僅為 30 萬噸左右，基本被關(guān)停。隨著供給側(cè)改革的執(zhí)行以及對螺紋鋼穿水工藝的嚴厲禁止，釩市場開始反轉(zhuǎn)。

釩礦山從業(yè)人數(shù)逐年減少，效率提升和行業(yè)產(chǎn)能出清持續(xù)進行。2009-2018 年我國釩礦礦山從業(yè)人數(shù)和礦山平均從業(yè)人數(shù)均持續(xù)大幅減少，我國釩礦礦山從業(yè)總?cè)藬?shù)從 2009 年的 7273 人，持續(xù)降至 2018 年的 2940 人，降幅達 59.6%。同期，我國非油氣礦山從業(yè) 人數(shù)降幅為 46.6%，遠低于釩礦礦山從業(yè)人數(shù)的降幅。生產(chǎn)效率提升以及釩礦產(chǎn)能出清持續(xù)進行中。

石煤提釩只有部分采用高新技術(shù)的礦山項目可以開發(fā)，對整個行業(yè)的供給難以形成較大影響。石煤提釩工藝會產(chǎn)生大量廢棄物，對環(huán)境的污染較大，在國家環(huán)保監(jiān)管日趨嚴格的環(huán)境下，石煤提釩企業(yè)生產(chǎn)會受到較大限制。不排除少量石煤提釩企業(yè)繼續(xù)生產(chǎn)，但預(yù)計不會大面積復(fù)蘇。

西部礦業(yè)石煤提釩工程進展順利，但產(chǎn)量不大，對市場影響較小。西部礦業(yè)子公司西礦釩科技石煤提釩一期工程于 2020 年 6 月正式投產(chǎn)，項目設(shè)計年產(chǎn) 98%偏釩酸銨 1239 噸，產(chǎn)品偏釩酸銨主要用于制取五氧化二釩、陶瓷工業(yè)釉料及化學(xué)試劑、催化劑、催干劑、媒染劑等。該項目采用國內(nèi)最先進的石煤提釩帶余熱發(fā)電技術(shù)，是國內(nèi)首條完善的綠色石煤提釩環(huán)保型生產(chǎn)線，能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)綜合利用，降低各工序生產(chǎn)成本，提高抗市場波動沖擊能力。公司表示，下一步將逐步實施二期年產(chǎn) 98%偏釩酸銨 2611 噸提釩工程，待項目全部建成后，將達到年處理含釩石煤 50 萬噸，年產(chǎn) 98%偏釩酸銨 3850 噸的規(guī)模。

2.2.3. 多重因素限制，供應(yīng)持續(xù)緊張

釩鈦磁鐵礦企業(yè)產(chǎn)能擴張受限，而且由于釩渣是由釩鈦磁鐵礦煉鋼過程中產(chǎn)生，在中國鋼鐵企業(yè)產(chǎn)能和產(chǎn)量受到政策約束的時候，這一釩供應(yīng)最主要來源將難以產(chǎn)生增量供給。

隨著釩需求的增長，越來越多的獨立釩礦山正在被開發(fā)。如果釩的需求以高于鋼鐵產(chǎn)量增速繼續(xù)增長，就不得不導(dǎo)致更多的獨立釩礦山得到開發(fā)，但中國正在執(zhí)行越來越嚴格的環(huán)保政策，這導(dǎo)致石煤提釩難以放量，且成本偏高。

中國禁止進口釩渣，加劇了這種制約。隨著我國經(jīng)濟社會發(fā)展水平不斷提高，進口可用作原料的固體廢物暴露出環(huán)境污染和危害健康等問題，從 2018 年起，我國開始禁止釩渣進口。這導(dǎo)致供給的進一步收緊。

2020 年新冠疫情之后，國內(nèi)釩供應(yīng)緊缺。新冠疫情之后，隨著中國經(jīng)濟率先復(fù)蘇，粗鋼產(chǎn)量大增，中國 V2O5 首次出現(xiàn)了大規(guī)模、長時間的凈進口。國內(nèi)礦山供應(yīng)較為緊張。

2.3. 海外供應(yīng)擴張，積極布局釩電池

EVRAZ 集團是除中國以外的最大釩生產(chǎn)商。俄羅斯耶弗拉茲集團（Evraz）是俄羅斯最大的鋼鐵生產(chǎn)和開采公司之一，俄羅斯首富阿布拉莫維奇是公司的最大股東。集團下屬的主要企業(yè)包括下塔吉爾、西西伯利亞和新庫茲涅茨克鋼鐵聯(lián)合企業(yè)這三家俄羅斯主要煉鋼和鑄軋廠，并在美國、意大利、南非擁有多項資產(chǎn)。其多個子公司進行釩渣冶煉和精煉，生產(chǎn) V2O5、釩鐵等釩制品。 2020 年 EVRAZ 共銷售釩渣含釩 6129 噸，釩制品含釩 1.26 萬噸，合計折合 V2O5達 3.34 萬噸，是僅次于攀鋼的第二大釩生產(chǎn)商。

澳大利亞釩業(yè)（Australian Vanadium Ltd.）在澳大利亞擁有三個釩礦山資產(chǎn)，均為未投產(chǎn)項目，一個在預(yù)可研階段的釩礦項目 Australian Vanadium Project，儲量礦石量為 3210 萬噸，V2O5 品位 1.05%（33.7 萬噸），礦山服務(wù)年限 17-25 年，預(yù)計生產(chǎn)后能夠年產(chǎn) V2O5 達到 1.10 萬噸。

其投資成立了一個釩電池子公司 VSUN Energy，為居民、電力系統(tǒng)、政府、公司等市場主體提供釩電池。近期的銷售包括：（1）為維多利亞州梅雷迪斯市一家奶牛場提供了一套 90kW/320kWh 的釩電池；（2）為維多利亞州的一個果園提供了 20kW/80kWh 釩電池太陽能存儲系統(tǒng)；（3）為西澳大利亞地區(qū)的離網(wǎng)居民提供 5kW/30kWh 獨立電力系統(tǒng)。

Largo Resources 公司擁有全球最高品位釩礦山之一——Maracás Menchen Mine。該礦山位于巴西，是一個釩鈦磁鐵礦，該礦山于 2020 年 5 月正式投產(chǎn)，截止 2020 年底，礦山共擁有儲量 16.42 萬噸（V2O5 當(dāng)量），平均品位 1.19%。2020 年采出礦石量 108 萬噸，平均有效品位 1.29%，產(chǎn)出 V2O5 約 1.18 萬噸。計劃 2021 年產(chǎn)出 V2O5 產(chǎn)量在 1.20-1.25 萬噸之間。運營成本 3.1-3.3 美元/磅。預(yù)計至少可開采至 2028 年。

Largo Resources 設(shè)立了 Largo Clean Energy 事業(yè)部，主要進行釩電池相關(guān)業(yè)務(wù)的開發(fā)。2021 年 7 月 20 日 LCE 與 Enel Green Power Espa?a（“EGPE”）簽訂了第一份釩電池銷售合同，LCE 為西班牙的一個項目交付一個 5 小時、6.1 MWh 的釩電池儲能系統(tǒng)，預(yù) 計將于 2022 年第 4 季度試運行。目前 LCE 正在為他們的 VCHARGE±VRFB 釩電池儲能系統(tǒng)申請 UL1973 和 UL9540 認證，該認證有望在 2021 年第 4 季度末認證通過。此外，公司正在著手建立供應(yīng)鏈，以提供隨著業(yè)務(wù)增長交付未來項目所需的資源。

Bushveld Minerals 是一家南非的大型釩礦生產(chǎn)商。擁有高品位的 Vametco 釩礦，三個釩礦總資源量 126.7 萬噸（V2O5），磁鐵礦中 V2O5 品位接近 2%。2020 年共生產(chǎn)釩金屬量 3631 噸，折合 V2O5 約 6481 噸。根據(jù)公司規(guī)劃，2021 年生產(chǎn)釩金屬量 3400-3600 噸。計劃到 2022 年末，將產(chǎn)能提升至 5000-5400 噸之間，中期將達到 6400-6800 噸，遠期目標是實現(xiàn) 8400 噸的年產(chǎn)量。公司正在推進在儲能領(lǐng)域的投資和研發(fā)。包括推進電解液產(chǎn)能開發(fā)、實施電解液租賃模式、開發(fā)釩電池儲能業(yè)務(wù)，啟動了釩電池投資平臺等。通過設(shè)立 VRFB 投資平臺投資中下游，完善釩電池產(chǎn)業(yè)鏈。2020 年，繼續(xù)對釩電池商業(yè)化項目進行驗證和測試，包括在 Vametco 建立一個微型電網(wǎng)。Bushveld Minerals 向新能源轉(zhuǎn)型是一個關(guān)鍵戰(zhàn)略。

AMG Vanadium 公司是世界上最大的廢催化劑回收商和北美最大的釩鐵生產(chǎn)商。總部位于美國俄亥俄州劍橋市，通過專有的焙燒和火法冶金工藝，將廢棄的石化催化劑和其他含釩廢渣煉為釩鐵或合金，然后銷往碳鋼和不銹鋼行業(yè)。

AMG Vanadium 公司正在運用市政債券融資 3.07 億美元，在俄亥俄州贊斯維爾市新建第二座釩催化劑回收廠。由于石油化工企業(yè)必須遵守從 2020 年起生效的行業(yè)標準，催化劑需要更新，導(dǎo)致 AMG 需要處理的催化劑體量提升。預(yù)計一期將在 2021 年夏季完工，二期將在 2022 年初建成。新工廠每年可處理回收催化劑 3.4 萬噸。

2.4. 鋼鐵消費強度提升，儲能帶來新增長點

釩的下游包括鋼鐵與鑄造、鈦合金、化工以及儲能，釩的應(yīng)用集中在鋼鐵領(lǐng)域，占比達到 85%。鋼鐵與鑄造占比達到 85%，用于增大強度、韌性和耐磨性。其次是鈦合金占比 8%，釩在鈦合金中可以作為穩(wěn)定劑和強化劑，使鈦合金具有很好的延展性和可塑性。化工與儲能占比十分有限，分別僅占比 5%和 2%，在化工中用作催化劑和著色劑，儲能方面則被用在全釩氧化還原液流電池中。

具體到鋼鐵行業(yè)，含釩高強度合金鋼主要有：高強度低合金（HSLA）鋼、先進高強度帶鋼、建筑用螺紋鋼筋、高碳鋼線材、鋼軌、工具和模具鋼等。含釩高強度合金鋼被廣泛應(yīng)用于輸油/氣管道、建筑、橋梁、鋼軌等生產(chǎn)建設(shè)中。尤其是 2018 年 11 月新的鋼筋標準實施，螺紋鋼 “穿水”工藝被禁止，螺紋鋼的生產(chǎn)對釩的需求量大幅增加。

鋼鐵行業(yè)碳排放量占比高達 20%，是碳達峰先行行業(yè)。從二氧化碳排放量的角度看，我國鋼鐵行業(yè)二氧化碳排放量可能在 20%左右區(qū)間，占比較大。鋼鐵行業(yè)能耗水平在“十三五”期間取得一定進步，噸鋼能耗由 2011 年的 602 千克下降至 551 千克，但整體水平仍處于較高位置。

我國鋼鐵行業(yè) CO?排放量隨粗鋼產(chǎn)量逐年上漲。截至 2018 年，我國粗鋼產(chǎn)量達 9.28 億噸，鋼鐵行業(yè) CO?排放量達 18.84 億噸，噸鋼 CO?排放量為 2.03 噸。與 2000 年相比，粗鋼產(chǎn)量增長 622.4%，而鋼鐵行業(yè) CO?排放量僅增長 382.7%，噸鋼 CO2排放量下降 33.2%，說明我國鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排工作取得了積極進展，CO?排放控制水平得到很大提升。但是，我國鋼鐵行業(yè) CO?排放量在 CO?排放總量的占比仍然在上升，2018 年占比達到 18.72%。

出于碳排放的控制以及壓低鐵礦石話語權(quán)的目的，國內(nèi)正在堅決壓減粗鋼產(chǎn)量。我國鐵礦石進口依賴度長期處于高位，國外四大鐵礦石生產(chǎn)商對中國的鋼鐵行業(yè)具有較強控制力，而壓減粗鋼產(chǎn)量能夠?qū)a(chǎn)業(yè)鏈利潤向中游轉(zhuǎn)移。工信部于 2020 年底重點提到，要堅決壓縮鋼鐵行業(yè)粗鋼產(chǎn)量,確保粗鋼產(chǎn)量同比下降。4 月 1 日發(fā)改委與工信部就 2021 年鋼鐵去產(chǎn)能“回頭看”、粗鋼產(chǎn)量壓減等工作再進行研究部署，粗鋼產(chǎn)量壓減落地路徑逐步清晰。預(yù)計 2021 年全年鋼鐵行業(yè)整體產(chǎn)量將得到嚴格控制。

鋼鐵行業(yè)產(chǎn)量不增，但隨著經(jīng)濟發(fā)展階段的提升，釩在鋼鐵中的消費強度將得到一定提升。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)，在北美和歐洲，釩的消費強度分別達到 0.1kg/t 和 0.07kg/t，明顯高于我國的 0.04-0.05kg/t，與發(fā)達國家相比仍有較大差距。隨著社會經(jīng)濟進步，在建筑和工業(yè)上使用的鋼材有更高的強度、韌性的要求，從長期來看，將提升釩的消費強度，推動釩需求中樞上移。

鋼鐵市場的釩需求將以約 2.7%的復(fù)合年增長率增長。根據(jù) Roskill，得益于對螺紋鋼標準的執(zhí)行，中國的釩使用強度已經(jīng)超過了世界平均水平，正在超發(fā)達國家邁進。到 2030 年，全球鋼鐵對釩的需求將達到約 136000 噸，年均復(fù)合增長率達到 2.7%。

儲能市場的需求有望得到大幅提升。到 2030 年，VRFBs 的釩需求將以約 56.7%的復(fù) 合年增長率增長。世界銀行預(yù)測，到 2050 年，單是儲能領(lǐng)域的釩需求量就可能達到 2018 年全球釩產(chǎn)量的兩倍。

3. 釩液流儲能市場十四五復(fù)合增速有望達92%

3.1. 2025 年中國電化學(xué)儲能市場規(guī)模測算

2025 年中國電化學(xué)儲能新增 45GWh，對應(yīng)市場規(guī)模 499 億元。預(yù)計 2021-2025 年中國新增電化學(xué)儲能 5/ 11/ 21/ 31/ 45GWh， CAGR=70%，系統(tǒng)單價 1.5/ 1.4/ 1.3/ 1.2/ 1.1 元/Wh，市場規(guī)模 74/ 156/ 272/ 366/ 499 億元， CAGR=57%。

3.2. 2025 年中國釩液流電池儲能市場規(guī)模測算

2025 年中國釩液流電池儲能新增 14.2GWh，裝機功率 3.5GW，滲透率 20%，對應(yīng) 市場規(guī)模 297 億元。預(yù)計 2021-2025 年中國新增釩電池儲能 0.7/ 2.1/ 4.9/ 8.4/ 14.2 GWh， CAGR=113%。預(yù)計釩電池規(guī)模應(yīng)用后，單價平均每年降低 10%，2021-2025 年單價為 3.2/2.9/2.6/2.3/2.1 元/Wh，市場規(guī)模 23/ 61/ 127 /195 /297 億元，CAGR=92%。

2025 年電化學(xué)儲能累計裝機功率達 49.2GW，其中釩電池累計裝機 7.7GW，累計滲透率達 16%。依據(jù)浙商證券電化學(xué)儲能市場需求測算，電化學(xué)儲能裝機預(yù)期高于政策要求，有望提前實現(xiàn)新型儲能技術(shù)商業(yè)化目標及碳中和目標。

2025 年新增釩電池裝機滲透率 20%，市場規(guī)模 297 億元。若釩電池價格降幅不及預(yù) 期，以 2.31 元/Wh，15%滲透率計算，市場規(guī)模約 254 億元；若釩電池單價降至 1.89 元 /Wh，預(yù)期滲透率達 25%，市場規(guī)模約 323 億元。

4.重點企業(yè)分析

4.1. 釩電池

4.1.1. 國網(wǎng)英大

釩電池業(yè)務(wù)由其旗下全資子公司武漢南瑞負責(zé)。目前武漢南瑞已全面掌握釩電池改性選型技術(shù)，具備釩電池本體設(shè)計、材料研制、系統(tǒng)集成能力，成功研發(fā)高功率釩電池電堆和 250kW/500kWh 儲能系統(tǒng)，申請發(fā)明、實用新型專利共 70 項，授權(quán) 40 余項。目前武漢南瑞釩電池相關(guān)項目以國網(wǎng)內(nèi)部應(yīng)用為主，暫無對外應(yīng)用計劃。

4.1.2. 上海電氣

在儲能領(lǐng)域，上海電氣分階段、分領(lǐng)域布局鋰電池、液流電池、燃料電池和退役電池系統(tǒng)四個領(lǐng)域，逐步完善三電系統(tǒng)。釩電池業(yè)務(wù)由其子公司上海電氣儲能公司負責(zé)，相關(guān) 技術(shù)由上海電氣中央研究院提供。目前上海電氣已推出兆瓦級全釩液流電池，可實現(xiàn)分布式、集中式全覆蓋調(diào)峰調(diào)頻。由上海電氣儲能公司設(shè)計研發(fā)的國電投集團黃河上游水電公司液流電池儲能項目、常德 10kW/60kWh 液流儲能系統(tǒng)等釩電池儲能項目已處在項目交付驗收階段，即將實現(xiàn)并網(wǎng)。汕頭智慧能源液流電池儲能項目 1MW/1MWh 全釩液流電池儲能電站已于 2021 年上半年順利通過驗收。據(jù)上海電氣 2021 年半年報，上海電氣新增儲能設(shè)備訂單人民幣 28.8 億元，同比增長 145.0%；報告期末，公司在手儲能設(shè)備訂單人民幣 30.8 億元，比上年年末增長 78.7%。

4.1.3. 非上市公司

1）北京普能：成立于 2006 年，主要業(yè)務(wù)即為全釩液流電池的研發(fā)、制造與商業(yè)化應(yīng) 用。2009 年收購全球最大釩電池企業(yè) VRB Power Systems，接收其專利及研發(fā)人員。公司已在中國、韓國、美國、印尼、西班牙、斯洛伐克等地建有釩電池儲能項目，并在國內(nèi)承接了國家風(fēng)光儲輸示范工程等。公司已于 2007/2011/2011/2016 年進行了 ABC 輪及股權(quán)融資，目前由 HPX 公司領(lǐng)投新一輪投資，背靠國際礦業(yè)巨頭，建議關(guān)注公司未來上市時間。

2）大連融科：大連融科由中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所和大連博融控股集團共同組建，主要業(yè)務(wù)為液流儲能電池工程化、產(chǎn)業(yè)化。背靠中科院大連物化所，大連融科持有 200 多項釩電池相關(guān)專利，目前已中標多個風(fēng)電場示范項目的儲能系統(tǒng)業(yè)務(wù)。

3）晟嘉電氣（已退市）：子公司偉力得能源為國內(nèi)新興儲能電池企業(yè)之一，其光伏全釩液流儲能電站，新疆阿瓦提縣 7.5MW/22.5MWh 光儲示范項目一期已于 2020 年 12 月成功并網(wǎng)。此外，寧夏中寧縣棗園 100MW/400MWh 網(wǎng)側(cè)儲能電站前期工作中，阿克蘇地區(qū)七縣兩市充電樁基礎(chǔ)設(shè)施綜合體規(guī)劃前期工作中，與寧夏大唐達成了戰(zhàn)略合作，雙方將在十四五期間共同開發(fā)寧夏光伏指標和電網(wǎng)側(cè)儲能業(yè)務(wù)。

4.2. 釩金屬

4.2.1. 攀鋼釩鈦

攀鋼集團釩鈦資源股份有限公司坐落在“釩鈦之都 ”四川省攀枝花市。公司成立于 1993 年，1996 年 11 月 15 日在深圳證券交易所上市。

依托全球最大釩鈦磁鐵礦，釩工業(yè)位居全球領(lǐng)先地位。攀西地區(qū)是中國乃至世界礦產(chǎn)資源最富集的地區(qū)之一，是我國第二大鐵礦區(qū)，蘊藏著上百億噸的釩鈦磁鐵礦資源，釩資源儲量占中國的 52%，鈦資源儲量占中國的 95%。攀鋼釩鈦的大股東攀鋼集團在攀西地區(qū)擁有攀枝花、白馬兩大礦區(qū)，釩鈦磁鐵礦儲量約 13.04 億噸，可采量約 6.13 億噸。具備年開采釩鈦磁鐵礦 3350 萬噸，年產(chǎn)鐵精礦 1200 萬噸、鈦精礦 90 萬噸的能力，在釩鈦磁鐵礦資源綜合利用方面已處于世界領(lǐng)先水平。

公司釩制品產(chǎn)能達到 4.2 萬噸，市占率全球第一。公司擁有以五氧化二釩、高釩鐵、釩氮合金、釩鋁合金為代表的釩系列產(chǎn)品，以鈦白粉、鈦渣等為代表的鈦系列產(chǎn)品，具備年經(jīng)營鈦精礦 100 萬噸和年產(chǎn)釩制品（以 V2O5 計）4.2 萬噸（攀鋼釩鈦 2.2 萬噸，托管企業(yè)西昌鋼釩 2 萬噸）、鈦白粉 23.5 萬噸的綜合生產(chǎn)能力，是世界主要的釩制品供應(yīng)商，中國主要的鈦原料供應(yīng)商。2020 年公司生產(chǎn)釩制品 2.40 萬噸。同時，攀鋼釩鈦托管大股東名下的西昌鋼釩的釩業(yè)務(wù)，對其釩產(chǎn)品實行買斷式銷售，并籌劃收購西昌鋼釩子公司西昌釩制品，以減少同業(yè)競爭。

釩制品是公司最大的主營業(yè)務(wù)。2020 年，公司營業(yè)收入為 106 億元，其中釩產(chǎn)業(yè)營業(yè)收入達到 42.4 億元，占比 56%。

4.2.2. 河鋼股份

河北鋼鐵股份有限公司位于河北省會石家莊市，曾用名唐山鋼鐵股份有限公司。公司成立于 1997 年 1 月 18 日并于同年 4 月 16 日在深圳股票交易所上市。

公司在釩鈦冶煉和釩產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)方面處于世界領(lǐng)先地位。經(jīng)過不斷的技術(shù)改造和產(chǎn)業(yè)升級,主業(yè)裝備已經(jīng)實現(xiàn)了現(xiàn)代化和大型化，整體工藝裝備技術(shù)達到國際先進水平，擁有世界首條“亞熔鹽法高效提釩清潔生產(chǎn)線”。

公司釩產(chǎn)品年產(chǎn)能 2.2 萬噸，2020 年釩渣產(chǎn)量 21.4 萬噸，產(chǎn)品主要用于釩鋼生產(chǎn)和對外銷售。主要產(chǎn)品有五氧化二釩（片劑、粉劑）、氧化釩、釩鐵、氮化釩鐵、釩鋁合金等，覆蓋了世界釩行業(yè)中可工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的大部分產(chǎn)品，其中化工級 99.5 高純氧化釩、能源級 99.9 高純氧化釩，憑借良好的物理和化學(xué)性能，能夠同時滿足航空航天、新能源、環(huán)保、光學(xué)材料、催化劑及食品級高端顏料等高端制造領(lǐng)域需求。

釩產(chǎn)品毛利率持續(xù)保持較高水平。公司 2020 年營業(yè)收入 1076.57 億元，其中釩產(chǎn)品營業(yè)收入 13.06 億元。釩產(chǎn)品在公司營業(yè)收入僅占 1%左右，但是毛利率高于公司的主營業(yè)務(wù)鋼材，在同行中處于領(lǐng)先地位。

5. 風(fēng)險提示

1）政策落地不及預(yù)期；

2）釩電池成本下降不及預(yù)期等。

（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關(guān)信息，請參閱報告原文。）

精選報告來源：【未來智庫官網(wǎng)】。

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