电气设备行业新能源发电比例提升、长时储能大势所趋钒电池潜力巨大

20172017正文目录长时储能大势所趋，目密集落地 4可再生能源发电比提升，长时储能是极势 4多地配储市场要求升至4h，长时储能项目集落地 5技术路线多样，钒液电池综合优势突出 7不同的储能技术适于不同的应用场景 7发展进度/优势各异液流电池潜力较大 8抽蓄：术熟、位资本，地形件制 9压空：术对成，位价续降 10光储：保容量，率、前位造较高 10氢能成较，目处产培期 11液电：环命高安性，力大 12钒液流电池产业链初形成，降本方向在电和电解液成本的下降 13钒电池产业链已初形成，与锂电池错竞争 14能量单元：钒资源内储量丰富，V2O5对电液成本影响显著 15钒料：内资源量富 15电液钒子度为能键标残高回价大 16功率单元：电堆中子膜成本占比最大国化替代是关键 16电：素材是主路线 17隔：子换国产替正时 18双板倾于用碳材料 18标的梳理 18风险提示 21图表目录图表1：2017-2023年全国可再生能源装机据 4图表2：2017-2023年全国可再生能源发电况 4图表3：2023年风力/阳能发电top5（亿千瓦） 4图表4：典型天气光伏力曲线 4图表5：最佳储能时长风光渗透率成正比 5图表6：2022年以来各/市/自治区4h以上配储策 6图表7：2023年至今国投运的长时储能项（完全统计） 6图表8：2024年有望并的长时储能项目 6图表9：2022年以多种术路线均出现GWh级长储能示范项目 7图表10：不同储能技术不同场景/时间维度上用 7图表11：长时储能技术状 8图表12：不同长时储能术路线的对比 8图表13：抽水蓄能电站理图 9图表14：抽水蓄能电站电成本 9图表15：压缩空气储能理图 10图表16：压缩空气储能电成本 10图表17：光热储能大致程图 11图表18：光热储能度电112017图表19：氢储能原理与用场景 112017图表20：氢储能度电成本 11图表21：液流电池原理图 12图表22：液流电池度电本 12图表23：液流电池储能要技术路线的对比 13图表24：全钒液流电池能容量与功率电池对立 14图表25：全钒液流电池业链梳理 14图表26：全钒液流电池本结构占比 15图表27：钒的主要应用 15图表28：全球钒资源区分布 16图表29：全钒液流电池堆的典型结构 17图表30：全钒液流电池的电解液路径 17图表31：产业链标的梳理 19图表32：行业重点关注司 212017长时储能大势所趋，项目密集落地2017可再生能源发电比例提升，长时储能是终极趋势可再生能源发电渗透率持续提升，新能源出力地域/（1）可再生能源装机量/20231229.215.352.4%202332.730%（2）图表1：2017-2023年全国可再生能源装机据 图表2：2017-2023年全国可再生能源发电况资料源：国能局网东富证研所 资料源：国统局网东富证研所图表3：2023年风力/阳能发电top5（亿千瓦） 图表4：典型天气光伏力曲线风力发电top5太阳能发电top5内蒙古1271.2风力发电top5太阳能发电top5内蒙古1271.2河北省232.1河北省605.4宁夏231.9新疆604.5青海省212.1江苏省518.3内蒙古205.5山西省477.3新疆201.1资料源：中热微公号方财证研所 资料源：吕泉,张珍,马,张美,高飞,蒋婷,朱红路.区域光伏发电出力特性分析研究[J].发电技术,2022,43(3):413-420.，东方财富证券研究所电力系统的消纳、调峰调频等问题凸显，催生各种调峰/调频手段。新能源快速增长和负荷峰谷差持续拉大成为趋势，新能源“极热无风、夜间无光”2017特征突出，对电力保障稳定供应、实时平衡提出了新要求、新挑战，由此催生了不同的调峰手段，例如储能调峰、电源互补调峰、需求响应调峰等。2017/周/周（日、周、月、季度）电量不平衡问题逐渐成为新型电力系统主要矛盾之一，未来可再生能源占比越大，建设长时储能的必要性和急迫性就越大。图表5：最佳储能时长与风光渗透率成正比资料来源：PaulAlbertus,JosephS.Manser,ScottLitzelman《,Long-DurationElectricityStorageApplications,Economics,andTechnologies》Joule,Volume4,Issue1,2020,Pages21-32,，东方财富证券研究所420长时储能（L。21202142021储能定义为额定功率下持续放电时间不低于10小时的储能技术。4h，长时储能项目密集落地4h。20232.110%-20%15%-30%1-24-51042017023年72017图表6：2022年以来各省/市/自治区4h以上配储政策发布时间省/市/区新能源配储政策2023.06.29河北市场化并网项目：20*4h2023.05.18西藏障性并网光伏+储能项目：20*4h，加装构网型装置2023.04.25河南2022年集中式风光项目：20-55同一区域储能配比高的项目优先调度，容量比例相同情况下，储能时长更长的优先调度2023.01.12内蒙古15*4h以上2022.11.09上海*4h以上2022.10.20福建15*4h以上2022.10.112022.03.04青海新疆国家第二批大型风电光伏基地项目：配置20*4h；增量混改、普通市场化项目：15*4h25*4h资料来源：高工产研微信公众号，东方财富证券研究所ESPlaza202328.251ESPlaza101GW2022GWh2024年1275626个长时储能技术项目，其中钒液流电池储能示范项目共6个，规模共计800MW/3900MWh，模范项总模13.06。图表7：2023年至今国内投运的长时储能项目（不完全统计）项目名称规模主要参与单位技术路线中核汇能东乐北滩独立共享储能项目50MW/200MWh中核汇能钒电池中和储能武汉液流电池储能系统百千瓦级中和储能钒电池天府储能四川德阳全钒液流电池储能系统120KW/240KWh天府储能、东方电气集团东方汽轮机钒电池内江用户侧全钒液流电池储能示范项目2MW/12MWh内投集团、大连融科、川威集团钒电池国家电投诸城储能示范项目1MW/6MWh国家电投钒电池枞阳海螺全钒液流电池储能示范电站6MW/36MWh海螺集团钒电池宁波海螺新材料全钒液流电池储能示范电站1MW/6MWh海螺集团钒电池芜湖海螺二氧化碳储能项目10MW/80MWh百穰新能源科技二氧化碳资料来源：ESPlaza长时储能网微信公众号，中国储能网网站，东方财富证券研究所图表8：2024年有望并网的长时储能项目序号项目名称装机量技术路线1湖南省麻阳县100MW/400MWh储能电站项目100MW/400MWh全钒液流电池2杭州临平运河钒电池储能项目(一期)50MW/200MWh全钒液流电池3 华润大力全钒液流电池储能电站(一期) 50MW/100MWh 全钒液流电池4吉林白城百兆瓦全钒液流储能项目100MW/600MWh全钒液流电池5安徽芜湖荻港海螺全钒液流电池储能项目6MW/36MWh全钒液流电池6肥城300MW先进压缩空气储能示范电站300MW/1800MWh压缩空气储能7应城300MW压缩空气储能项目300MW/1500MWh压缩空气储能8青海省“揭榜挂帅”波态空气储能示范项目60MW/600MWh压缩空气储能9如东100MW重力储能项目25MW/100MWh重力储能10张掖中国天楹17MW/68MWh重力储能项目17MW/68MWh重力储能装机共计1.008GW/5.404GWh资料来源：ESPlaza长时储能网微信公众号，东方财富证券研究所图表9：2022年以多种技术路线均出现GWh级长时储能示范项目类型动态铅碳电池全球最大铅碳储能项目浙江湖州综合智慧零碳电厂“和平共储”100MW/1.06GWh一期投运液流电池中核汇能1GWh液流电池储能集采招标压缩空气储能

350MW350MW/1.4GWh20172017资料来源：高工产研微信公众号，东方财富证券研究所技术路线多样，钒液流电池综合优势突出不同的储能技术适用于不同的应用场景10：不同储能技术在不同场景/时间维度上的应用《20232017目前常见的长时储能技术根据物理特性可以分为三大类：机械长时储能、长时储热和电化学长时储能；此外氢储能也被认为是新型的长时储能技术。2017LDES多日LDES图表11：长时储能技术现状时长能量存储形式技术持续时间（h）单位成本（$/kWh）最小部署（MW）技术成效（）熟度日内机械传统抽水蓄能0-1570-170200-40070-809新型抽水蓄能0-1570-17010-10050-805-8重力储能0-1590-12020-100070-906-8压缩空气6-2480-150200-50040-707-9液态空气10-25175-30050-10040-706-9液态二氧化碳4-2450-6010-50070-804-6多日/周热能显热（如熔盐、岩石材料、混凝土）10-20030010-50055-906-9潜热（如铝合金）25-10030010-10020-503-5热化学能（如沸石、二氧化硅凝胶）XXXXXXXXXX电化学水电解液流电池25-100100-14010-10050-804-9金属阳极电池50-20010010-10040-704-9混合液流电池，具有液体电解质和金属阳极8-50XX＞10055-754-9资料来源：中关村储能产业技术联盟官网，东方财富证券研究所发展进度/优势各异，液流电池潜力较大为50%下文我们选取目前较为成熟或商业化探索较为领先的抽水蓄能、压缩空气储能、光热储能、氢储能、液流电池储能详细对比。图表12：不同长时储能技术路线的对比分钟级 65左右4-8分钟级 65左右4-8小技术较成熟、规模效率低、响应速度慢电网调峰、系统备用压缩空兆瓦-气储能 兆瓦可用于削峰填谷，调频调相，系统备用，黑启动长时 行费用低上蓄能分钟级 8-10小容量大，寿命长，运选址受限，建设周期抽水 百兆瓦以成熟度应用场合缺点优点响应时 持续充能量效率间 放电时间额定功率等级类型光热 兆瓦-储能 兆瓦

兆瓦-百兆瓦

50左右4-8

电

效率低、系统复杂、工艺环节多、成本高

电源

氢储能千瓦-兆瓦秒级-分钟级50左右数小时至周干净环保，无污染，形态多变效率低，安全性较差，环节多电网调峰调频，区域能源系统液流 千瓦-电池 兆瓦

秒级-分钟级

70

4-24时

放电

杂

电网调峰调频，备用电源20172017资料来源：中国储能网，宋新甫《长时储能技术对比分析及发展路径探讨》，东方财富证券研究所75%-80%6-1280-100%30-40年。图表13：抽水蓄能电站理图 图表14：抽水蓄能电站电成本资料源广省力新源工程会网东财证研所 资料源中储网新长储能术比析发路探，东方财富证券研究所优点：技术成熟、规模大、运行维护费用低、寿命长、单位投资成本低；缺点：占用地理资源、建设周期长、选址困难，受地形条件限制；发展潜力：近中期，抽蓄在站址资源满足要求的条件下应优先开发，预计远期适合开发抽蓄的站址将趋于饱和状态。经济性：6000元/kW0.254元/kWh；计3000年抽蓄单位投资上涨至0090元k0、0.303元/kWh。20172017（废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井30-50图表15：压缩空气储能理图 图表16：压缩空气储能电成本资料源：中储网东财券研所 资料源中储网新长储能术比析发路探，优点：缺点：经济性：6600元/kW0.63元/kWh，随着20302060年单位投资下降至57003900元/kW，0.550.38元/kWh。光热储能本质是一种太阳能利用技术。指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。简单的说，就是不直接把太阳能光转化为电，而是把光吸收储存起来，再将存储的热量释放出来，进行发电；将光吸收储存的过程本身就是储能过程。（、400（）1000图表17：光热储能大致程图 图表18：光热储能度电本，

优点：环保、无稀缺资源消耗、容量大、同步发电；缺点：效率低、系统复杂、工艺环节多、成本高；经济性：20000元/kW2030、20608000/kW20181/kWh0.80.55/kWh.20302060年度电成本约为0.4560.26元/kWh。氢储能技术能量密度高、运行维护成本低、可长时间存储且可实现过程无污染，是可同时适用于极短或极长时间供电的能量储备技术方式。图表19：氢储能原理与用场景 图表20：氢储能度电成本2017（（，2017

2017优点：干净环保，无污染，形态多变，应用场景丰富；缺点：效率低，安全性较差，环节多；20171.82元/kWh左右（其中储运占3%，远高于抽水蓄能和电化学储能，但具备巨大的降本2030、20601.540.34元/kWh液流电池是一种新型蓄电池，特点在于将正负极电解液分开，各自循环。）与一般固态（或图表21：液流电池原理图 图表22：液流电池度电本资料源：百百，方富研究所 资料源中储网新长储能术比析发路探，东方财富证券研究所优点：循环次数高，寿命长，安全性高，深度充放电；缺点：储能密度低、环节复杂；经济性：600032030206021001680元/kW全生命周期成本越低。目前液流电池处于产业化初期，度电成本约为0.68/kWh2030、20600.42、0.36元/kWh。解液成本的下降图表23：液流电池储能主要技术路线的对比路线优点缺点产业化进程国内主要企业全钒能量效率高，电解液活性物质只有钒、充放电时无其他物相变化，技术相对成熟初始投资成本高较快，百兆瓦级电站已并网，初步实现产业化融科储能、上海电气、伟力得、液流储能、普能世纪、国润储能等铁铬铁铬来源广泛，电解液价格较低较慢，已实现兆瓦级应用国电投、中海储能、振华股份锌铁电解液原材料锌和铁元素资源丰富，成本非常低容易出现锌枝晶问题较慢纬景储能锌溴污染问题容易出现锌枝晶问题、溴的防污染要求高较慢恒安储能、温州锌时代全铁 能量效较高

需要开发铁的螯合物作为电极活性物质和碱性体系交换膜

较慢 巨安储能20172017资料来源：亚化液流储能微信公众号（亚化咨询），东方财富证券研究所全钒液流电池所用的正极电解液为V(Ⅴ)和V(Ⅳ)离子溶液，负极电解液包括V(Ⅲ)和V(Ⅱ)离子溶液组成。电池充放电时发生的电极反应如下：正极：VO2++H2O-e-⇌VO2++2H+ E0=1.004V负极：V3++e-⇌V2+ E0=-0.255V总反：VO2++V3++H2O⇌VO2++V2++2H+ E0=1.259V）(0%2（（4）钒资源自主可控，根据USGS2022260095036.5%。16%25~52017图表24：全钒液流电池储能容量与功率电池相对独立2017资料来源：张华民.全钒液流电池的技术进展、不同储能时长系统的价格分析及展望[J].储能科学与技术,2022,11(9):2772-2780.，东方财富证券研究所钒电池产业链已初步形成，与锂电池错位竞争中游则（（电解液）两大部分，主要企业有国网英大、上海电气、中电兴发等；下游主要为储能项目的开发和运营。图表25：全钒液流电池产业链梳理资料来源：前瞻产业研究院官网，东方财富证券研究所钒液流电池的核心部件可以分为能量单元、功率单元和配套系统。其中，双极板等关键部件构成。辅助单元主要包括电解液输送系统、温控、电力电子设备等，其核心在于系统的设计和集成。40%35%25%。图表26：全钒液流电池成本结构占比资料来源：中商产业研究院微信公众号，东方财富证券研究所能量单元：钒资源国内储量丰富，V2O5对电解液成本影响显著图表27：钒的主要应用

全球超过90%的钒应用于钢铁行业，此外在钛等有色金属、化工与催化剂领域也有应用。在全钒液流电池中，通常使用V2O5作为电解质。20172017应用领域应用介绍终端产品钢铁钒钢具有强度大、韧性、耐磨性及腐蚀性好等优点建筑、桥梁、输油（气）广岛、钢轨及压力容器等钛等有色金属钒在金属合金中的应用主要体现在钛基合金上，具备强度高、耐热性优良等优点航空航天、汽车等在化工业应的钒品主有加工的899HV偏化工与催化剂钒酸铵、NaVOKVO石油化工、硫酸、陶瓷等储能干燥剂及生产高纯氧化钒或钒铁的原材料在全钒液流电池中，可利用VO当作电解质全钒液流电池资料来源：智研咨询微信公众号，东方财富证券研究所USGS（2023）0230认定的钒资源中符合当前采掘生产要求的部分约为2557万吨。具体来看，中国、澳大利亚、俄罗斯与南非储量分别占比37.2%、28.9%、19.6%、13.7%。2017图表28：全球钒资源区域分布2017资料来源：智研咨询微信公众号，东方财富证券研究所年VO计）4.6931.58%。电解液是全钒液流电池（VRB）的能量存储介质，其稳定性对电池性能和（99.9%40%进一ESPlaza2/3以上，1kWh5.6kg70%8kg（-使用-回收的产业闭环，还可以进一步功率单元：电堆中离子膜成本占比最大，国产化替代是关键电堆的数量与大小决定了钒电池的功率水平。电堆是由多个单电池以叠加2017形式紧固形成的。单电池包括离子膜、电极、双极板等结构。2017图表29：全钒液流电池电堆的典型结构[J]20132(3)281-288.，图表30：全钒液流电池中的电解液路径资料来源：储能知识库微信公众号，东方财富证券研究所全钒液流电池所应用的电极材料可分为金属类和碳素类两大类，碳素类是2017AuSnTiPtPt/Ti2017/质子交换膜（PEM）是全钒液流电池的核心部件，其功能为隔离电解液、根据材料不同，目前市面上可见的质子交换膜共4类：全氟磺酸型PEM、部分含氟型PEM、非氟型PEM及非树脂型PEM。全氟磺酸膜因其化学稳定性好、质子传属性强，被广泛应用于钒电池系统。主要企业：苏州科润、东岳未来集团、山西国润储能、贵州志喜科技等。3.3.3.双极板：倾向于使用碳基材料全钒液流电池中，双极板是一个多功能组件。它以串联/并联的方式连接kWMW标的梳理随着可再生能源发电比例提升，长时间尺度（日、周、月、季度）电量不平衡问题逐渐成为新型电力系统主要矛盾之一，未来可再生能源占比越大，建设长时储能的必要性和急迫性就越大。从技术性来看，抽蓄是目前技术成熟度最高的长时储能，短期来看，是支撑电力系统长时储能需求的主要技术，但由于其容易受建设条件的限制，因此50%图表31：产业链标的梳理企业切入环节相关布局/进展 主营业务能量转装备品轴压缩离心压机拥有储能领域必备的压缩机组技术、膨胀机组技术及储换热量回收平装置硝酸合一空分机汽三大核心技术；大中小规模压缩空气储能领域市场全覆盖，轮机等；23H1，中标甘肃某用户压缩空气储能项目，为国内首个压缩工业服业务程总包设备安装能量空气储和电学储耦合目； 转换系及节环保程等系工程方；能源基础设施专业化运营服务等；20222,000/年，于2023年5月完设备装和负荷试调并展试生主营业包括钛电主是产品白、产有关工作。第二阶段，根据钒电池储能市场增长情况，协钛渣的产销技研发要产品括氧化商投资设能60,000立方米/钒电解产线 钒钒氮合钒合白粉渣。2024202416000（。主要产品有五氧化二钒（片剂、粉剂）、氧化钒、钒铁、氮化钒钒合金成研了99.9能源级化钒钒电池电解液、金属钒、钛合金粉末等一系列高端钒钛产品；钢铁产品，钒钛钢铁冶炼和钒产品生产、销售等1000/1000/ePTFE年11月东岳团150平米质交换生产一期脂、全氟酸离交换树、乙烯-四氟乙烯共聚工程投； 、氟环氧烷(HFPO)、全氟正丙基乙烯基醚（PPVE）等。生产基地江苏科润膜材料有限公司占地100亩，现有全氟离子（）6（交换膜100规划50010美国、新加坡等多个发达国家和地区；陕鼓动力（601369.SH）压缩空气储能钒钛股份（000629.SZ）五氧化二钒、电解液河钢股份（000709.SZ）五氧化二钒，电解液东岳未来氢能全氟磺酸膜苏州科润全氟磺酸膜华熔科技双极板·自主开发了液流电池双极板，具有安全、搞笑、低成本的优点；·（）500/2023年全年产品出货量名列行业前茅。具备高机械强度，低渗透率，高导电性，耐强酸碱性等优异性能。PECVD以及销售进口石墨原材料。上海弘枫 双极

·公司研制的“液流储能燃料电池石墨双极板”，在低成本的基础上，更具有超薄、大面积、耐高温、耐腐蚀、易于产业化生产的特点；

专业从事特种石墨及其衍生材料产品的高端精密20172017湖南银峰电解液、电堆·产品覆盖储能系统、电堆、钒电解液等；·公司具备成熟的钒电解液制备技术和电池级高纯钒生产工艺，已建成年产6.6万立方钒电解液生产基地专注于新型大功率大容量储能产品一全钒液流电池储能系统的研发、制造与商业化应用。融科储能电解液、电堆、系统10KWUPower500KWTPower500KWVPower2,000/2023年5月完成设备安装和热负荷试车调试，并开始试生产；众多项目。上海电气（601727.SH）电堆、系统·在钒液流电池关键材料、电堆、产品及系统上都取得了重大进展，产业链逐步完善，国内已实现百兆瓦级液流电池储能站的示范应用，整体产业已经进入市场化初期阶段。·5kW/25kW/32kW/65kW50及服务国网英大（600517.SH）电堆、