1、2022 年深度行业分析研究报告 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明5目录目录钒电池进入快速发展期钒电池进入快速发展期储能打开钒需求增长新空间质子交换膜迎来新应用碳毡电极带动碳纤维需求增长建议关注标的 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明61.钒电进入快速发展期钒电进入快速发展期 1.1 钒电池性能优异，在储能市场市占率有望提升钒电池性能优异，在储能市场市占率有望提升钒电池是一种先进、被广泛商用的氧化还原液流电池，相较于其他储能电池，钒电池具备配置灵活性、电池寿命长、安全性高、环境友好、全生命周期成本低的

2、优势，有望在储能领域不断提升市场占有率。1.2 国内储能项目涌现，国内储能项目涌现，2026年钒电池新装机量有望达年钒电池新装机量有望达4.93GW近年，储能领域国家级政策频出，大力支持钒电等新型储能发展。2017年8月，国家发改委发布的能源技术创新“十三五”规划将全钒液流电池储能产业化技术列入应用推广；2022年6月，国家能源局明确了中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池，这也将推动钒电池快速发展。近年国内钒电池项目也开始涌现，据国海化工测算，至2026年钒电池新增装机规模将达4.93GW，累计规模达10.24GW。1.3 钒电池快速发展，上游材料迎新机遇钒电池快速发展，上游材料迎

3、新机遇钒电池主要由电堆、电解液、及循环泵等其他结构性部件构成，而电堆主要包括离子交换膜、电极、双极板等。其中，电解液约占钒电池成本的35%、电堆占成本的35%、其他结构件占成本的30%，随着钒电池的快速发展，上游材料将迎发展新机遇。请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明71.1 钒电池钒电池是较为是较为先进、被广泛商用的液流电池先进、被广泛商用的液流电池图表：液流电池图表：液流电池的电解液分开储存的电解液分开储存资料来源：无机水系液流电池研究进展负极循环负极循环正极循环正极循环离子交换膜离子交换膜图表：大连液流电池储能项目中图表：大连液流电池储能项目中

4、电解液、电堆分处两层电解液、电堆分处两层资料来源：大连发布公众号 钒电池，即钒氧化还原液流电池（钒电池，即钒氧化还原液流电池（VRB），是一），是一种较为种较为先进、被广泛商用的基于金属钒元素的氧化还原液流电池。先进、被广泛商用的基于金属钒元素的氧化还原液流电池。液流电池是指由电堆（包含电极和离子交换膜）、电解液存储供给单元以及电池管理控制单元组成的电池类型，与其他电池最主要的区别在于电解液的储存方式。工作时，正负极电解液分别从正、负极电解液储罐通过循环泵进入电堆的正负极单元，然后再经管道分别回到正负极电解液储罐，完成循环。在电堆内，正负极电解液活性物质均在电极上进行电化学反应，反应过程中只有

5、价态变化而无相转化发生，正负极电解液通过离子交换膜隔开并交换电荷。请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明81.1 钒电池电能以化学能的方式存储在电解液中钒电池电能以化学能的方式存储在电解液中 钒电池电能以化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中，通过外接泵把电解液压入电池堆体内，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，采用质子交换膜作为电池组的隔膜。电解质溶液平行流过电极表面并发生电化学反应，通过双电极板收集和传导电流，从而使得储存在溶液中的化学能转换成电能。钒电池电解液包含溶解在硫酸中的4种不同氧化态钒离子，正极电解液含有钒()和钒()

6、氧化还原对，负极电解液含有钒()和钒()的氧化还原对。充电时，阳极VO2+向VO2+转换，阴极V2+向V3+转换；放电时，阳极VO2+向VO2+转换，阴极V3+向V2+转换。这个可逆的反应过程使钒电池顺利完成充电、放电和再充电。图表：钒电池充电（左）、放电（右）工作原理图表：钒电池充电（左）、放电（右）工作原理资料来源：钒氧化还原流电池技术综述，综合能源服务用钒电池储能 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明91.2 钒电池技术及商业化能力掌握在少数国家手中钒电池技术及商业化能力掌握在少数国家手中 钒电池技术最早于1984年由澳大利亚新南威尔士大学提出

7、并申请专利，经过三十多年发展，核心技术主要掌握在日本、中国、澳大利亚、加拿大等国家。日本是一个电力短缺的国家，并且有多年的集团化开发大型化学液流电池储能系统的经验。从1985年起,日本住友电工(SEI)与日本关西电力公司最早开始合作开发钒电池。之后，住友电工成为日本具备完整生产和组建钒电池系统全套技术的公司，技术成熟度居世界首位。北美主要以初创公司及小微企业为主，在美国能源部等支持下进行了全钒液流电池商业化推广。2021年，美国能源部宣布拨款419万美元资助Largo公司进行高效全钒液流电池生产工艺的开发。图表：钒电池技术及商业化能力发展历程图表：钒电池技术及商业化能力发展历程资料来源：钒电池

8、储能系统的发展现状及其应用前景，北极星电力网，国际储能网，钒电池大规模储能技术的亮点，国海证券研究所2020851984澳大利亚新南威尔士大学（UNSW）的Marria Kazacos提出钒电池概念，次年申请专利。日本住友电工与日本Kansai ElectricPower Plant 合作开发钒电池。住友电工200 kW4 h电站调峰用钒电池在鹿岛电厂建成,达650次循环,证明钒电池可以商业化。UNSW将专利权转授予澳大利亚Pinnacle矿业公司。住友电工250 kW、520 kWh钒电池在日本第一次投入商业运营。Vanteck公司收购Pinnac

9、le，后改名为VRB能源系统公司。VRB财务状况出现较大危机，并在2009年被北京普能收购，成立普能国际。美国能源部投入370万美元在俄亥俄安装1MW/8 MWh钒电池系统用于智能电网示范。美国能源部宣布拨款1790万美元资助四家美国公司进行长时储能液流电池生产技术的开发。请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明101.2 国内钒电池商业化能力以普能、融科为首国内钒电池商业化能力以普能、融科为首2020021995中国工程物理研究院电子工程研究所开始钒电池的研制。国内钒钢龙头企业攀枝花钢铁公司以深化资源利用为目

10、的,与中南大学合作介入了钒电池的研发。北京普能公司成立，并在2009年收购VRB能源系统公司，后成立普能国际。中科院大连化物和大连恒融新能源有限公司共同组建大连融科储能技术发展有限公司。融科储能与国电龙源合作建成当时全球最大规模的5MW/10 MWh全钒液流电池储能系统，成功并网投运。普能国际开发出第二代MW级250 kW钒液流电池储能产品。融科储能全钒液流电池储能装备产业化基地（一期）建成投运，实现年产300MW/年。普能国际开发出全新第三代MW级500 kW钒液流电池储能产品，启动100 MW级大型储能电站项目开发。图表：国内钒电池商业化能力以普能、融科为首图表：国内钒电池商业化能力以普能

11、、融科为首资料来源：钒电池储能系统的发展现状及其应用前景，普能公司官网、融科储能公司官网，国海证券研究所 国内的钒电池技术一方面源自于2009年北京普能公司北京普能公司收购VRB能源系统公司，拿到钒电池生产核心技术。目前，普能在全球12个国家和地区已安装投运项目70多个，累计安全稳定运行时间接近100万个小时，总容量接近70MWh，处于开发阶段的项目总容量达到3GWh。另一方面，上世纪中科院大连物化所开始研发钒电池技术，并于2008年与大连恒融新能源有限公司共同组建融科储能公司融科储能公司。公司已成为全球领先的全钒液流电池全产业链开发、完整自主知识产权及高端制造能力的服务商，相关钒电池产品已在

12、国内以及美、澳、德等海外地区实现广泛应用。此外，国内钒电池生产企业还包括武汉南瑞（国网英大子公司）武汉南瑞（国网英大子公司）、上海电气上海电气及伟力得伟力得等。请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明111.3 钒电池配置灵活，功率和容量具备加和性钒电池配置灵活，功率和容量具备加和性钒电池的关键驱动因素包括其灵活性，耐久性，安全性，环境友好性以及全生命周期成本优势。钒电池的关键驱动因素包括其灵活性，耐久性，安全性，环境友好性以及全生命周期成本优势。配置灵活性：配置灵活性：钒电池设计灵活，功率和容量独立设计。电池的输出功率由电堆大小决定，增加单电池数量和有

13、效面积，即可增加电堆功率；电池的容量大小由电解液的量决定，增加电解液的体积和浓度，即可增加电池容量；可根据各种应用场所和领域的负载大小进行功率和容量的调节。对于大型新能源发电厂而言，增加能量存储容量可以降低每千瓦时的均衡成本。系列规模模块功率 模块容量ReFlex小型柜式10 kW40 kWh循环寿命20年，16000次以上可组串模块数12-24模块尺寸875*1775*2060 mm模块质量2800 kg系列规模模块功率 模块容量TPower一体化预制舱式125 kW500 kWh循环寿命20年，16000次以上单元模块数4单元尺寸6.1*11.3*2.9 m单元质量152 t系列规模模块功

14、率 模块容量VPower容量可定制250 kW可定制循环寿命20年，16000次以上单元模块数2单元占地面积124 m2质量3.5 t/m2图表：钒电池配置灵活，厂商推出多种规模产品图表：钒电池配置灵活，厂商推出多种规模产品资料来源：融科储能公司官网，国海证券研究所 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明121.3 钒电池全生命周期成本更低钒电池全生命周期成本更低 电池寿命长：电池寿命长：钒电池循环次数可大于13000次，使用寿命可达20年以上。同时系统深充深放不会对电池性能造成影响，系统放电深度（DOD）90%。在快速、大电流密度下充放电，不会对电池

15、造成损伤。安全性高：安全性高：钒电池为水系体系，几乎不需要热管理，无爆炸起火等危险，备有防漏装置，避免发生电解液泄漏。环境友好：环境友好：钒电池正负电解液相互不直接接触，能无限次循环使用，且可回收利用，不会对环境造成污染；电堆材料中电极采用炭/石墨毡，双极板大多采用石墨或碳材料，报废后不会对环境造成污染；其他材料多为高分子材料，可回收利用。全生命周期成本低：全生命周期成本低：钒电池前期投入较大，材料成本占很大比重，因而单位投资成本高于锂电池，但其具有耐久性优势。以大连液流电池储能调峰电站国家示范项目为例，单位投资成本达4750元/kWh，电池使役时间可达20年，循环次数16000次以上，全生命

16、周期成本0.30元/kWh，具备成本优势。图表：钒电池全生命周期成本可达图表：钒电池全生命周期成本可达0.300.30元元/kWh/kWh资料来源：大连发布公众号，融科储能公司官网，莆田发改委官网，国海证券研究所项目投资金额（亿元）建设规模单位投资成本（元/kWh)循环次数（次）全生命周期成本（元/kWh)大连液流电池储能调峰电站国家示范项目38800MWh4750160000.30 莆田大型锂电池储能电站项目10500MWh200040000.50 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明131.3 钒电池更适用于大容量储能电池钒电池更适用于大容量储能

17、电池图表：钒电池更适用于大容量储能电池图表：钒电池更适用于大容量储能电池资料来源：新能源分布式发电系统储能电池综述，CNESA，国海证券研究所性能指标铅酸电池钠硫电池锂电池钒电池工作温度/-540比能量/(Wh/kg)40801240比功率/(W/kg)01500120150效率/%7278909585循环寿命/次515年，50010001220年，年，2000100001520年，10000每月自放电率/%25211响应时间msmsmsms放电速率/C1355103充电速率/C0.410.2511单

18、位投资成本/(元/kWh)800240025003900安全性技术相对成熟，工作安全陶瓷隔膜比较脆，容易引起火灾或爆炸等事故过充、内部短路温升严重导致起火爆炸比较安全，即使交换膜损坏，电解液可以恢复环保指标毒性物质无无毒性物质应用类型（功率、能量）功率应用功率应用，能量应用功率应用能量应用，兼顾功率应用应用等级（功率、时间）几MW几百MW；放电时间几min几h几kW几百MW；放电时间几s十几h几kW几百MW；放电时间几s几h几kW几百MW；放电时间几s几h可以更长制造商国内外主要电池制造商日本NGK等国内外主要电池制造商三友电工，普能，融科等 请务必阅读报告附注中的风险提

19、示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明141.4 国家政策大力支持储能钒电池进一步发展国家政策大力支持储能钒电池进一步发展 钒电池由于其安全性能突出以及循环寿命长，有望在储能领域发展为锂电池的“继任者”，近年来，面向储能领域的国家级政策频出，大力支持储能钒电池进一步发展。图表：国家政策大力支持储能钒电池进一步发展图表：国家政策大力支持储能钒电池进一步发展资料来源：政府部门官网，国海证券研究所时间部门政策要点2017.08国家发改委能源技术创新“十三五”规划全钒液流电池储能产业化技术列入应用推广。2019.06国家发改委，科技部，工信部，能源局贯彻落实2019-2020年行动计划推

20、进储能设施建设及与与分布式发电、集中式新能源发电联合应用。2021.07国家发改委，能源局关于加快推动新型储能发展的指导意见统筹开展储能专项规划，大力推进电源侧储能项目建设，积极推动电网侧储能合理化布局，积极支持用户侧储能多元化发展。2022.01国家发改委，能源局“十四五”新型储能发展实施方案明确发展目标：到2025年，新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段，其中电化学储能技术性能进一步提升，系统成本降低30%以上。要求加大关键技术装备研发力度，推动包括钒电池在内的多元化技术开发。2022.05国家发改委，能源局关于进一步推动新型储能参与电力市场和调度运用的通知建立完善适应储能参与的市场机制

21、，鼓励新型储能自主选择参与电力市场，发挥储能技术优势，提升储能总体利用水平，保障储能合理收益，促进行业健康发展。2022.06国家能源局防止电力生产事故的二十五项重点要求（2022年版）（征求意见稿）明确了中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池，不宜选用梯次利用动力电池的要求。请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明151.4 钒电池国内项目开始涌现钒电池国内项目开始涌现图表：钒电池国内项目开始涌现（已投运）图表：钒电池国内项目开始涌现（已投运）资料来源：相关公司官网，索比光伏网，北极星储能网，国海证券研究所投运时间投运时间项目项目公司公司功率

22、功率容量容量类型类型2011国家能源大型风电并网系统研发（实验）中心储能项目普能国际500 kW1 MWh可再生能源平滑与接入2012四川攀枝花光伏发电加油站储能项目普能国际20 kW50 kWh峰荷与能源管理2013国电龙源卧牛石风电场储能项目融科储能5 MW10 MWh风电场储能2019南瑞继保厂区微电网储能项目（Tpower）融科储能125 kW500 kWh工业区微电网储能2019南瑞继保厂区微电网储能项目（ReFlex）融科储能80 kW320 kMh工业区微电网储能2019国顺乐甲网源友好风电场储能项目融科储能10 MW40 MWh风电场储能2019湖北枣阳10MW光储用项目一期普

23、能国际3 MW12 MWh峰荷与能源管理2020新疆阿瓦提全钒液流储能电站项目伟力得7.5 MW22.5 MWh光伏储能2020河北承德首个钒储能示范项目河钢承钢5 kW20 kWh光伏储能2021国电投驼山网源友好风电场储能项目融科储能10 MW40 MWh平滑输出，跟踪计划发电，黑启动，参与电力系统安全稳定控制等2021大唐国际镇海网源友好风场储能项目融科储能10 MW40 MWh平滑输出，跟踪计划发电，黑启动，参与电力系统安全稳定控制等2021华电滕州新能源热电有限公司项目融科储能1 MW2 MWh电网调峰，调频和新能源消纳2021汕头智慧能源示范项目上海电气1 MW1 MWh风能储能，

24、光伏储能2022国家光伏、储能实验实证平台（大庆基地）项目普能国际125 kW500 kWh光伏储能2022大连液流电池储能调峰电站国家示范项目融科储能100 MW400 MWh电网调峰，黑启动，备用电源等 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明161.4 钒电池国内项目开始涌现钒电池国内项目开始涌现续表续表：钒电池国内项目开始涌现（待投运）：钒电池国内项目开始涌现（待投运）资料来源：相关公司官网，相关公司公告，阳光工匠光伏网，北极星储能网，河北项目网，国海证券研究所启动时间启动时间项目项目公司公司功率功率容量容量类型类型2020河北石家庄赵县储能电站

25、项目中新能源300MW800MWh新能源储能，预计2023年投产2021襄阳光储一体电站项目一期普能国际40MW-光伏储能2021国家电投湖北全钒液流电池储能电站项目普能国际100MW500MWh投资额43.2亿元，风电光伏储能2021河北承德森吉图全钒液流电池风储示范项目丰宁建投3MW12MWh风能储能，投资9.7亿元，2023年投产2021国电盐城射阳港全钒液流储能电站江苏电力20MW100MWh已完成选址工作2021河北承德全钒液流储能光热发电示范项目河钢承钢2MW16MWh光伏储能，风能储能2021中广核全钒液流集中式储能电站中广核100MW200MWh总投资达10亿元，拟打造建设“集

26、中式储能电站”2022大唐中宁共享储能电站项目伟力得100MW400MWh该项目由100MW/400MWh全钒液流电池和100MW/400MWh压缩空气储能装置组成2022寰泰储能全钒液流储能全产业链项目寰泰储能110MW550MWh项目总投资约100亿元，包括新建10MW/50MWh、100MW/500MWh全钒液流储能电站项目2022上海电气盐城立凯储能电站项目上海电气-300MWh项目总投资5亿元已签约甘肃张掖全钒液流储能及光伏项目中核钛白，伟力得200MW800MWh集中式共享储能电站 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明171.5 新型储能

27、市场空间规模广大新型储能市场空间规模广大 据CNESA统计，截至2021年底，中国已投运电力储能项目累计装机规模46.1GW，占全球市场总规模的22%。其中，抽水蓄能的累计装机规模为39.8GW，占比为86.3%，较去年同期下降3个百分点；市场增量主要来自新型储能，累计装机规模达到5.73GW，同比增长75%，占比达12.5%。随着电力市场的逐渐完善，储能供应链配套，新型储能凭借建设周期短、环境影响小、选址要求低等优势，在市场中将呈现稳步、快速增长的趋势。据CNESA预测，保守场景下新型储能累计装机规模在2022-2026年的年均复合增长率为53.3%，2026年将达到48.5GW；理想场景下

28、，在2022-2026年的年均复合增长率有望达到69.2%，预计2026年累计规模将达到79.5GW。图表：中国电力储能市场结构（图表：中国电力储能市场结构（20212021年）年）资料来源：CNESA，国海证券研究所图表：中国新型储能市场累计装机规模图表：中国新型储能市场累计装机规模资料来源：CNESA，国海证券研究所 新型储能市场 累计装机规模 新型储能市场理 累计装机规模 水 能 新型储能 融 储 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明181.5 2026年钒电池新增装机量有望达年钒电池新增装机量有望达4.93GW 基于中性考虑，我们预计未来新型

29、储能累计装机规模将介于CNESA保守与理想场景之间，至2026年累计装机规模约为63.98GW（取保守与理想预测的均值）。同时，考虑未来随着产业链成熟化发展、以及伴随规模效应降本等多种因素影响下，钒液流电池累计装机规模将快速增长，渗透率也将逐步提升，预计到2026年将达16%。在这样的基础上，我们测算出到2026年钒液流电池新增装机规模将达4.93GW，累计装机规模将达到10.24GW。图表：钒液流电池渗透率变化图表：钒液流电池渗透率变化资料来源：CNESA，EVTANK，华经产业网，国海证券研究所测算图表：钒液流电池累计装机规模（图表：钒液流电池累计装机规模（GW)GW)资料来源：CNESA

30、，EVTANK，华经产业网，国海证券研究所 钒液流电池新 装机规模 钒液流电池累计装机规模 年份新型储能累计装机规模(GW)钒电池累计装机规模在新型储能占比(%)钒电池累计装机规模(GW)钒电池新增装机规模(GW)20203.28 3.0%0.10 0.08 20215.73 4.0%0.23 0.13 2022E9.24 6.0%0.55 0.32 2023E14.93 8.5%1.27 0.72 2024E24.20 11.0%2.66 1.39 2025E39.30 13.5%5.31 2.64 2026E63.98 16.0%10.24 4.93 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声

31、明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明191.6 钒电池由电堆、电解液、循环泵及其他结构性组件构成钒电池由电堆、电解液、循环泵及其他结构性组件构成四氟乙烯三氧化硫碳酸钠碳毡石墨毡钒钛磁铁矿石煤钒矿全氟磺酸膜（离子交换膜）电极电堆五氧化二钒硫酸电解液循环泵，密封，其他全钒液流电池图表图表：钒电池产业链：钒电池产业链资料来源：全钒液流电池电极研究进展，钒液流电池电解液研究综述，氢云链微信公众号，国海证券研究所 全钒液流电池主要由电堆、电解液、及循环泵等其他结构性部件构成，其中电堆主要包括离子交换膜、电极、双极板、垫片、集流板等。请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险

32、提示和免责声明201.6 离子交换膜和电极是钒电池性能、成本优化的关键离子交换膜和电极是钒电池性能、成本优化的关键 电堆是钒电池的主体部分，在钒电池成本中占比电堆是钒电池的主体部分，在钒电池成本中占比35%，其核心在于离子交换膜、电极和双极板。离子交换膜用于阻隔正负极电解液，选择性通过符合条件的粒子，既使得电路形成闭合，又阻碍了电解液间不同价态钒离子因交叉污染引起的自放电现象；电极是电化学反应发生的场所；双极板表面刻印有流道从而降低系统内电解液流动的压力损失，降低泵功。电解液是钒电池材料成本的主要来源，占比电解液是钒电池材料成本的主要来源，占比35%，工业领域多使用硫酸和V2O5作为钒电解液的

33、原料，其技术路线是一种是基于电化学溶解的方式，在电解池的阴极将V2O5粉末溶于一定浓度的硫酸，电解池阳极电解液仅使用于阴极等浓度的硫酸，最终可得到四种不同价态的钒离子硫酸溶液。产业链的技术层面上产业链的技术层面上，未来的发展趋势为通过改进电极、离子交换膜等设计来实现能量转化率的提升。据IRENA预测，全钒液流电池的能量转化效率预计将从2016年的60%-85%提高到2030年的67%-95%。图表：钒电池成本结构图表：钒电池成本结构资料来源：华经产业网，国海证券研究所电解液 电堆 系统 其 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明21目录目录钒电池进入快

34、速发展期储能打开钒需求增长新空间储能打开钒需求增长新空间质子交换膜迎来新应用碳毡电极带动碳纤维需求增长建议关注标的 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明222.储能打开钒需求增长新空间储能打开钒需求增长新空间 2.1 国内钒电解液产能较为集中，钒资源企业积极布局国内钒电解液产能较为集中，钒资源企业积极布局电解液是钒电池的重要组分，国内产能较为集中，据不完全统计，国内目前钒电池电解液产能约7.5万立方米，其中大连博融新材料约6.6万立方米。同时钒资源企业积极入局，中核钛白与伟力得拟合作新建30万立方米/年电解液项目，同时河钢股份、攀钢钒钛也积极进行电解

35、液产能布局。2.2 国内钒储量丰富，钢铁冶金加工得到的钒渣为主要来源国内钒储量丰富，钢铁冶金加工得到的钒渣为主要来源据USGS测算，2021年全球钒矿石已探明可供开采的储量为2400万吨，中国储量为950万吨，占比分别为39.6%，位居世界第一。目前，国内约0.3%的钒产量直接来自于钒钛磁铁矿；约87%的钒来自于钒钛磁铁矿经钢铁冶金加工得到的钒渣；约12.7%的钒由二次回收的含钒副产品及含钒石煤生产。2.3 攀钢钒钛是国内钒产品龙头，龙佰等企业积极布局攀钢钒钛是国内钒产品龙头，龙佰等企业积极布局截至2021年，国内五氧化二钒产能达17.14万吨，其中攀钢钒钛产能达4万吨，位居全国第一。同时，龙

36、佰等企业积极布局，其中龙佰拟投资25亿元建设年产3万吨五氧化二钒创新示范工程。2.4 钢铁行业是钒主要下游应用，钒电池将打开成长新空间钢铁行业是钒主要下游应用，钒电池将打开成长新空间国内钒需求量2021年约13.5万吨（按五氧化二钒计），其中95%以上的钒产品应用在钢铁领域，约3%应用在钛合金及化工行业，其余约2%应用在钒储能和其他领域。随着钒电池快速发展，预计2026年钒电池对五氧化二钒的需求量将达4.4万吨，打开钒需求增长新空间，这也将带动钒产品中长期呈现供需趋紧态势。请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明232.1 电解液是钒电池重要组分电解液是

37、钒电池重要组分 电解液是钒电池的重要组分，占钒电池成本比例约40%。钒电池正极电解液由含有V5+和V4+离子的硫酸溶液组成，在溶液中的存在形式为VO2+和VO2+，负极电解液是由含有V2+和V3+离子的硫酸溶液组成。由于V2O5溶解度小，不能直接由V2O5粉末溶解到酸性溶液中制备电解液。出于经济性考虑，工业上常采用电化学溶解法或化学还原法助溶得到高浓度钒离子溶液。前者先将少量V2O5粉末溶于硫酸，通过外加电源和持续投料，最后在电解池阴极得到等浓度的V（）和V（）溶液，可直接用于钒电池充放电循环。后者是将V2O5粉末混合于硫酸后，再加入草酸或水合肼等还原剂，得到V（）溶液，单一价态溶液最后再通过

38、电解获得不同价态的钒电池用电解液。图表：钒电池电解液 备工艺图表：钒电池电解液 备工艺资料来源：钒氧化还原流电池技术综述，国海证券研究所电化学溶解法V2O5H2SO4VO2+V3+电解助溶V2O5+8H+3e-V3+VO2+4H2OV2O5H2SO4还原剂VO2+多价态电解液还原助溶电解化学还原法V2O5+4H+H2C2O4 2VO2+3H2O+2CO2 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明242.1 国内电解液产能较为集中，钒资源企业积极布局国内电解液产能较为集中，钒资源企业积极布局 国内电解液产能较为集中，据我们不完全统计，国内目前钒电池电解液产

39、能约7.5万立方米，主要的生产企业为大连博融新材料，产能约6.7万立方米，同时湖南汇锋新材料有0.5万立方米产能，河钢股份有0.1万立方米产能、四川星明能源科技有0.2万立方米产能。随着钒电池装机量的增加，国内其他厂商也开始积极布局钒电池电解液的生产项目，其中以钒资源企业为主。中核钛白与伟力得拟合作新建30万立方米/年电解液项目，同时寰泰储能、江西银汇新能源、河钢股份、广西联储新材料、攀钢钒钛与大连融科均有钒电池电解液的产能布局。图表：国内电解液现有产能较为集中图表：国内电解液现有产能较为集中资料来源：环评报告，相关公司公告，相关公司官网，铁合金在线网，国海证券研究所图表：钒资源企业积极布局电

40、解液图表：钒资源企业积极布局电解液资料来源：环评报告，相关公司公告，北极星储能网，国海证券研究所公司产能（万立方米）大连博融新材料约6.7（1GW）湖南汇锋高新能源0.5四川星明能源科技0.2河钢股份0.1总计7.5公司产能（万立方米）中核钛白-伟力得30寰泰储能9江西银汇新能源6.6河钢股份5广西联储新材料0.6攀钢钒钛-大连融科0.2总计51.4 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明25图表：自然界中的钒矿石图表：自然界中的钒矿石资料来源：矿材网图表：不同钒矿石的区别图表：不同钒矿石的区别资料来源：矿材网，国海证券研究所2.2 电解液上游原料主要

41、为钒电解液上游原料主要为钒 电解液上游原料主要为钒，自然界中钒很难以单体形式存在，主要以钒矿的形式存在，钒矿是含有钒的矿物，包括钒钛磁铁矿、含钒石煤、钾钒铀矿和石油伴生矿钒钛磁铁矿、含钒石煤、钾钒铀矿和石油伴生矿等。我国钒矿资源主要是钒钛磁铁矿和含钒石煤。矿物类型主要成分主要特征主要产地钒钛磁铁矿FeOV2O3尖晶石形态四川攀枝花、河北承德、南非含钒石煤V2O5呈黑色，具有半亮光泽湖南、湖北、广西钾钒铀矿K2O2UO3V2O5浅黄色或浅绿黄色矿石美国石油伴生矿较为复杂寄生在石油中中美洲国家 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明262.2 钒矿石主要来

42、自钒钛磁铁矿经钢铁冶金加工得到的钒渣钒矿石主要来自钒钛磁铁矿经钢铁冶金加工得到的钒渣 据统计，2020 年全球约13.8%的钒产量直接来自于钒钛磁铁矿；约74.8%的钒来自于钒钛磁铁矿经钢铁冶金加工得到的钒渣；约11.4%的钒由二次回收的含钒副产品（含钒燃油灰渣、废化学催化剂等）及含钒石煤生产。2020 年国内约0.3%的钒产量直接来自于钒钛磁铁矿；约87%的钒来自于钒钛磁铁矿经钢铁冶金加工得到的钒渣；约12.7%的钒由二次回收的含钒副产品（含钒燃油灰渣、废化学催化剂等）及含钒石煤生产。图表：全球钒矿石生产方式分布（图表：全球钒矿石生产方式分布（20202020年）年）资料来源：2020年全球

43、钒工业发展报告，国海证券研究所图表：国内钒矿石生产方式分布（图表：国内钒矿石生产方式分布（20202020年）年）资料来源：2020年全球钒工业发展报告，国海证券研究所 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明272.2 我国钒矿石储量和产量位居全球第一我国钒矿石储量和产量位居全球第一 据USGS测算，2021年全球钒矿石已探明可供开采的储量为年全球钒矿石已探明可供开采的储量为2400万吨，万吨，全球四分之三的钒矿石资源主要集中在中国、俄罗斯与南非中国、俄罗斯与南非，已探明可开采的储量分别为950、500和和350万吨万吨，占比分别为39.6%、20.8

44、%和14.6%。同时2021年全球钒矿石产量为年全球钒矿石产量为11万吨，中国产量为万吨，中国产量为7.3万吨，占比万吨，占比66.4%，位居世界第一，位居世界第一。据USUG数据，2016年中国的钒矿石储量从2015年的510万吨增加到了900万吨，因此2016-2019年的钒矿石静态开采年限均位于180年以上，近年来随着产量增加，静态开采年限逐渐降低，2021年为年为130.14年年。图表：全球钒矿石产量分布（图表：全球钒矿石产量分布（20212021年）年）资料来源：USGS 2022，国海证券研究所图表：全球钒矿石储量分布图表：全球钒矿石储量分布(2021(2021年年)资料来源：US

45、GS 2022，国海证券研究所图表：全球钒矿石储量分布图表：全球钒矿石储量分布(2021(2021年年)资料来源：Wind，USGS 2022，国海证券研究所 中国 其 国 大利 中国 其 国内钒矿石产量（）全球钒矿石产量（）国内 开 年（年）全球 开 年（年）请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明28图表：国内企业钒矿石相关产能分布图表：国内企业钒矿石相关产能分布(2021(2021年年)资料来源：河钢股份公司公告，百川盈孚，2020 年全球钒工业发展报告，国海证券研究所2.3 攀钢钒钛是国内钒产品龙头攀钢钒钛是国内钒产品龙头 国内企业的钒产品原料主

46、要为副产炼钢的钒渣，产能规模较大的企业主要有攀钢钒钛、河钢集团承钢公司、北京建龙重工、成渝钒钛以及四川德胜集团等，其中攀钢钒钛的产能为攀钢钒钛的产能为4万吨万吨/年年，位居全国第一。地区名称产能(折V2O5)/万吨原料西南攀钢钒钛4.00钒渣华北河钢股份2.20钒渣西南成渝钒钛2.00钒渣华北、东北北京建龙集团1.92钒渣西南四川德胜钒钛1.00钒渣西南达钢集团0.72钒渣西北五洲矿业0.50石煤（碳质页岩）华中玉典钒业0.42东北虹京实业0.40中国其他厂商3.98钒渣、废催化剂、富钒磷铁、石煤总计17.14 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明2

47、9图表：国内五氧化二钒在建产能图表：国内五氧化二钒在建产能资料来源：龙佰集团公司公告，相关公司官网，北极星电力网，国海证券研究所2.3 龙佰等企业积极布局钒产品新产能龙佰等企业积极布局钒产品新产能 龙佰集团于龙佰集团于2022年年7月发布公告拟投资月发布公告拟投资25亿元建设年产亿元建设年产3万吨五氧化二钒创新示范工程万吨五氧化二钒创新示范工程，项目分期实施，一期建设年产1.5万吨98%V2O5和360万吨铁精矿碱性球团；二期建设年产1.5万吨V2O5和360万吨铁精矿碱性球团，最终达到年产3.0万吨98%V2O5和720万吨铁精矿碱性球团，建设周期31个月。陕西秦枫科技于2022年2月在陕西

48、商南县举行年产年产1.1万吨五氧化二钒项目万吨五氧化二钒项目开工仪式，该项目拟投资8.9亿元。湖北工建集团于2021年4月在湖北宜都签约钒电材料生产及钒电池项目，总投资10亿元，一期建设年产一期建设年产3000吨吨五氧化二钒生产线五氧化二钒生产线，二期建设年产6GWh钒电池生产线。地区名称产能(折V2O5)/万吨投资额预计投产时间四川攀枝花龙佰集团325 亿元2024-2025陕西商南秦枫科技1.18.9 亿元2024-2025湖北宜都湖北工建集团0.310 亿元总计4.4 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明302.4 钒下游应用领域广泛钒下游应用

49、领域广泛钢铁行业细化钢组织和精粒，降低过热敏感性；提高韧性、强度和服役性能；增加淬火钢的回火稳定性钒硅钙、钒硅铁、钒锰铁、氮化钒铁、钒钛硅、钒铝合金、钒碳与钒氮合金航空工业钒、铝元素改良钛合金，使其具有良好的延展性、很好的强度、耐腐蚀、轻盈等优点发动机、太空舱骨架、火箭发动机外壳蒸汽锅轮机叶片化工催化化工及相关行业中，钒基催化剂是非常重要的化催化剂，其催化机理是基于钒的配位作用钒系催化剂用于聚合、烷基化、氨化反应、氧化脱氢反应及醋酸生产等方面钒电池钒系正极材料比容量高，制备成锂电池可实现存放电，且价格相对低廉钒电池(全钒氧化还原液流电池)医疗钒可以促进糖的代谢，促进血红细胞生长，具有良好的类胰

50、岛素作用连麦氧钒胶囊图表：钒的下游应用领域图表：钒的下游应用领域资料来源：钒的应用研究综述，国海证券研究所 在现代工业中，钒铁和金属钒主要应用于钢铁冶金和航空航天行业；含钒化合物应用于化工和电池行业；钒元素作为材料添加剂，可用于硬质合金、磁性、超导及核反应堆材料等；钒的氧化物及其化合物充当着色剂可有效应用在玻璃和陶瓷工业；最后，作为新型领域，钒还用于生产钒电池、稀土钒、钒纳米和钒薄膜材料等高科技材料。请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明312.4 钢铁行业是钒主要下游应用钢铁行业是钒主要下游应用 据国际钒技术委员会统计，全球钒需求量2021年约12.

51、04万吨，大约90%的钒以钒合金的形式消费于钢铁行业中，大约5%以钒铝中间合金的形式用于钛合金，其余大约5%应用于化工及其他行业。国内95%以上的钒产品应用在钢铁领域，约3%应用在钛合金及化工行业，其余约2%应用在钒储能和其他领域。图表：钒的全球下游消费结构（图表：钒的全球下游消费结构（20212021年）年）资料来源：攀钢钒钛公司公告，国海证券研究所图表：钒的国内下游消费结构（图表：钒的国内下游消费结构（20212021年）年）资料来源：攀钢钒钛公司公告，国海证券研究所 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明322.4 钒电池对钒的需求将快速提升钒电

52、池对钒的需求将快速提升 我们按照1kwh钒电池电解液预计将消耗9千克五氧化二钒测算，2021年国内钒液流电池新增装机规模约为0.13GW，消耗的五氧化二钒约有0.12万吨。根据前文对钒电池的规模预测，预计2026年钒电池新增装机量将达到4.93GW，消耗的五氧化二钒将达到4.44万吨。图表：钒电池对钒的需求图表：钒电池对钒的需求资料来源：CNESA，EVTANK，华经产业网，国海证券研究所年份202020212022E2023E2024E2025E2026E钒液流电池新增装机规模(GW)0.080.130.320.721.392.644.93五氧化二钒单耗(万吨/GW)0.90.90.90.9

53、0.90.90.9五氧化二钒消耗量（万吨）0.070.120.290.641.252.384.44 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明332.4 钒电池快速发展将带动钒产品供需趋紧钒电池快速发展将带动钒产品供需趋紧图表：国内五氧化二钒供需平衡表图表：国内五氧化二钒供需平衡表资料来源：百川资讯，攀钢钒钛公司公告，四川钒钛钢铁产业协会，国海证券研究所测算 以V2O5计，2021年国内产能达17.14万吨，产量13.6万吨，表观消费量13.5万吨。随着钒电池的快速推广，预计2025年国内表观消费量将达17.4万吨，产能利用率将逐步提升，呈现供需趋紧态势。

54、2020 2021 2022E2023E2024E2025E名义产能（万吨）17.14 17.14 17.14 17.14 18.64 21.24 产能利用率74%79%83%87%86%83%产量（万吨)12.60 13.60 14.16 14.93 16.05 17.68 进口量（万吨）0.92 0.26 0.27 0.28 0.30 0.28 出口量（万吨）0.45 0.38 0.39 0.41 0.50 0.52 表观消费量（万吨）13.07 13.48 14.04 14.80 15.85 17.44 表观消费量增速（%）3.14%4.18%5.42%7.05%10.02%请务必阅读报

55、告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明34目录目录钒电池进入快速发展期储能打开钒需求增长新空间质子交换膜迎来新应用质子交换膜迎来新应用碳毡电极带动碳纤维需求增长建议关注标的 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明353.质子交换膜迎来新应用质子交换膜迎来新应用 3.1全氟磺酸质子交换膜为目前钒电主流全氟磺酸质子交换膜为目前钒电主流离子交换膜是钒电池中的重要结构部件，其可以分隔阴阳极电解液，选择性地通过符合条件的粒子。目前商业领域广泛采用的是全氟磺酸质子交换膜，由于其主链的碳氟结构，使得膜具有优异的化学稳定性、水稳定性和较高

56、的机械稳定性，同时有较高的质子导电能力。钒电池也是质子交换膜除PEM电解槽和燃料电池外，又一应用领域。3.2 国外企业占据主导地位，东岳等国内企业积极突破国外企业占据主导地位，东岳等国内企业积极突破质子交换膜由于制备工艺复杂，长期被杜邦、戈尔、旭硝子等美国和日本少数厂家垄断。目前，以东岳、科润为代表的国内企业也致力于质子交换膜的国产化，东岳50万平米质子交换膜已于2020年投产。同时，融科为代表的钒电池厂商也在钒电池用离子交换膜领域持续投入研究，同时在质子交换膜改性上也加大研发，有望成功自主研发可大量工业生产的钒电池用离子交换膜。3.3 钒电池用质子交换膜市场有望达钒电池用质子交换膜市场有望达

57、63亿元亿元每生产1MW的钒电池所需要消耗的离子交换膜约为830 m2，随着钒电池在储能领域的快速发展，预计2026年钒液流电池新增装机规模将达4.93GW，消耗的质子交换膜将达到409.33万平方米,对应市场规模可达63亿元。请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明363.1 离子交换膜是钒电池关键构件离子交换膜是钒电池关键构件 离子交换膜是钒液流电池中的重要结构部件，其可以分隔阴阳极电解液，选择性地通过符合条件的粒子，既使得电路形成闭合，又阻碍了电解液间不同价态钒离子因交叉污染引起的自放电现象。钒氧化还原流电池的膜应该具有以下特性：对钒离子和水分子的

58、渗透率要低，降低自放电倾向；对质子或选择性阴离子（硫酸根离子）有高的传输能力，减小膜的电阻，降低因膜内阻造成的效率损失；优良的循环稳定性和化学稳定性；较低的制造成本。图表：钒电池离子膜主要性能要求图表：钒电池离子膜主要性能要求资料来源：钒氧化还原流电池技术综述，国海证券研究所关键指标性能要求钒离子渗透率对钒离子和水分子的渗透率要低，降低自放电倾向选择性离子传输能力对质子或选择性阴离子（硫酸根离子）有高的传输能力，减小膜的电阻，降低因膜内阻造成的效率损失，提高电池效率化学稳定性优良的循环稳定性和化学稳定性，使得薄膜在酸性条件下的寿命长制造成本较低的制造成本，有利于隔膜和钒电池的广泛应用 请务必阅

59、读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明373.1 离子交换膜是钒电池关键构件离子交换膜是钒电池关键构件根据附着于膜上离子官能团的带电情况，离子交换膜可以分为阳离子交换膜、阴离子交换膜以及两性离子交换膜。根据附着于膜上离子官能团的带电情况，离子交换膜可以分为阳离子交换膜、阴离子交换膜以及两性离子交换膜。目前钒液流电池大都选用阳离子交换膜目前钒液流电池大都选用阳离子交换膜，阳离子交换膜中起离子传输作用的是带负电的基团（磺酸基-SO3H，羧基-COOH，酚羟基-OH等），阳离子交换膜具有良好的化学稳定性和质子传输能力，但离子选择性较差，钒离子在膜中的通量较高。阴离子

60、交换膜阴离子交换膜中起离子传输作用的是带正电的基团（如：季胺基-NRH3等能解离出氢氧根离子的基团），阴离子交换膜允许阴离子（如：硫酸根离子）作为电荷载体形成闭合回路，有效地抑制钒离子的扩散，但电导率较低，内阻较大。两性离子交换膜两性离子交换膜拥有两种类型的官能团，带正电的官能团能阻挡钒离子传输，从而抑制钒离子的交叉污染，而带负电的官能团可以保证较高的质子传导率，增强膜的导电性。然而，离子传输能力与离子选择性具有矛盾性，很难兼顾，导致两性离子交换膜两种官能团的配比多样，膜制造工艺复杂，成本较高。图表：离子交换膜比较图表：离子交换膜比较资料来源：钒氧化还原流电池技术综述，国海证券研究所隔膜类型优

61、点缺点代表膜材质阳离子交换膜良好的化学稳定性、质子传输能力强离子选择性较差全氟磺酸膜阴离子交换膜离子选择性强，防止钒离子的交叉污染电导率较低，内阻大季铵盐功能化膜两性离子交换膜具备阳离子、阴离子交换膜的优点，离子传输能力和离子选择性方面较好膜制造工艺复杂，成本较高磺化聚酰亚胺膜 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明383.1 钒电池的商用隔膜主要为全氟磺酸膜钒电池的商用隔膜主要为全氟磺酸膜目前商业领域广泛采用的是以美国杜邦公司生产的目前商业领域广泛采用的是以美国杜邦公司生产的Nafion膜为代表的全氟磺酸膜，是一种质子交换膜。膜为代表的全氟磺酸膜，是

62、一种质子交换膜。全氟磺酸膜主链主要是由高度疏水的碳氟骨架构成，而亲水磺酸基则分布在侧链上高度疏水的碳氟骨架构成，而亲水磺酸基则分布在侧链上，这些基团容易聚在一起形成若干富离子区域，这些富离子区域彼此相连形成有利于质子传递的通道，从而形成较高的质子导电能力。而由于主链的碳氟结构，使得膜具有优异的化学稳定性、水稳定性和较高的机械稳定性。然而全氟磺酸膜离子选择性一般，钒离子在膜中的通量较高，会导致阴阳极电解液交叉污染，电池的库伦效率还有较大提升空间。为此也可以对全氟磺酸膜进行适当改性，以提高其离子选择性。目前主要改性方式改性方式包括向全氟磺酸膜中加入无机物（SiO2、TiO2等）添加剂填充离子传输通

63、道、使用聚醚对膜表面进行修正、在膜表面涂敷磺化有机硅、与其他质子膜进行热压处理以及在膜孔中引入亲水纳米颗粒等方式，制成阳离子复合膜，从而降低因钒离子在膜中的传输造成的交叉污染。图表：钒电池的商用隔膜主要为全氟磺酸膜图表：钒电池的商用隔膜主要为全氟磺酸膜资料来源：燃料电池用质子交换膜产业分析 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明393.2 国外企业在质子交换膜市场仍占主导地位国外企业在质子交换膜市场仍占主导地位质子交换膜由于制备工艺复杂，长期被杜邦、戈尔、旭硝子等美国和日本少数厂家垄断。质子交换膜由于制备工艺复杂，长期被杜邦、戈尔、旭硝子等美国和日本少

64、数厂家垄断。杜邦是全球最早开发并销售质子交换膜的企业，早在1962年就开发出性能优良的全氟磺酸型质子交换膜，即Nafion系列产品，截至目前Nafion膜也是全球使用最广泛的。目前，国外品牌全氟磺酸膜价格相对较高，以Nafion117为例，价格在500-1000美元/平方米；Nafion212价格在300-400美元/平方米，高价膜也一定程度抑制钒电池的推广。以东岳、科润为代表的国内企业也致力于质子交换膜的国产化，目前主要集中在主流需求的全氟磺酸质子交换膜的生产以及技术攻关上。图表：市场上质子交换膜产品仍以国外品牌为主图表：市场上质子交换膜产品仍以国外品牌为主资料来源：最具潜力的电解水 氢技术

65、PEM，东岳未来氢能材料官网，国海证券研究所厂家膜型号厚度/m每摩尔磷酸盐基团的聚合物干重EW值/(gmol-1）特点杜邦NafionTM系列膜25-2501100-1200全氟型磺酸膜，市场占有率高，高湿度下导电率高，低温下电流密度大，质子传到电阻晓，化学稳定性强陶氏XUS-B204膜125800含氟侧链短，难合成，价格高戈尔GORE-SELECT复合膜基于膨体聚四氟乙烯的专有增强膜技术形成的改性全氟型磺酸膜，具有超薄、耐用、高功率密度的特性，适用燃料电池旭硝子Flemion系列膜50-1201000支链较长，性能接近Nafion膜旭化成Aciplex-S膜25-10001000-1200支

66、链较长，性能接近Nafion膜东岳集团DF988/DF2801 50-150800-1200短链全氟磺酸膜，适用于水电解制氢、燃料电池DMV85050内部存在增强材料复合，具有厚度薄、强度大、溶胀度低、尺寸稳定性高、耐久性好等特点，可广泛应用于全钒液流电池、铁铬液流电池等领域 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明403.2 东岳集团是国内领先质子交换膜生产商东岳集团是国内领先质子交换膜生产商东岳集团是国内目前最为领先的质子交换膜生产厂商，由于其自身具有比较完备的氟化工产业链，在质子膜研发和制造上具有优东岳集团是国内目前最为领先的质子交换膜生产厂商，由

67、于其自身具有比较完备的氟化工产业链，在质子膜研发和制造上具有优势，目前已具备规模化量产的能力。势，目前已具备规模化量产的能力。2020年11月，东岳150万平米质子交换膜生产线一期工程投产，一期产能主要包括一期工程投产，一期产能主要包括50万平米质子交换膜万平米质子交换膜，一期投产标志我国质子交换膜的技术和生产规模迈入全球领先行列，剩余100万平米质子膜将在三期建设。同时，国内另一大产商江苏科润江苏科润100万平米质子交换膜项目也已于2021年2月开工，预计于2023年分两期建设完毕。东岳东岳150万平米生产线和科润万平米生产线和科润100万平米项目，是目前国内质子交换膜规模化量产的主要运营和

68、在建项目，随着技术的不断突破，万平米项目，是目前国内质子交换膜规模化量产的主要运营和在建项目，随着技术的不断突破，国产质子交换膜实现进口替代，空间广大。国产质子交换膜实现进口替代，空间广大。图表：东岳质子交换膜发展历史图表：东岳质子交换膜发展历史资料来源：公司官网，Trendbank，国海证券研究所2012质子交换膜寿命达800h。公司DF260膜应用于奔驰-福特公司第一批量产燃料电池汽车。奔驰-福特公司合作进行量产氢燃料电池车的稳定性、适应性和经济性的科研公关。投资创建东岳未来氢能材料有 公司成功开发三种新样品，并进入批量化试生产阶段 AFCC签约联合开发协议。2001

69、72018150玩平米质子交换膜一期工程投产2020 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明413.2 东岳东岳DMW850膜性能仍有提升空间，价格具有较大优势膜性能仍有提升空间，价格具有较大优势 目前，东岳生产的液流电池膜主要为DMV850，其内部存在增强材料复合，具有阳离子单向通过特性的质子交换膜，具有厚度薄、强度大、溶胀度低、尺寸稳定性高、耐久性好等特点，可广泛应用于全钒液流电池、铁铬液流电池等领域。杜邦目前可用于储能领域的Nafion磺酸膜主要包括NR211、NR212、N115、N117，其中与东岳DMV850厚度相近的为NR212。从机械强

70、度来看，DMW850拉伸强度在20Mpa，NR212在32Mpa；DMW850断裂伸长率在200%，NR212在352%/343%，东岳DMW850在机械强度方面仍有提升空间。从含水量看，东岳DMW850为3%-5%，NR212为5%-8%，Nafion膜较高电导率预示其有较好的电导率。价格方面，目前东岳质子交换膜价格在1000-1500元/平方米，优势较为显著。图表：杜邦科慕图表：杜邦科慕NafionNafion膜主要性能指标膜主要性能指标资料来源：Nafion官网，国海证券研究所图表：东岳钒电池用图表：东岳钒电池用DMV850DMV850质子交换膜性能参数质子交换膜性能参数资料来源：东岳未

71、来氢能公司官网，国海证券研究所性能指标关键参数厚度（微米）502克重（克/平方米）1005拉伸强度（TD/MD，Mpa）20/20弹性模量（TD/MD，Mpa）300/300断裂伸长率（TD/MD，%）200/200含水量（%）32钒离子渗透率(10-7 cm2/min)15库伦效率（%）94能量效率（%）90电压效率（%）80性能指标Nafion 211关键参数Nafion 212关键参数厚度（微米）25.450.8克重（克/平方米）50100拉伸强度（TD/MD，Mpa）28/2332/32断裂伸长率（TD/MD，%）311/252352/343含水量（%）5353 请务必阅读报告附注中的

72、风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明423.2 融科为代表的钒电池厂商积极开展质子交换膜研发工作融科为代表的钒电池厂商积极开展质子交换膜研发工作 同时，钒电池厂商也积极布局质子交换膜，以融科储能为例，其与中科院大连化物所交流密切，在钒电池用离子交换膜领域持续投入研究，在各类可用于钒电池体系的离子交换膜制备方法上不断突破，同时在质子交换膜改性上也加大研发，有望成功自主研发可大量工业生产的钒电池用离子交换膜。图表：融科储能图表：融科储能在钒电池用离子交换膜领域持续投入研究在钒电池用离子交换膜领域持续投入研究资料来源：国家知识产权局，国海证券研究所申请日申请号专利名所属单位专利

73、内容2017.12.27CN201711444716.0一种全氟磺酸离子交换膜及其制备方法和应用融科储能全氟磺酸离子交换膜的制备2017.12.29CN201711473747.9一种非氟离子交换膜及其制备方法和应用融科储能非氟离子交换膜的制备2018.07.19CN201810797342.9一种等离子体改性离子膜的方法融科储能等离子体改性离子膜2018.08.02CN201810872023.X一种基于环糊精交联聚合物的阳离子交换膜及其制备方法和应用融科储能基于环糊精交联聚合物的阳离子交换膜及其制备方法2019.12.04CN201911226763.7强疏水性离子交换膜及其制备方法和应用

74、融科储能全氟磺酸膜的制备与表面改性2019.12.04CN201911227396.2阳离子交换膜及其制备方法和应用融科储能含双键的二茂铁化合物聚合，再进行交联磺化反应得到阳离子交换膜2019.12.04CN201911226764.1高离子交换容量的阳离子交换膜及其制备方法和应用融科储能含四苯乙烯基与噻咯结构的阳离子交换膜制备2021.01.18CN202110063171.9一种离子交换膜及其制备方法和应用融科储能非氟类型离子交换膜及其制备方法 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明433.3 钒电池用离子交换膜市场规模有望突破钒电池用离子交换膜市

75、场规模有望突破60亿元亿元 据伟力得环评报告，每生产1MW的钒电池所需要消耗的离子交换膜约为830 m2，据我们测算，2021年钒液流电池新增装机规模达到0.13GW，消耗的离子交换膜达10.8万平方米，预计2026年钒液流电池新增装机规模达到4.93GW，消耗的离子交换膜将达到409.33万平方米,市场规模可达62.60亿元。图表：钒电池用离子交换膜市场规模有望突破图表：钒电池用离子交换膜市场规模有望突破6 60 0亿元亿元资料来源：伟力得环评报告，wind，国家知识产权局，CNESA，EVTANK，华经产业网，国海证券研究所测算注：考虑随着钒电池的发展，质子交换膜生产规模扩大，测算中假设单

76、位价格将逐步减少202020212022E2023E2024E2025E2026E钒电池新增装机规模(GW)0.080.130.320.721.392.644.93单位膜消耗（平米/MW）830830830830830830830离子膜需求（万平米）6.6410.7926.9259.35115.57219.45409.33离子膜单价（美元/平米）350350324299277256236离子膜市场规模（亿美元）0.230.380.871.773.205.629.66离子膜市场规模（亿元）1.512.455.6511.5020.7436.4062.60 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请

77、务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明44目录目录钒电池进入快速发展期储能打开钒需求增长新空间质子交换膜迎来新应用碳毡电极带动碳纤维需求增长碳毡电极带动碳纤维需求增长建议关注标的 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明454.碳毡电极带动碳纤维需求增长碳毡电极带动碳纤维需求增长 4.1 碳毡碳毡/石墨毡成钒电池电极主流材料石墨毡成钒电池电极主流材料不同于传统锂电池电极的插层机理，全钒液流电池的电极本身并不直接参与反应，仅在电极表面为电化学反应提供反应活性位点，因此需要高化学稳定性、优越的电催化活性、高比表面积、和良好的导电性能。在众多材料中，以PAN基

78、碳纤维为原料加工而成的碳毡和石墨毡由于性能优异，成为当前主流的电极材料。4.2 较多中小厂商布局碳毡较多中小厂商布局碳毡/石墨毡，上游碳纤维国内企业实现突破石墨毡，上游碳纤维国内企业实现突破目前，国内碳毡/石墨毡主要是纳科新材料、甘肃富莱、吉林神舟等尚未上市中小厂商进行布局，这些企业从主流碳纤维厂采购碳纤维，并进一步深加工，制成碳毡/石墨毡销售给下游融科储能、上海电气等钒电池集成厂商。上游碳纤维方面，近年以中复神鹰、光威复材为代表的为代表的国内企业实现突破，市场占有率逐步提升，截至2021年，中复神鹰碳纤维产能达1.15万吨，占全球产能比例达5.56%；光威复材产能达0.51万吨，占比2.46

79、%。4.3 钒电池用碳毡市场将达钒电池用碳毡市场将达7.2亿元亿元每生产1MW的钒电池所需要消耗的碳毡约为1450m2，随着钒电池在储能领域的快速发展，预计2026年钒液流电池新增装机规模将达4.93GW，消耗的碳毡将达到715万平方米,市场规模可达7.2亿元，同时也将进一步带动上游碳纤维需求增长。请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明464.1 钒电池对电极性能有特殊要求钒电池对电极性能有特殊要求 不同于传统锂电池电极的插层机理（电解液离子在电极层状结构的材料晶格中的可逆插层和脱出），全钒液流电池的电极本身并不直接参与反应，仅在电极表面为电化学反应提

80、供反应活性位点。电化学反应发生时，这些活性位点有效降低了反应发生所需活化能，使电化学反应顺利进行。全钒液流电池的电极材料需要具备以下特点：电极材料具有良好的化学稳定性，耐酸耐氧化，以确保电极具有长的使用寿命；优越的电催化活性，可以提高电化学反应速度，即提高钒液流电池的倍率性能；高比表面积/有效电化学表面积，以保证电极与电解液充分接触，提高单位体积电解液电化学反应总量，即提高电解液利用率；良好的导电性能，可以降低电池内阻，减小充放电过程中的电化学极化。图表：钒电池对电极性能有特殊要求图表：钒电池对电极性能有特殊要求资料来源：全钒液流电池电极研究进展，国海证券研究所性能要求性能说明化学稳定性商业化

81、的电解液通常采用硫酸介质，硫酸的质量百分比浓度约30%左右，因此电解液腐蚀性较强，尤其是在电池充电过程中，正极电解液主要由五价的钒组分构成，其表现出极强的氧化性。电极需要耐酸耐氧化，以确保电极具有长的使用寿命电催化活性电极表面需要为电化学反应发生提供足够的活性位点，优越的电催化活性，可以提高电化学反应速度，提高钒液流电池的倍率性能比表面积电极单位体积的表面积越大，可以保证电极与电解液充分越接触，提高单位体积电解液电化学反应总量，即提高电解液利用率导电性电极本身具备良好的导电性能，可以降低电池内阻，减小充放电过程中的电化学极化 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提

82、示和免责声明474.1 碳纤维材料是钒电池的主流电极材料碳纤维材料是钒电池的主流电极材料 目前钒电池最主流的电极材料是碳毡（碳毡（CF）和石墨毡（）和石墨毡（GF）材料）材料。早期研究中曾尝试采用以金、铅、钛、钛基镀铂和钛基镀氧化铱等金属材料电极，但或易形成钝化膜，或价格昂贵，大规模推广难度较大。碳毡和石墨毡按来源可分为黏胶基、沥青基和聚丙烯腈（PAN）基。PAN基碳毡基碳毡为各向异性的三维结构，石墨微晶小，表面不饱和碳原子数目多，表面活性高，因而作为钒电池电极用时，可表现出更好的电化学性能。商业化制备方法是以专用的聚丙烯腈基原丝经过一系列热处理后，由有机合成纤维转化为碳含量在 90%以上的无

83、机碳纤维，并根据热处理温度及碳含量不同细分为碳毡或石墨毡。有研究表明，2000下制备的聚丙烯腈基石墨毡电极比低温度下制备的碳毡电极更具有电化学活性。图表：图表：PAN原丝按加工温度不同得到碳毡和石墨毡原丝按加工温度不同得到碳毡和石墨毡资料来源：富莱碳纤公司官网，国海证券研究所图表：图表：PAN基碳纤维更适合作为钒电池电极材料基碳纤维更适合作为钒电池电极材料资料来源：全钒液流电池电极研究进展，国海证券研究所参数粘胶基石墨毡PAN基石墨毡厚度（mm）3.0 2.5 孔隙直径（m）188.536.5188.513.0主孔隙体积/实测总孔隙体积(%)93.292.8比表面积(m2/g）0.329 0.

84、390 总孔隙的比表面积（m2/g）238.27266.86电阻率（m2）0.0230.004参数PAN基碳毡PAN基石墨毡导热系数（W/m.k）0.12-0.170.10-0.15碳含量（%）9099灰分（ppm）体积密度（g/cm3）0.11-0.160.10-0.15厚度（mm）210210生产温度（）10002000 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明484.2 较多中小厂商布局碳毡较多中小厂商布局碳毡/石墨毡石墨毡 碳毡和石墨毡均属碳纤维材料，该类材料具有质轻、高强度、高模量、导电、导热、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温、膨

85、胀系数小等一系列其他材料所不可替代的优良性能。目前，国内碳毡/石墨毡主要是纳科新材料、甘肃富莱、吉林神舟等尚未上市中小厂商进行布局，这些企业从主流碳纤维厂采购碳纤维，并进一步深加工，制成碳毡/石墨毡销售给下游融科储能、上海电气等钒电池集成厂商。图表：图表：纳科新材料国产石墨毡供货融科储能、上海电气纳科新材料国产石墨毡供货融科储能、上海电气资料来源：纳科新材料公司官网，国海证券研究所图表：图表：部分碳毡部分碳毡/石墨毡生产企业石墨毡生产企业资料来源：相关公司官网，国海证券研究所参数纳科液流电池电极用石墨毡厚度（mm）2.27.0含碳量（%）98.8灰分（%）0.3体密度（g/cm3）0.080.

86、10比表面（m2/g）2.34毡脱落率（g/克毡）23孔隙率（%）8595面电阻（M/cm2）0.1650.193内阻（M）15.326.7企业地区嘉兴纳科新材料浙江嘉兴甘肃富莱碳纤维科技甘肃定西甘肃郝氏碳纤维甘肃兰州吉林神舟碳纤维吉林江苏苏通碳纤维江苏南通江苏同康碳纤维江苏南通宜兴宜泰碳纤维织造江苏无锡沈阳宇恒碳纤维辽宁沈阳 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明494.2 国内碳纤维企业实现突破国内碳纤维企业实现突破 碳毡/石墨毡上游原料主要为碳纤维，目前其在碳纤维下游需求中占比较小，碳毡/石墨毡属于碳碳复材中的一类，目前碳碳复材占国内碳纤维需求比

87、例达11%，目前碳碳复材主要用于刹车盘市场、航天部件市场和光伏碳碳热场部件市场。碳纤维由于具有较高的技术壁垒，前期一直被日、美企业所垄断，近年以中复神鹰、光威复材为代表的为代表的国内企业实现突破，市场占有率逐步提升。截至2021年，中复神鹰碳纤维产能达1.15万吨，占全球产能比例达5.56%；光威复材产能达0.51万吨，占比2.46%。图表：图表：2021年全球碳纤维产能分布年全球碳纤维产能分布资料来源：赛奥碳纤维，国海证券研究所图表：图表：2021年中国碳纤维市场结构年中国碳纤维市场结构资料来源：赛奥碳纤维，国海证券研究所 电 体 2 模成型 压力容 碳碳复材 建 其他 日本东 尔泰克 吉林

88、化纤 氏 日本东邦（）三 西格 中复神 浙江 特 尔维 新创碳 江苏恒神 光 复材 其他 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明504.2 融科等钒电池厂商需对碳毡进行改性融科等钒电池厂商需对碳毡进行改性 商业化的石墨毡材料主要用于耐火、隔热材料，其表面结构以及厚度都不是依据钒电池电极材料特性加工生产的，因此在规格型号及性能方面并非完全满足钒电池的需求。如果直接将其用于全钒液流电池，由于电极表面的疏水性强，其与电解液不能良好浸润，电催化活性仍然不是太好，此外直接使用的电极还有一定的不可逆性，故需要对其进行活化改性处理。国内企业对钒电池用碳毡材料表面改性

89、研究包括了热处理、涂敷金属或金属氧化物催化剂以及等离子处理等技术，通过在该领域的投入有望提高电池产品的能量效率和能量密度。图表：钒电池更适用于大容量储能电池图表：钒电池更适用于大容量储能电池资料来源：国家知识产权局，国海证券研究所申请日申请号专利名所属单位专利内容2010.12.01CN201010569510.2一种液流储能电池用电极融科储能碳材料的表面掺氮改性2011.07.05CN201110187033.8一种全钒液流储能电池用电极材料及其应用融科储能，大连化物所碳材料表面浸渍或涂敷电催化剂2011.10.17CN201110314785.6全钒液流储能电池用碳纳米纤维修饰的电极材料及

90、其应用融科储能碳材料表面原位生长碳纳米纤维2014.03.13CN201410093401.6低温常压等离子体技术对电极材料进行表面处理融科储能低温常压等离子体技术对电极材料进行表面处理2018.04.26CN201810385706.2一种全钒液流电池电极用碳毡的改性方法融科储能采用等离子体喷枪对成卷碳毡表面进行流水线处理改性2021.12.07CN202111488421.X一种全钒液流电池用碳毡电极的前处理方法上海电气乙炔黑浸渍液预处理碳毡改性 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明514.3 钒电池装机量拉动碳毡市场规模钒电池装机量拉动碳毡市场

91、规模 一方面随着钒电池市场增长，装机规模增加，碳毡需求将直线上升；另一方面，随着碳纤维整体需求上升，生产规模不断扩大，碳毡单价有望得到向下调整。据伟力得环评公告，每生产1MW的钒电池所需要消耗的碳毡约为1450m2，2021年钒液流电池新增装机规模达到0.13GW，消耗的碳毡达18.9万平方米，预计2026年钒液流电池新增装机规模达到4.93GW，消耗的碳毡将达到715.1万平方米,市场规模可达7.22亿元。图表：隔膜材料需求规模预测图表：隔膜材料需求规模预测资料来源：伟力得环评报告，1688网站，CNESA，EVTANK，华经产业网，国海证券研究所202020212022E2023E2024

92、E2025E2026E钒电池新增装机规模(GW)0.080.130.320.721.392.644.93碳毡消耗（平米/MW）001450碳毡需求（万平米）11.618.947.0103.7201.9383.4715.1碳毡单价（元/平米）8119110101碳毡市场规模（亿元）0.170.280.651.332.404.227.22 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明52目录目录钒电池进入快速发展期储能打开钒需求增长新空间质子交换膜迎来新应用碳毡电极带动碳纤维需求增长建议关注标的建

93、议关注标的 请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明53建议关注标的建议关注标的相关业务关注标的相关业务关注标的钒电池国网英大质子交换膜东岳集团上海电气碳纤维（碳毡电极上游材料）光 复材钒资源攀钢钒钛中复神 龙佰集团中核钛白吉林化纤安宁股份河钢集团上海石化川发龙蟒图表：建议关注标的图表：建议关注标的资料来源：Wind，国海证券研究所 综合考虑钒电池快速发展给上游钒电解液、质子交换膜、碳毡等材料带来需求的提升，进而带动五氧化二钒、氟化工、碳纤维等基础化工子行业的发展，维持基础化工行业“推荐”评级。建议关注钒电池企业：国网英大、上海电气；上游钒资源企业：攀钢钒钛、龙佰集团、中核钛白、安宁股份、河钢股份、川发龙蟒；质子交换膜企业：东岳集团；碳纤维企业：光威复材、中复神鹰、吉林化纤、上海石化。