1、钒产业概述
(1)行业概述
2021 年,全球钒产量(以 V2O5计,下同)21 万吨左右,其中中国大陆产量约 13.64万吨,占全球产量比例约 65%。全球约 88%的钒产量来自于钒钛磁铁矿,约 12%的钒由含钒二次资源(含钒燃油灰渣、废化学催化剂等)及含钒石煤生产。目前,全球钒的生产国家主要有中国、俄罗斯、南非、巴西等。根据美国地质调查局最新的统计资料,全球钒的资源估计为 6,300 万吨(金属钒),其中仅有 1,300 多万吨是可开采储量,有3,800 多万吨为未来可开采的保有储量。
全球大约 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%应用在钒储能领域。
(2)细分产品
①氧化钒
氧化钒是指钒元素与氧元素结合形成的氧化物及混合相。氧化钒产品主要包括三氧化二钒、五氧化二钒等,其中三氧化二钒主要用于制备钒合金,五氧化二钒按照其制备方式、纯度和物理性质区别,可用于制备钒合金、钒电池电解液、催化剂和化工原料等。
②钒合金
钒合金是以钒为基础加入其他元素组成的合金,作为添加剂可增强合金产品的抗腐蚀性、可塑性和延展性。钒合金产品包括钒氮合金、钒铝合金、钒铁等。
③钒电池电解液
钒电池电解液是钒液流电池的主要原材料。钒电池正极电解液由含有五价和四价钒离子的硫酸溶液组成,负极电解液是由含有二价和三价钒离子的硫酸溶液组成。未来,随着新型储能需求快速提升,钒电池电解液有望为钒行业整体需求提升打开空间。
(3)市场供需格局
钒产品主要用于钢铁行业,一定程度受到钢铁行业周期性影响。2019-2021 年,全球粗钢产量分别为 18.70 亿吨、18.64 亿吨、19.51 亿吨,其中 2020 年受疫情影响,产量较 2019 年下降,2021 年有所回升,粗钢产量增加也带动了钒产品需求增加,未来随着钢铁产业结构优化,钒单位添加量将保持上升趋势,预计长期趋势向好。
近年来,随着中国钢铁工业快速发展和我国钢铁品种结构的调整,钒在我国的消耗总量上也有着结构性的增加。按地区来看,中国已经成为全球最大的钒消费国,但从吨钢的消耗水平来看,我国钢铁产品中钒的应用水平还比较低,低于世界平均水平,与工业发达国家相比仍有一定差距。
2021 年 8 月 5 日,国家发展改革委、国家能源局联合发布了《关于加快推动新型储能发展的指导意见》(发改能源规〔2021〕1051 号),意见指出,到 2025 年,实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变,新型储能装机规模达 3,000 万千瓦以上,同时坚持储能技术多元化发展,实现液流电池等长时储能技术进入商业化发展初期。随着该行业政策的深入实施,将为适合大规模储能、安全性高的全钒液流电池的发展带来重大机遇。
整体而言,在需求方面,钢铁领域钒合金消费整体稳定。在非钢领域,全钒液流电池储能迎来由示范项目向商业化发展的关键机遇期,预计钒的需求保持稳定增长。在供给方面,全球范围内,钒产业近年未出现大规模新增产能,整体供应水平基本平稳定;我国国内部分钒企业于报告期内陆续投产,钒产业产能小幅增长,市场供需结构整体平稳。
(4)行业发展趋势
①开发清洁生产新工艺,提高资源综合利用率
随着国家在“双碳”时代对环保要求的不断提高,政府部门及行业协会通过制定环保标准、推行清洁生产、控制污染物排放、建立市场准入机制,对有色金属冶炼行业执行更加明确且严格的评价标准,对企业规模、环保指标提出更加明确的要求。同时国家严格执行审批程序,把钒资源作为国家战略性资源对待,防止无序开采导致的资源浪费和环境污染。
我国大约 80%的钒产量来源于钒钛磁铁矿资源。钒钛磁铁矿为我国重大特色多金属矿产资源,储量巨大,且为钒、钛、铁、铬等多金属共生,资源综合利用价值很高。此前长期一段时间,我国钒钛磁铁矿开发采用粗放型发展方式。尽管近些年来在钒钛磁铁矿资源综合利用及“三废”的综合利用等方面取得了很大进展,但资源浪费现象和生态环境问题仍然存在,因此针对我国钒钛磁铁矿综合利用过程中存在的钒、钛、铬产业资源利用率低、环境污染严重、产业关联度低等突出问题,国家不断完善政策层面引导力度,加强技术开发力度,构建复杂难处理资源的高效综合利用与污染控制一体化的循环经济集成技术体系,从源头解决环境污染问题。
近年来,行业头部企业重点研发钒、钛、铬等资源高效循环利用的清洁生产技术、提钒尾渣资源化/高值化利用的关键技术,以及构建钢铁冶金-钒化工-钛化工-铬化工的重化工系统生态产业网络,大幅度提高资源和能源利用率。力争从生产源头削减废弃物,全部实现资源化利用,最终实现钒钛磁铁矿加工的产业结构优化升级与环境质量总体提升。
②加强指标、性能更佳的钒系列产品及产业化生产技术开发
我国钒合金产品生产起步较晚,经过多年的科技创新与投入,开发了具有自主知识产权的系列钒合金生产技术及装备,整体产能及技术经济指标达到国际领先水平。但是,我国钒合金系列产品生产还存在产品品种相对单一、现有工艺及装备单位产品能耗高、功能性钒材料生产技术及装备亟待开发等问题,未来开发指标、性能更佳的钒系列产品及产业化生产技术,提升生产工艺自动化水平、提升产品附加值已非常必要。
③钒电池储能需求为产业带来新的发展机遇
2022 年 6 月,国家能源局发布《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)》,基于安全性考虑,提出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。政策端对安全性加大重视,未来大型储能项目更倾向于安全性更高,且已开始初步规模化发展的钒电池技术路径。国家政策层面正不断加大对低成本钒电解液制备、关键材料研究、电池结构设计研究等关键性技术的支持,为钒电池储能及其配套关键材料创造新的发展机遇和市场。