走出非洲主题曲作者:“中国优势”金属之钒(深度研究)

    1.2 中国钒矿主要分布在四川
    我国是全球钒资源储量大国，主要集中在四川，占全国的62.2%，其次是湖南(占14.4%)和甘肃(占5%)等省市，其它地区储量较小。攀西地区蕴藏着极其丰富的钒钛磁铁矿资源,钒钛磁铁矿中钒的储量按五氧化二钒计算有1570 万吨，占全国的60%以上，列国内第一位；占世界的11.6%，列世界第四位。
    我国钒矿主要分布在四川(690 万吨)、湖南(226 万吨)、甘肃(90 万吨)、湖北(50 万吨)、广西(172 万吨)；钛磁铁矿床主要分布在四川攀枝花—西昌地区、河北承德地区、陕西汉中地区、湖北郧阳、襄阳地区、广东兴宁及山西代县等地区。其中，攀枝花—西昌地区是钒钛磁铁矿的主要成矿带，也是世界上同类矿床的重要产区之一，南北长约300km，已探明大型、特大型矿床7 处，中型矿床6 处，约占中国钒储量的 67%。
    2008 年中国成为世界第一产钒大国，2010 年以产量(6.15 万吨)和表观消费量(5.5万吨)双双突破国际份额的50%成为世界第一生产和消费大国。2010 中国占据全球钒生产的48%，以钒钛磁铁矿为资源的提钒企业产能总计约5.5 万吨；石煤提钒企业产能总计约2.6 万吨；以其他含钒原料为资源的提钒企业产能约0.9 万吨。
    2、钒需求结构以及应用领域
    2.1 钒需求结构分析
    钒是“现代工业的味精”，是发展现代工业、现代国防和现代科学技术不可缺少的重要材料。目前用量最大的是冶金业。从世界范围来看，钒在钢铁工业中的消耗量占其生产总量的85%。钒在化工、钒电池、航空航天等其它领域的应用也在不断扩展,且具有良好发展前景。
    钒的需求结构表
    应用领域 代表产品应用领域                所占比例
    碳素钢   FeV VN   汽车、建筑钢筋、交运等  35%
    合金钢   FeV      铸造、石油管配件        20%
    HSLA钢   FeV      造船、汽车、石油管道    22%
    不锈钢   FeV      高速工具钢耐磨件        10%
    钛合金   V-AL     基合金喷气式发动机零件   8%
    化工制品 V2O5     钒化合物催化剂、颜料     5%
    2.2 钒目前主要应用在钢铁行业
    钒在钢铁工业中主要用作合金添加剂。全球大约85 %的钒用于钢铁工业。因此，钢铁工业的发展变化对预测钒的需求至关重要。也就是说，钢铁对钒的需求趋势决定了钒工业的命运。在美国，碳素钢和高强度低合金钢是钢铁工业中钒用量最大的钢种，占钢铁工业钒用量的60%以上，其次是高合金钢。
    钒在钢中所起的作用主要是细化钢的组织和晶粒，提高晶粒粗化温度，从而降低钢的过热敏感性，提高钢的强度和韧性。在高温时把钒溶入奥氏体能增加钢的淬透性。此外，钒能增加淬火钢的回火稳定性，并产生二次硬化效应。钒作为强的碳化物形成元素和沉淀硬化剂，在高温下有较好的强度和抗冲击、耐腐蚀和可焊性。从全球钢铁企业中钒的使用强度来看，中国明显偏低，未来钢铁中钒用量比例提升空间仍然较大。中国钢产量大约6 亿吨，平均每吨钒的消费强度增加10g，折合五氧化二钒约为1.1 万吨。(钒在钢铁中应用图)

    2.3 钒在储能电池中的应用前景广阔：钒电池工作原理
    钒电池全称为全钒氧化还原液流电池(Vanadium Redox Battery，缩写为VRB)，是一种基于金属钒元素的氧化还原电池储能系统。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，在机械动力作用下，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。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。
    钒电池的主要特性
    主要优点             详细说明
    系统使用寿命长       钒电池充放电次数超过100,000 次，使用寿命达到10 年以上
    系统效率高           钒电池系统循环效率可达65-80%
    支持频繁充放电       钒电池支持频繁大电流充放电，每天可实现充放电数百次
    支持过充过放         钒电池系统支持深度充放电(DOD > 80%)，深度放电而不损坏电池
    充放电速度比为1.5:1  钒电池系统能够实现快速充放电，满足负载需要
    自放电率低           正负极电解液中的活性物质分别储存，储罐中的电解液无自放电现象
    启动速度快           钒电池系统运行过程中充放电切换时间小于1 毫秒
    维护成本低           钒电池系统实现全自动操作，操作成本低，维护周期长，维护简单
    环保无污染           钒电池系统在常温下封闭运行，符合环保要求，可以完全回收，无处置问题
    2.4 钒在储能电池中的应用前景广阔：钒电池的优缺点
    2.4.1钒电池优点：
    ①、功率大：通过增加单片电池的数量和电极面积，即可增加钒电池的功率，目前美国利用日本住友电工和加拿大VRB Power Systems 的技术建立的商业化示范运行的钒电池的功率已达6MW。
　　②、容量大：通过任意增加电解液的体积，即可任意增加钒电池的电量，可达GWh 以上；通过提高电解液的浓度(目前1.5~2M,将来可达5~6M)，即可成倍增加钒电池的电量。
    ③、效率高：由于钒电池的电极催化活性高，且正、负极活性物质分别存储在正、负极电解液储槽中，避免了正、负极活性物质的自放电消耗，钒电池的充放电能量转换效率高达75%以上，远高于铅酸蓄电池的45%。
    ④、寿命长：由于全钒液流电池正、负极活性物质均为钒，只是价态不同，这样保证了充放电时无其它电池常有的物相变化。正、负极活性物质分别存储在正、负极电解液储槽中，避免了正、负极活性物质通过离子交换膜扩散造成的元素交叉污染及自放电消耗，可深度放电而不损伤电池，电池使用寿命长。目前加拿大VRB PowerSystems 商业化示范运行时间最长的钒电池模块已正常运行超过8 年，充放循环寿命超过16000 次，远远高于固定型铅酸蓄电池的1000 次(GB13337.1—91)。
    ⑤、响应速度快：钒电池堆里充满电解液可在瞬间启动，在运行过程中充放电状态切换只需要0.02s，响应速度1ms(VRB Power Systems)。
    ⑥、可瞬间充电：通过更换电解液可实现钒电池瞬间充电。
    ⑦、安全性高：钒电池无潜在的爆炸或着火危险，即使将正、负极电解液混合也无危险。
    ⑧、成本低：除离子膜外，钒电池部件多为廉价的碳材料、工程塑料，材料来源丰富，易回收，不需要贵金属作电极催化剂，成本低。
    ⑨、钒电池选址自由度大，可全自动封闭运行，无污染，维护简单，运营成本低。
    钒电池与传统电池功能对比
    指标      比功率     比容量   效率  单位能量投资成本 循环寿命 深放电能力 充电方式
    钒电池    50—150    80-135   较高        较低        13000       强       简单
    锂电池   200—300  150—200 非常高      非常高         2000     较弱       简单
    镍镉电池 150—300    75—85   中等        较高          900     较弱       ——
    锌溴电池     ——      ——   较低        较低         2400     较强       ——
    钒电池可深度大电流密度放电、循环寿命长、充电迅速、价格低廉。钒电池非常适用于大型静态储能；可以被广泛应用于太阳能、风能发电储能设备，电站储能调峰等，是优秀绿色环保蓄电池，代表未来电池发展的重要方向。
    3、钒价有望走出底部
    3.1 钒供给跟随钢铁产业增长，供给波动易造成价格大幅震荡
    钒矿与磁铁矿伴生较多，因此钒矿的供给与钢铁行业发展息息相关，从行业的发展来看，由于钢铁行业的快速发展，铁矿石产量的增长带动了钒矿的增长，同时钢铁产品的需求又是钒的主要需求，从历史来看，钒矿的供给大多处于供给比较充裕的状态，但在特殊时期，供给也会对钒价产生重大影响。
    比较典型的例子是2008 年上半年，钒价曾经出现一轮暴涨，其原因是：国际市场上，南非国家电网出现问题，导致其电力供应不足，南非Eskom 电力公司对当地的钒厂继续实施限电，因此影响了两大钒生产商的正常生产。据该地区的钒生产量大约在3万吨左右，约占全球钒市场30%的份额。其中，南非海维尔德(Highveld)的钒产量就达到26000 吨；国内市场上，国内由于当时处于春节期间，产量受到限制，加上南方大雪，像攀枝花地区的钒生产受到影响比较大。其它主要产地：湖南、湖北、河南同样受到很大影响，钒原料和成品生产量大幅减少。同时，由于2007 年11 月1 日起，中国政府对钒产品调高了出口关税，中国钒铁出口数量也在减少，中国市场上不管是钒品内销还是出口，货源供应都十分有限。因此，钒价出现较大幅度的上涨，直到金融危机到来，价格才出现暴跌。
    3.2 钒的中短期需求仍看钢铁
    我国是全球最大的钒需求国，这也与中国钢铁工业在世界的地位相适应。全球各地区钒需求比例：中国(38%)、欧洲(20%)、北美洲(14%)、前苏联地区(13%)、日本(7%)、印度(3%)、其他地区(5%)。
    中国需求难止步—— 我国目前还处在工业化发展中期阶段，工业化和城市化程度与发达国家相比还存在较大差距，区域经济发展差距巨大，中西部地区工业化基础还很薄弱，这都决定了我国粗钢产量峰值还未来临，但应该看到，中国钢铁的较快增长阶段很快就要过去，钒在钢铁中的使用强度增长才是钒更加广阔的需求增长空间。
    中国钢产量复合年平均增长率在1999 年-2007 年为18.8%，1999 年-2010 为15.9%，世界其他国家仅为3.3%和1.5%。1999 年-2010 年，中国钒消费量增长率为20.5%，而世界其他国家只为1.5%。预计未来五年，中国粗钢增长率约为6.02%，钒消费量增长率为4.5%。世界其他国家为8.12%，钒消费量增长率为2.52%。
    高强度合金钢未来的需求快速增长，也将为钒的增长提供更大的需求空间。中国广阔的基础设施建设，需要更多的品质性能更好的高强度合金钢，而不是传统意义上的低强度产品。
    短期来看，钢铁的需求仍旧是钒的最重要需求方向，尽管有钢铁产量的整体增长和产品结构调整对钒的使用强度增长，但钢铁行业对钒的需求增长是稳定的，不存在爆发性增长的机会。
    3.3 钒中长需求爆发可能来自钒电池
    3.3.1 太阳能和风电的快速发展带来契机
    基于钒电池的诸多优点，在未来太阳能和风电发展中，钒电池的需求空间将是巨大的。预计未来的市场容量将是惊人的。
    从远景来看，光伏和风力发电带来的产值到2020 年将是目前的7 倍以上，尤其是风电的增长将起到关键作用。
    此外，在电动汽车和电网调峰领域，钒电池也有广阔的应用空间。在电动汽车领域，磷酸钒锂电池在电动汽车的应用进展很快，尤其是日系汽车厂商在此方面做了深入的研究。
    在电网调峰的应用也十分广泛。2004 年2 月，VRB Power Systems 为Pacific Corp公司(Castle Valley，Utah)建造的大型VRB-ESS 正式竣工。该系统储能容量2MWh、输出功率250KW，是北美地区第一座大型商业化VRB 储能系统，主要用于满足美国犹他州东南部偏远地区用电高峰时的电力需求，即起削峰填谷作用。在中国的中西部电力富余地区，钒电池作为调峰手段将受到越来越多的重视。
    2010-2014年钒在储能领域的消费预期(吨/年)
    指标      2010年 2011年 2012年  2013年  2014年
    电动汽车  236    4,637  7,303  10,492   14,369
    电网      303      707  1,515   3,030    6,060
    总计      539    5,344  8,818  13,522   20,429
    电动汽车  236    4,637  7,303  10,492   14,369
    初步估算，中国的钒电池市场规模将达到1.6 万亿，其中风电的产值将是主要部分。国网对于钒储能电池的招标开始，预示着未来产业拓展市场的空间已经开始打开。
    中国钒电池市场规模预测表
    指标            2008               2010                2020
    市场领域  需求/GW 产值/亿元   需求/GW 产值/亿元   需求/GW 产值/亿元
    光伏发电    0.75    150         3.75     750         50     10000
    风力发电   30      6000        50      10000        312.5   62500
    储能调峰   14.16   2832        20       4000         44      8800
    总计       18.945  3789        26.375   5275         81.5   16300
    3.4 借鉴稀土等稀缺资源整合经验，政策将是巨大推动力
    钒作为战略金属资源的地位得到极大提升。据报道，国家发展改革委产业协调司不久前在北京召开了“十二五”钒钛资源综合利用及产业基地规划征求意见会，发改委综合司、地区司，河北、湖北、四川、云南省发展改革委，承德市、攀枝花市、凉山州政府，中国钢铁工业协会、中国涂料工业协会、中国有色金属工业协会钛锆铪分会，钢铁研究总院、北京有色金属研究总院、东北大学、攀枝花钢铁研究院、攀枝花学院，攀钢、重钢、川威集团、龙蟒集团、承钢、承德万利通集团、云冶集团新立有色公司、云铜集团钛业公司、昆钢集团等单位的代表出席会议。编制《“十二五”钒钛资源综合利用及产业基地规划》是“十二五”重点产业生产力布局和调整规划的内容之一，也是建国以来国家组织编制的第一个钒钛产业规划，对促进优势资源钒钛产业健康、可持续发展，引导地方政府和企业合理开发、高效利用，以及国家实施宏观调控政策等，都有积极意义。
    借鉴稀土整合的经验，中国资源性行业都将进行不同程度的整合，钒作为中国典型的优势资源，政府整合资源，合理控制供给的意图十分明显，未来供求关系的调节将向控制供给方向转变，行业的盈利能力将会有明显提升。
    3.5 钒价将会逐步走出底部
    根据我们对钒矿供给以及钒的下游需求趋势分析，未来钒矿的供给会受到磁铁矿等开采规模增速下降的影响，而需求除了钢铁之外，钒电池的广阔应用空间非常大，未来钒的生产规模将会随着需求的增长而增长，需求的上升决定了各国对钒资源价值的重新认可，将会带来供给的整合和控制，钒价未来必将走出底部。预计钒价未来将达到每磅10 美元以上，长期来看，有上升到每磅15 美元的机会。预计2011、2012、2013 年钒价分别为9、11、13.5 美元/磅。
    4．钒行业投资策略
    针对未来钒价将走出底部区域的判断，我们对于钒行业首次评级为“看好”，对拥有钒矿资源的上市公司给予高度关注，我们整理了目前涉及钒资源上市公司的业绩弹性状况，重点推荐资源弹性较大的攀钢钢钒、天兴仪表和河北钢铁。
     钒公司弹性测算表
    ┌────┬────────────────┬──────┬──────────┐
    │公司名称│  权益储量(万吨，折算五氧化二钒)│总股本(亿股)│弹性系数(万吨/亿股) │
    ├────┼────────────────┼──────┼──────────┤
    │攀钢钒钛│     236.0                      │   57.26    │        32.50       │
    │天兴仪表│      20.0                      │    1.51    │        13.41       │
    │河北钢铁│     550.0(估计承德地区)        │   68.76    │         7.99       │
    │西宁特钢│      14.0                      │    7.41    │         1.89       │
    │明星电力│       1.6                      │    3.24    │         0.49       │
    └────┴────────────────┴──────┴──────────┘