（报告出品方/分析师：西部证券 李华丰）
一、长时储能需求下的新机遇1.1 长时储能：实现“双碳”的重要手段
2020年9月22日，中国力争在2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和目标。“双碳”目标的提出既是中国对国际社会的庄严承诺，体现了大国的担当，也是一场深刻的经济社会变革，将引领新一轮能源革命。
据网易研究局提供的数据显示，2020年全年中国共排放103.76亿吨二氧化碳。
从行业大类看，工业领域排放量51.63亿吨，占比49.75%；电力领域位列第二，排放36.66亿吨二氧化碳，占比35.33%；移动源（汽油车、燃油车和非道路机械）共排放9.08亿吨二氧化碳，占比8.75%；民用领域释放二氧化碳6.39亿吨，占比6.16%。作为占据碳排放量三分之一的电力行业，其完成“脱碳”将为“双碳”目标的实现提供巨大助力。
电力系统深度脱碳的有效方式之一即更多依赖以风电、光伏发电为主的可再生能源，减少对火电的依赖。
2021年，我国风电、火电、核电、水电及太阳能电合计新装机17582万千瓦，清洁能源新装机占比超70%。国家能源局局长章建华表示，2025年可再生能源发电装机占比将超50％，由此可见风电和光伏发电将成为电力行业发展的重要方向。
风力发电、光伏发电等新能源发电虽较传统化石燃料发电在资源丰富程度、环保性、地域性等方面具有显著优势，但在实际应用中，依然面临挑战：光伏发电功率受阳光强度、角度影响，随机性强；风力发电则受风速影响，同时，风力发电具有逆调峰特性，即风力发电功率大的时刻为用电负荷低的时段。新能源发电的季节性、间歇性、波动性等特征成为抑制其被高效使用的主要因素。
因此，只有大力发展长时储能系统，充分发挥其对新能源电力的调节作用，才能实现对风电、太阳能电的合理运用，从而达到最大限度延长并网供电时间的目的。
长时储能系统（LDES）目前无明确定义，美国能源部将其定义为“至少连续运行（放电）10小时，使用寿命在15至20年的电力储备系统”。国内一般将可实现大于4小时或者数天、数月充放电循环的储能系统统称为长时储能。”
长时储能委员会与麦肯锡联合发布的报告《Net-zero power: Long-duration energy storage for a renewable grid》显示，截至2021年11月，全球已部署或投入运营的长时储能系统已超过5GW（对应储能容量约65GWh）（不包括氢储能、锂电池和抽水蓄能），与中关村储能产业技术联盟（CNESA）测算基本一致。据麦肯锡预计，随着可再生能源占比持续提升，至2025年长时储能全球累计装机量将达30-40GW（对应储能容量约1TWh），累计投资额约500亿美元；至2030年，全球可再生能源渗透率将超过60%，长时储能全球累计装机量将达150-400GW（对应储能容量约5-10TWh），累计投资额约2000-5000亿美元。
至2040年，长时储能全球累计装机量将达1.5-2.5TW（对应储能容量约85-140TWh），累计投资额约1.5-3.0万亿美元。
1.2 长时储能技术百家争鸣
现阶段，长时储能仍处于前期探索阶段，根据技术类型不同，可基本分为机械式、储热式、化学方式和电化学方式。
机械式中最为常见的是抽水蓄能，抽水储能因具有技术成熟、成本低、效率高等优势，为全球占比最高的储能选择。《Net-zero power: Long-duration energy storage for a renewable grid》报告指出，截至2021年11月，全球已投入使用抽水储能电站装机容量约160GW，远高于其它长时储能解决方案（约5GW）。但是，抽水储能的受场地限制、建设时间长、影响周边生态环境等弊端限制了其发展。
热储能技术以热能的形式存储电能或热能。在放电循环中，热量被传递给流体，然后通过热力发动机提供动力，并将电力释放回系统。这类技术的主要挑战是如何高效且经济地将热量转化为电力。
化学储能技术领域主要关注氢储能。氢储能作为一种电力系统储能形式，其发挥的作用取决于氢气在整个经济领域中的采用程度，以及未来氢气生产、运输和储存的成本。目前，制氢的主要方法依赖于化石燃料，而这一过程将产生大量的碳排放。
电化学储能能量密度通常比机械储能和储热系统高，但比化学储能（氢储能）系统要低。电化学储能由于占地空间小、不受地理环境和资源的限制等特点成为一种通用且高度可扩展的技术，其应用领域涵盖发电厂到住宅等多种场景。
目前来看，机械式和热储能易受场地限制，全面推广难度大，而化学储能和电化学储能则灵活性较强，更容易复制。相较于化学储能，电化学储能商用化进展更快，有望随技术进步和成本降低而率先成为长时储能首选方案。（报告来源：远瞻智库）
2.1 液流电池与长时储能匹配度更高
在电化学储能领域，目前铅酸电池、锂电子电池、钠硫电池、钠离子电池、液流电池均具备较大应用潜力。
铅酸电池：是一种电极由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。铅酸电池放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅;充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。铅酸电池优点在于安全密封、维护简单、使用寿命长、质量稳定、可靠性高，缺点则是铅的污染较大，能量密度低。
锂系电池：锂离子电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池，由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用对环境要求非常高。其具有能量密度高、重量轻、转换效率高等特点，但同样受易燃易爆、循环寿命差等条件限制。目前，锂离子电池在新型储能领域占据绝对主导地位。
钠基电池：钠硫电池是一种以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜的电池，但因运行温度需保持在300℃-350℃，存在安全隐患。钠离子电池则更为安全，但也有可循环次数低、电池寿命短等缺点。
液流电池：是一种正、负极活性物质均为液体的电化学电池。由点堆单元、电解液、电解液存储供给单元以及管理控制单元等部分构成，是电池里面一个新兴领域的竞争者。液流电池和通常以固体作电极的普通蓄电池不同，液流电池的活性物质以液体形态储存在两个分离的储液罐中，由泵驱动电解质溶液在独立存在的电池堆中反应，电池堆与储液罐分离，在常温常压运行。液流电池具有安全性高、循环寿命长、电解液可循环利用、生命周期性价比高、环境友好等优势，被认为是大规模储能技术首选之一。
从电流密度和能量循环的使用效率对比，未来大中型、长期的储能或将集中在液流电池，对小型和短期的储能会集中在锂电池和钠电池的使用。
中国作为推动全球碳中和目标达成的重要力量之一，在储能领域发展迅速。据CNESA全球储能项目库的不完全统计，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%，同比增长30%，其中，液流电池储能累计装机量51.86MW。
2.2 铁铬液流电池未来可期
自从美国国家航空航天局（NASA）于1974年提出铁铬液流电池概念以来，经过40多年的研究和开发，液流电池技术得到了快速发展。
近年来，涌现出使用有机物作为活性物质的有机液流电池，具有成本低廉、来源广泛、易于调控等特点，成为了液流电池储能领域的热点研究对象。但是，有机物作为液流电池的活性物质，在电解液中的溶解性和稳定性还有待提高。相比之下，以无机材料作为活性物质的无机液流电池发展较为成熟，全钒、铁铬、锌溴等体系均已实现了商业化应用。
2.2.1 铁铬液流电池工作原理
铁铬液流电池是较受关注的液流电池之一，其利用溶解在盐酸溶液中的铁、铬离子价态差异进行充放电。充电时，正极Fe2 →Fe3 ，负极Cr3 →Cr2 ，放电时则相反。铁铬液流电池具有循环寿命长、环境友好、高效率、适应性强、低成本等突出特点。
2.2.2 铁铬液流电池发展历程及示范应用
铁铬液流电池技术起源于20世纪70年代的NASA路易斯研究中心，20世纪80年代，NASA将铁铬液流电池作为“moon project”的一部分转让给日本。
日本新能源产业技术开发机构（NEDO）随后于1984年和1986年推出了10KW和60KW的铁铬液流电池系统原型样机，标志着铁铬液流电池储能系统技术基础已经形成。同期我国研究单位也对铁铬液流电池进行了研究，其中，中国科学院大连化学物理研究所在1992年成功开发出270 W的小型铁铬液流电池电堆。
但是，由于Cr2 /Cr3 电对活性较低、负极容易析氢以及容量衰减等技术问题迟迟无法解决，铁铬液流电池产业化进程陷入迟滞。
近年来，随着可再生能源的普及，对长时储能的需求愈发迫切，叠加全钒液流电池价格居高不下，具有低成本和适用性更强优势的铁铬液流电池再度引起关注。
2014年，美国Ener Vault公司首次开发的250 kW/1000 kWh铁铬液流电池在加州特罗克的示范应用项目中投入运行。
2020年，国家电力投资集团成功试制出第一代具有自主知识产权的铁铬液流电池储能产品——“容和一号”，并在河北张家口250KW/1.5MWh示范项目上成功应用，经受住了-40℃的极寒考验，为冬奥地区持续稳定存储、提供清洁电能超过50MWh，其成熟度已与其他主流电化学电池储能技术相当，开启了该技术商业应用的新征程。
2022年1月，“容和一号”产线投产，每条产线每年可生产5000台30kW“容和一号”电池堆，标志着量化供货的最后堵点已彻底打通。
2022年4月，华电国际电力股份有限公司莱城发电厂计划建设100MW/200MWh磷酸铁锂电池与1MW/6MWh铁铬液流电池组成的长时储能调峰电站，一次可充206GWh电量，满足约1000户家庭一个月的用电需求，该项目也入选山东省2022年储能示范项目。
2022年7月，华润电力投资有限公司华北分公司公开招标华润电力鄄城源网储一体化示范项目，含99MW/198MWh磷酸铁锂电池和1MW/2MWh铁铬液流电池。
2.2.3 铁铬液流电池优缺点
液流电池领域，商业化进程更快的为全钒液流电池。
全钒液流电池于国内外已开展多项储能应用示范和商业化应用项目（2022年2月，全球最大的100MW级全钒液流电池储能调峰电站已经在大连进入了单体模块调试阶段），证明了液流电池在电网级别大规模、长时储能领域的实用性。
但是，由于金属钒价格较高，导致全钒液流电池成本较高，极大地限制了液流电池的发展及产业化应用。因此，低成本液流电池开发对于液流电池的商业化普及应用具有重要的意义。
铁铬液流电池优点：
1）资源丰富，成本低廉。
铁铬液流电池电解质溶液原材料铁、铬资源丰富，相对全钒液流电池成本低（在其他硬件装置不变的情况下，电解液成本占比从全钒的50%降至铁铬的9%），不会出现短期内资源制约发展的情况，具有更强的可持续发展性。
2）安全性高、易扩容。
锂电池爆炸的原因在于其内部容易发生短路而自燃，且电池本身的设计以及外界的电、热干扰都会影响电池系统的安全性。起火概率会随锂电池数量增加而增加。而铁铬液流电池的电解质溶液为水性溶液，无爆炸风险。
且电解质溶液储存于两个分离的储液罐中（如图9），电池堆与储液罐分离，常温常压下运行，相较于锂电池具有较高安全性。
同时，铁铬液流电池的额定功率和额定容量是独立的，功率大小取决于电池堆，容量大小取决于电解质溶液，可以根据用户需求进行功率和容量的量身定制。在对功率要求不变的情况下，只需要增加电解质溶液即可扩容，十分简便。
3）循环次数多，寿命长，废旧电池易于处理，电解质溶液可循环利用。
铁铬液流电池的循环寿命最低可达到10000次，与全钒液流电池持平，寿命远高于钠硫电池、锂离子电池和铅酸电池。且铁铬液流电池的结构材料、离子交换膜和电极材料分别是金属、塑料（或树脂）和碳材料，容易进行环保处理，电解质溶液理论上可以永久循环利用。因此，全生命周期看，铁铬液流电池成本层面更具竞争力。随着铁铬液流电池技术不断成熟及产业化进程深入，成本仍有进一步下降空间。
4）适应性强，运行温度范围广。
相比其他液流电池，铁铬液流电池的运行温度更加宽泛，电解质溶液可在-20℃-70℃全范围启动，广泛适用于我国各区域城市。
5）电解质溶液毒性和腐蚀性相对较低。
铁铬液流电池的电解质溶液是含铁盐和铬盐的稀盐酸溶液，毒性和腐蚀性相对较低，对环境危害小，具有较好的环境友好性。
6）储罐设计，无自放电。
电能储存在电解质溶液内，而电解质溶液存储在储罐里，因此不存在自放电现象，尤其适用于做备用电源。
7）模块化设计，系统稳定性与可靠性高。
铁铬液流电池系统采用模块化设计，以250 KW一个模块为例，一个模块是由8个电池堆放置在一个标准集装箱内，因此电池堆之间一致性好，系统控制简单，性能稳定可靠。
铁铬液流电池缺点：
能量密度与转换效率相对较低。铁铬液流电池的负极Cr2 /Cr3 电对相较于正极Fe2 /Fe3 电对在电极上的反应活性较差，是影响电池性能的主要原因之一。
其次，铁铬液流电池Cr2 /Cr3 电对的氧化还原电位为-0.41V，接近水在碳电极表面析出氢气所需的过电位，再加上由反应活性较差所造成的明显极化损失，在常温下，铁铬液流电池的负极在充电末期会出现析氢现象，降低电池系统的库仑效率。
最后，由于正负极电解液Fe/Cr离子的浓度不同，受渗透压的影响，正负极的金属离子会随时间变化向膜的另一侧迁移，易造成电解液活性物质的交叉污染，从而降低电池效率。
铁铬液流电池能量密度仅为10-20Wh/L，显著低于锂电池的300-400Wh/L，也低于全钒液流电池的15-30 Wh/L。能量转换效率方面，铁铬液流电池为70%-75%，高于全钒液流电池的60%-65%，显著低于锂电池的90%。
铁铬液流电池的整个系统由能量单元、功率单元、输运系统、控制系统、附加设施等部分组成，其中能量单元和功率单元是核心模块。
铁铬液流电池的正负极电解液为含有铁离子和铬离子的溶液，是其真正的储能介质，能量单元的核心。
产业链条为铬矿经过冶炼生成铬盐，进而用于生产铁铬液流电池电解液。
3.1 上游铬矿：南非资源丰富，中国依赖进口
铬（Chromium），化学符号Cr，原子序数为24，单质为钢灰色金属，是自然界硬度最大的金属。铬在地壳中的含量为0.01%，居第17位。铬是银白色有光泽的金属，纯铬有延展性，可溶于强碱溶液。铬具有很高的耐腐蚀性，在空气中，即便是在赤热的状态下，氧化也很慢，不溶于水。
全球铬铁矿资源丰富，主要分布于南非、津巴布韦、哈萨克斯坦、巴基斯坦、土耳其和印度等国家，已探明总铬铁矿储量约75亿吨。其中南非资源量最大，约占世界资源总量的一半，是全球最大的铬资源出口国。津巴布韦虽铬矿储量丰富，但开发程度较低，于2021年宣布禁矿。哈萨克斯坦铬矿多用于本国生产，出口量较低。
我国仅西藏、甘肃、内蒙古、新疆等地区有矿藏分布，总探明储量为5700万吨，全球占比不足 1%，对外依存度极高超过90%。目前，我国需求企业主要从南非、土耳其等国进口铬铁矿，中国与以上国家及地区均保持了正常的贸易合作，铬铁矿原材料供应不确定性风险较小。
3.2 中游铬盐：国外区域龙头，国内振华市占第一
铬铁矿按工业用途划分为冶金级、化工级、耐火级和铸石级。冶金级铬铁矿全球产量占比超过95%。因耐磨、耐高温、耐腐蚀及其亲铁性的性质，冶金级铬铁矿被冶炼成铬铁合金被添加到不锈钢、特钢等钢材中。
化工级铬矿则加工成重铬酸盐、铬的氧化物及铬的硫酸盐等铬盐，用于颜料、涂料、皮革、新能源等众多行业等。
铬盐产品虽然涉及到商品社会的方方面面，但其用量较小，整体市场规模也较小，中国市场整体需求约40-50万吨，全球市场需求则在2018年以来温和上涨，总量超百万吨。
整体来看，铬盐于高污染化学制品，政府管控较严，多重因素造就全球各区域仅存一家主导企业的格局。
具体来看，美国海明斯（Elementis）占据北美市场榜首，每年可实现产量约为11万吨；土耳其金山集团（Sisecam Group）傲视中东，在全球各地拥有分支机构，碱式硫酸铬每年产能可达12.9万吨。印度威世奴（Vishnu Chemicals Limited）专营铬化合物与钡化合物，辐射南亚地区，产能达10万吨。
德国朗盛（Lanxess）尽管已经在2019年将其非洲工厂出售给中国企业兄弟科技股份有限公司，并退出皮革业，但其位于德国的工厂所生产的铬盐颜料系产品仍在全球市场居于垄断地位，产能达到7万吨。
截至2019年底，国内共9家铬盐在产企业，平均年产能约5.5万吨。近年来，国内行业内部开始加速整合，2021年，振华股份完成对民丰收购，产能规模提升至20万吨，国内产能第一，国际竞争力进一步加强。
环保政策趋严，龙头技术优势显著，有望持续受益。
2005年，国家发改委和环保部发布《铬渣污染综合整治方案》，明确全国铬渣处理和推行铬盐清洁生产的相应的政策和措施。
随后，2011年、2013年工信部先后出台《关于印发铬盐等5个行业清洁生产技术推行方案的通知》和《关于加强铬化合物行业管理的指导意见》要求企业加快淘汰落后产能，推行清洁生产工艺。
2016年，环保部出台《铬盐工业污染防治技术政策》，从铬盐工业清洁生产和含铬废水、废气、废渣处理处置等方面提出污染防治技术政策，控制日益严重的铬污染，2018年，工信部发布《铬化合物项目建设规范条件》，对铬化合物项目建设的原料、能源消耗和产品质量，环境保护和清洁生产提出要求。
随着环保政策趋严，将加快淘汰落后产能，行业龙头企业技术优势显著。其中，龙头振华股份已经掌握“数字化无钙焙烧清洁生产技术”、“铬盐工业污染减排集成技术应用”等多项核心技术，是业内清洁化生产标杆。
3.3 下游储能：铁铬液流电池或将成为新的消费增长点
铬矿下游需求较为多元，冶炼级铁铬矿主要用于不锈钢、特钢等钢材中，化工级铁铬矿加工为铬盐后，国际上多用于鞣革，国内则主要用于表面处理。
根据国际铬发展协会（ICDA）数据报道，国际铬盐需求市场构成情况大致为：鞣革（37%）、电镀及塑料酸洗（20%）、颜料/染料（10%）、其他（33%）。我国的市场需求情况略有不同，表面处理领域需求量较大，其次是颜料、鞣革和其它需求行业。
现阶段，随着储能行业的快速发展以及液流电池技术的不断成熟，铁铬液流电池也成为储能行业的研究热点。
储能行业中，近年来铁铬液流电池在清洁能源方面的研究取得很大进展，铁铬液流电池在风力发电、光伏发电、电网调峰、分布电站、通讯基站等领域有广阔的市场前景，已经开始用于商业能源存储系统。
四、行业标的4.1 振华股份
全球铬盐龙头，产业链延伸，铸就化学制造综合平台。
作为少数已掌握无钙焙烧工艺的企业之一，公司产品已由单一的铬盐逐步成长为以铬盐系列为核心，布局维生素K3、超细氢氧化铝等铬盐延伸产品，并对铬盐副产品及其他固废资源化综合利用的综合型化学制造公司。未来随着公司不断优化产品结构，公司业绩有望迎来稳步增长。
需求广泛周期弱，储能等机遇注入成长新动力。
铬盐行业整体市场具有规模小，集中度高，具有区域独家主导的特点。供给端，环保高危排放等政策使行业进入门槛提高，格局改善；需求端，下游应用多样化，其中表面处理、涂料和人造革等行业为国内主要需求，目前三大行业整体保持稳步增长，较好的支撑铬盐需求。
而近来储能行业发展趋势带动下，液流电池发展迅速，进一步带动铬盐产品需求，公司已于2021年11月投资建设6000吨三氯化铬生产线，是业内较早布局铁铬液流电池的铬盐企业。
行业底部收购民丰，确立定价权或将推升ROE。
2020年公司收购整合民丰化工后，市占率提升至50%，行业格局得到改善，未来公司定价权在提升的过程中有望提高产品价格，从而改善企业ROE。同时，公司在经营方面利用上市公司平台优化民丰成本和费用结构，在技术方面实现双方的优势互补，整合效果初显。
此外，公司积极拓展上下游，上游通过进入铬矿分选行业和自产硫酸以及下游开拓三氯化铬、超细氢氧化铝、维生素K3和金属铬等品类的方式延伸产业链，具备较好的中期成长空间。
我们认为铁铬电池在储能领域空间广阔，铬盐龙头且较早布局铁铬液流电池产业链的振华股份。随着铁铬液流电池爆发式增长，公司铬盐加工能力占有率高，产业链地位突出，有望表现较强的业绩弹性。
五、风险提示铬资源开发不及预期，技术更新速度不及预期，长时储能行业发展不及预期
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