又一种超级“充电宝”技术：二氧化碳储能

新型电力系统对储能功率、时长、响应时间等呈现多样化的需求，储电、储热、储气、储冷、储氢多种类储能技术的有机结合和优化运行，以解决新能源出力与电力负荷季节性不匹配导致的跨季平衡调节问题，是未来储能技术发展的大方向。

新型电力系统对储能应用的时间尺度需求逐渐多样化，长时储能存在较大缺口。

二氧化碳储能，作为一种新型储能技术，储能时长可达16+小时，释能功率可达GW级，适合大规模长时储能;此外，二氧化碳储能系统也是一个典型的二氧化碳利用场景，有望深度嵌入CCUS的各个环节。

左擎长时储能、右牵CCUS，二氧化碳储能是怎样的储能技术呢?

二氧化碳储能

左擎长时储能右牵CCUS

二氧化碳储能，是一种气液互转、两态协同储能技术，其基本原理是在用电低谷期，利用余电将常温常压的二氧化碳气体压缩为液体，并将压缩过程中产生的热能储存起来;在用电高峰期，利用存储的热能加热液态二氧化碳至气态，驱动透平发电。

二氧化碳储能系统，主要由二氧化碳储罐、压缩机、透平、蓄热蓄冷子系统组成。

二氧化碳储能系统运行原理

图源：百穰新能源

二氧化碳储能系统通过二氧化碳物理相变实现电能的存储与释放，在相变温度与压力确定的情况下，二氧化碳相变无时长限制，且机组设备为旋转机械，运作原理与火电机组类似，可不间断做功，且具有宽泛的功率(10MW级到GW级)和容量等级，容量配置灵活，扩容、升级改造易;理论上适配电源侧、电网侧、用户侧多元应用场景，尤其适合大规模长时储能。

电能转换效率及成本方面，二氧化碳储能设计电能转换效率可达80%以上，目前实际转换电能转换效率达60%以上，并在逐步提升;二氧化碳压缩储能系统寿命长，设计寿命30年以上，设计使用期内循环次数超过1万次，生命周期内不会出现容量和效率衰减，系统全周期度电成本0.15-0.2元/度，并且系统功率单元与时长单元为解耦设计，单侧扩容成本低，在功率单元确定的前提下，时长越长，储能系统的单位成本越低。

此外，二氧化碳储能系统压力温度等级低，安全可靠，无污染和燃爆风险;选址灵活、场景适应性强，可以用储气罐、气囊、废弃的矿山/矿井等作为而二氧化碳的低压储气室;具备余热利用能力，可匹配挖掘中国工业余热的潜在价值。

碳捕集、利用与封存(CCUS)，是实现“双碳”目标的重要手段之一。二氧化碳储能系统也是一个典型的二氧化碳利用场景，未来有望深度嵌入CCUS的各个环节，比如与碳捕集耦合，既可为储能系统供应稳定低成本的气源，又能对外输出二氧化碳产品。

政策加持

商业示范项目落地

二氧化碳储能技术已纳入多个国家级、省级储能发展政策。

《碳达峰碳中和标准体系建设指南》对新型电力系统储能领域做了标准建设的明确指示，其中储能领域将重点制修订抽水蓄能标准，电化学、压缩空气、飞轮、 二氧化碳等新型储能标准;此外，二氧化碳储能作为重点新型储能技术已被分别写入《山东省新型储能工程发展行动方案》、《广东省培育发展未来绿色低碳产业集群行动计划》、《四川省电源电网发展规划 (2022-2025年)》、《新疆维吾尔自治区发展改革委关于建立健全支持新型储能健康有序发展配套政策的通知》等省级储能发展政策文件。

国家级、省级试点示范项目也不乏二氧化碳储能的“身影”。

今年1月，国家能源局正式发布了新型储能试点示范项目名单，两个二氧化碳储能项目入选，包括由百穰新能源与安徽海螺集团合作开发的“安徽省芜湖市繁昌区10MW/80MWh二氧化碳储能示范项目”，以及东方电气集团的“青海省格尔木市40MW/160MWh二氧化碳储能示范项目”。去年5月，“湖北襄州100MW/200MWh新型二氧化碳储能项目”被纳入湖北省2023年新型储能电站试点示范项目，该项目由百穰新能源与远景能源合作开发。

示范项目落地，正在推进二氧化碳储能商业化进程。

2022年8月，由东方电气集团东方汽轮机有限公司、安徽海螺集团有限责任公司、百穰新能源科技(深圳)有限公司、西安交通大学能源与动力工程学院共同打造的“二氧化碳压缩储能系统验证项目”开始试运行，该项目利用25万立方米的二氧化碳作为循环工质进行充放电，能在2小时内存满2万度电。

该验证系统完成验证、优化后，搬至芜湖海螺水泥公司项目。2023年12月，芜湖海螺10MW/80MWh二氧化碳储能示范系统调试并网一次成功，该项目纳入了国家能源局新型储能试点示范项目，同时也是全球首套落地的用户侧二氧化碳储能商用项目。

该项目以芜湖海螺水泥工厂为应用场景，二氧化碳储能系统深度耦合海螺水泥的CCUS捕捉产线，将水泥产线上捕捉的二氧化碳用于储能系统，实现二氧化碳的暂态封存，既降低了储能系统成本，又减少了碳封存成本，实现了二氧化碳捕捉与循环利用。

同时，结合水泥生产工艺特点，利用水泥窑废热提高储能效率，系统在放电过程中，利用50℃以上的低品位余热进一步提升系统效率。这一特性契合建材、电解铝、钢铁等高排碳、高耗能且有大量工业余热的工厂及园区场景。

作为“碳捕手”，碳捕集技术的核心任务是将液化天然气、氢气厂、钢铁厂、水泥厂、发电厂、石油炼化厂等“碳排放大户”所产生的CO₂收集起来，并用各种方法储存以避免其排放到大气中的。而如何在生产流程中将二氧化碳捕集起来是关键问题之一。

从这个角度短期来看，二氧化碳储能面向这些“碳排放大户”工厂及园区的用户侧储能项目值得关注。二氧化碳储能因其寿命长、安全性能高等优势定位大规模长时储能，其在源侧、网侧的大规模应用还需示范项目进一步验证。

国内两大参与企业

2022年6月，意大利Energy Dome公司建成世界首个二氧化碳储能示范项目，该项目规模2.5MW/4MWh。

2023年12月，由百穰新能源科技(深圳)有限公司(以下简称“百穰新能源”)、安徽海螺集团有限责任公司、西安交通大学联合研发的全球首个10MW/80MWh二氧化碳储能商业示范项目并网。

2023年12月，100MW/400MWh二氧化碳储能商业化电站在山东肥城经济开发区完成立项备案，该项目由北京博睿鼎能动力科技有限公司(以下简称“博睿鼎能”)牵头打造。

百穰新能源、博睿鼎能是目前国内二氧化碳储能赛道两家代表企业。

百穰新能源，成立于2021年9月，专注于新型二氧化碳储能系统研发和制造。早在2017年，百穰研发团队已开始二氧化碳压缩储能系统的研发工作，并联合西安交通大学能动学院谢永慧教授团队进行二氧化碳储能系统技术研发，联合东方电气东方汽轮机有限公司进行系统动力设备研发;2021年5月，百穰与西安交通大学联合设立了“先进储能系统动力设备研究中心”。

2022年8月，百穰完成由永泰能源、海德股份、北京安赐资本、成都川商基金、西安开源基金等投资的近亿元A轮融资;2022年11月，百穰与中化学城投签署协议，落地智造中心，该中心部署完成后，将具备10MWh-GWh级项目的设备交付能力。

博睿鼎能，成立于2022年10月，是中国科学院理化技术研究所科研团队成果转化的科技公司，致力于新型二氧化碳储能技术的产业化，主营业务是为源侧/网侧/荷侧提供多场景新型二氧化碳储能技术解决方案与技术工艺、工程、装备成套及运维服务。

2011年，博睿鼎能的研究团队依托国家重点研发计划等科研课题创新性地开展二氧化碳储能系统的实验研究，掌握二氧化碳液化蓄冷、热泵蓄热、动力装备及协同控制等关键技术;2023年8月，博睿鼎能在河北省廊坊建成国内首套百千瓦液态二氧化碳储能示范验证项目，10月完成项目系统联调联试，12月立项备案100MW/400MWh二氧化碳储能商业化电站。

2023年10月，博睿鼎能完成数千万元天使轮融资，由昆仲资本领投，深泉投资跟投。据悉，博睿鼎能当前客户主要以为发电集团、地方能源企业等发电侧企业为主，主要根据客户实际需求提供工艺包技术服务和定制化储能系统方案。

储能的作用就像是“充电宝”，可以把平时风电、光伏等新能源富余的发电量储存起来，在用电高峰时放电，既能促进新能源开发消纳，也能为电力系统运行提供调峰调频等辅助服务。

2024年，“新型储能”也首次被写入政府工作报告，这意味着其将成为2024年乃至今后相当长一段时期内，我国经济社会工作的重要任务之一，新型储能发展再度按下加速键。新型电力系统之下，各类储能技术路线兼收并蓄、多元技术百花齐放是大势所趋。

又一种值得关注的超级“充电宝”技术进入我们的视野，你看好二氧化碳储能吗?

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