中國儲能網(wǎng)訊：新型電力系統(tǒng)對儲能功率、時(shí)長、響應(yīng)時(shí)間等呈現(xiàn)多樣化的需求，儲電、儲熱、儲氣、儲冷、儲氫多種類儲能技術(shù)的有機(jī)結(jié)合和優(yōu)化運(yùn)行，以解決新能源出力與電力負(fù)荷季節(jié)性不匹配導(dǎo)致的跨季平衡調(diào)節(jié)問題，是未來儲能技術(shù)發(fā)展的大方向。
新型電力系統(tǒng)對儲能應(yīng)用的時(shí)間尺度需求逐漸多樣化，長時(shí)儲能存在較大缺口。
二氧化碳儲能，作為一種新型儲能技術(shù)，儲能時(shí)長可達(dá)16+小時(shí)，釋能功率可達(dá)GW級，適合大規(guī)模長時(shí)儲能；此外，二氧化碳儲能系統(tǒng)也是一個典型的二氧化碳利用場景，有望深度嵌入CCUS的各個環(huán)節(jié)。
左擎長時(shí)儲能、右牽CCUS，二氧化碳儲能是怎樣的儲能技術(shù)呢？
二氧化碳儲能
左擎長時(shí)儲能右牽CCUS
二氧化碳儲能，是一種氣液互轉(zhuǎn)、兩態(tài)協(xié)同儲能技術(shù)，其基本原理是在用電低谷期，利用余電將常溫常壓的二氧化碳?xì)怏w壓縮為液體，并將壓縮過程中產(chǎn)生的熱能儲存起來；在用電高峰期，利用存儲的熱能加熱液態(tài)二氧化碳至氣態(tài)，驅(qū)動透平發(fā)電。
二氧化碳儲能系統(tǒng)，主要由二氧化碳儲罐、壓縮機(jī)、透平、蓄熱蓄冷子系統(tǒng)組成。
二氧化碳儲能系統(tǒng)運(yùn)行原理
圖源：百穰新能源
二氧化碳儲能系統(tǒng)通過二氧化碳物理相變實(shí)現(xiàn)電能的存儲與釋放，在相變溫度與壓力確定的情況下，二氧化碳相變無時(shí)長限制，且機(jī)組設(shè)備為旋轉(zhuǎn)機(jī)械，運(yùn)作原理與火電機(jī)組類似，可不間斷做功，且具有寬泛的功率（10MW級到GW級）和容量等級，容量配置靈活，擴(kuò)容、升級改造易；理論上適配電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)多元應(yīng)用場景，尤其適合大規(guī)模長時(shí)儲能。
電能轉(zhuǎn)換效率及成本方面，二氧化碳儲能設(shè)計(jì)電能轉(zhuǎn)換效率可達(dá)80%以上，目前實(shí)際轉(zhuǎn)換電能轉(zhuǎn)換效率達(dá)60%以上，并在逐步提升；二氧化碳壓縮儲能系統(tǒng)壽命長，設(shè)計(jì)壽命30年以上，設(shè)計(jì)使用期內(nèi)循環(huán)次數(shù)超過1萬次，生命周期內(nèi)不會出現(xiàn)容量和效率衰減，系統(tǒng)全周期度電成本0.15-0.2元/度，并且系統(tǒng)功率單元與時(shí)長單元為解耦設(shè)計(jì)，單側(cè)擴(kuò)容成本低，在功率單元確定的前提下，時(shí)長越長，儲能系統(tǒng)的單位成本越低。
此外，二氧化碳儲能系統(tǒng)壓力溫度等級低，安全可靠，無污染和燃爆風(fēng)險(xiǎn)；選址靈活、場景適應(yīng)性強(qiáng)，可以用儲氣罐、氣囊、廢棄的礦山/礦井等作為而二氧化碳的低壓儲氣室；具備余熱利用能力，可匹配挖掘中國工業(yè)余熱的潛在價(jià)值。
碳捕集、利用與封存（CCUS），是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要手段之一。二氧化碳儲能系統(tǒng)也是一個典型的二氧化碳利用場景，未來有望深度嵌入CCUS的各個環(huán)節(jié)，比如與碳捕集耦合，既可為儲能系統(tǒng)供應(yīng)穩(wěn)定低成本的氣源，又能對外輸出二氧化碳產(chǎn)品。
政策加持
商業(yè)示范項(xiàng)目落地
二氧化碳儲能技術(shù)已納入多個國家級、省級儲能發(fā)展政策。
《碳達(dá)峰碳中和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》對新型電力系統(tǒng)儲能領(lǐng)域做了標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的明確指示，其中儲能領(lǐng)域?qū)⒅攸c(diǎn)制修訂抽水蓄能標(biāo)準(zhǔn)，電化學(xué)、壓縮空氣、飛輪、 二氧化碳等新型儲能標(biāo)準(zhǔn)；此外，二氧化碳儲能作為重點(diǎn)新型儲能技術(shù)已被分別寫入《山東省新型儲能工程發(fā)展行動方案》、《廣東省培育發(fā)展未來綠色低碳產(chǎn)業(yè)集群行動計(jì)劃》、《四川省電源電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃 （2022-2025年）》、《新疆維吾爾自治區(qū)發(fā)展改革委關(guān)于建立健全支持新型儲能健康有序發(fā)展配套政策的通知》等省級儲能發(fā)展政策文件。
國家級、省級試點(diǎn)示范項(xiàng)目也不乏二氧化碳儲能的“身影”。
今年1月，國家能源局正式發(fā)布了新型儲能試點(diǎn)示范項(xiàng)目名單，兩個二氧化碳儲能項(xiàng)目入選，包括由百穰新能源與安徽海螺集團(tuán)合作開發(fā)的“安徽省蕪湖市繁昌區(qū)10MW/80MWh二氧化碳儲能示范項(xiàng)目”，以及東方電氣集團(tuán)的“青海省格爾木市40MW/160MWh二氧化碳儲能示范項(xiàng)目”。去年5月，“湖北襄州100MW／200MWh新型二氧化碳儲能項(xiàng)目”被納入湖北省2023年新型儲能電站試點(diǎn)示范項(xiàng)目，該項(xiàng)目由百穰新能源與遠(yuǎn)景能源合作開發(fā)。
示范項(xiàng)目落地，正在推進(jìn)二氧化碳儲能商業(yè)化進(jìn)程。
2022年8月，由東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司、安徽海螺集團(tuán)有限責(zé)任公司、百穰新能源科技（深圳）有限公司、西安交通大學(xué)能源與動力工程學(xué)院共同打造的“二氧化碳壓縮儲能系統(tǒng)驗(yàn)證項(xiàng)目”開始試運(yùn)行，該項(xiàng)目利用25萬立方米的二氧化碳作為循環(huán)工質(zhì)進(jìn)行充放電，能在2小時(shí)內(nèi)存滿2萬度電。
該驗(yàn)證系統(tǒng)完成驗(yàn)證、優(yōu)化后，搬至蕪湖海螺水泥公司項(xiàng)目。2023年12月，蕪湖海螺10MW/80MWh二氧化碳儲能示范系統(tǒng)調(diào)試并網(wǎng)一次成功，該項(xiàng)目納入了國家能源局新型儲能試點(diǎn)示范項(xiàng)目，同時(shí)也是全球首套落地的用戶側(cè)二氧化碳儲能商用項(xiàng)目。
該項(xiàng)目以蕪湖海螺水泥工廠為應(yīng)用場景，二氧化碳儲能系統(tǒng)深度耦合海螺水泥的CCUS捕捉產(chǎn)線，將水泥產(chǎn)線上捕捉的二氧化碳用于儲能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的暫態(tài)封存，既降低了儲能系統(tǒng)成本，又減少了碳封存成本，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳捕捉與循環(huán)利用。
同時(shí)，結(jié)合水泥生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，利用水泥窯廢熱提高儲能效率，系統(tǒng)在放電過程中，利用50℃以上的低品位余熱進(jìn)一步提升系統(tǒng)效率。這一特性契合建材、電解鋁、鋼鐵等高排碳、高耗能且有大量工業(yè)余熱的工廠及園區(qū)場景。
作為“碳捕手”，碳捕集技術(shù)的核心任務(wù)是將液化天然氣、氫氣廠、鋼鐵廠、水泥廠、發(fā)電廠、石油煉化廠等“碳排放大戶”所產(chǎn)生的CO?收集起來，并用各種方法儲存以避免其排放到大氣中的。而如何在生產(chǎn)流程中將二氧化碳捕集起來是關(guān)鍵問題之一。
從這個角度短期來看，二氧化碳儲能面向這些“碳排放大戶”工廠及園區(qū)的用戶側(cè)儲能項(xiàng)目值得關(guān)注。二氧化碳儲能因其壽命長、安全性能高等優(yōu)勢定位大規(guī)模長時(shí)儲能，其在源側(cè)、網(wǎng)側(cè)的大規(guī)模應(yīng)用還需示范項(xiàng)目進(jìn)一步驗(yàn)證。
國內(nèi)兩大參與企業(yè)
2022年6月，意大利Energy Dome公司建成世界首個二氧化碳儲能示范項(xiàng)目，該項(xiàng)目規(guī)模2.5MW/4MWh。
2023年12月，由百穰新能源科技（深圳）有限公司（以下簡稱“百穰新能源”）、安徽海螺集團(tuán)有限責(zé)任公司、西安交通大學(xué)聯(lián)合研發(fā)的全球首個10MW/80MWh二氧化碳儲能商業(yè)示范項(xiàng)目并網(wǎng)。
2023年12月，100MW/400MWh二氧化碳儲能商業(yè)化電站在山東肥城經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)完成立項(xiàng)備案，該項(xiàng)目由北京博睿鼎能動力科技有限公司（以下簡稱“博睿鼎能”）牽頭打造。
百穰新能源、博睿鼎能是目前國內(nèi)二氧化碳儲能賽道兩家代表企業(yè)。
百穰新能源，成立于2021年9月，專注于新型二氧化碳儲能系統(tǒng)研發(fā)和制造。早在2017年，百穰研發(fā)團(tuán)隊(duì)已開始二氧化碳壓縮儲能系統(tǒng)的研發(fā)工作，并聯(lián)合西安交通大學(xué)能動學(xué)院謝永慧教授團(tuán)隊(duì)進(jìn)行二氧化碳儲能系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)，聯(lián)合東方電氣東方汽輪機(jī)有限公司進(jìn)行系統(tǒng)動力設(shè)備研發(fā)；2021年5月，百穰與西安交通大學(xué)聯(lián)合設(shè)立了“先進(jìn)儲能系統(tǒng)動力設(shè)備研究中心”。
2022年8月，百穰完成由永泰能源、海德股份、北京安賜資本、成都川商基金、西安開源基金等投資的近億元A輪融資；2022年11月，百穰與中化學(xué)城投簽署協(xié)議，落地智造中心，該中心部署完成后，將具備10MWh-GWh級項(xiàng)目的設(shè)備交付能力。
博睿鼎能，成立于2022年10月，是中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所科研團(tuán)隊(duì)成果轉(zhuǎn)化的科技公司，致力于新型二氧化碳儲能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，主營業(yè)務(wù)是為源側(cè)/網(wǎng)側(cè)/荷側(cè)提供多場景新型二氧化碳儲能技術(shù)解決方案與技術(shù)工藝、工程、裝備成套及運(yùn)維服務(wù)。
2011年，博睿鼎能的研究團(tuán)隊(duì)依托國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等科研課題創(chuàng)新性地開展二氧化碳儲能系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究，掌握二氧化碳液化蓄冷、熱泵蓄熱、動力裝備及協(xié)同控制等關(guān)鍵技術(shù)；2023年8月，博睿鼎能在河北省廊坊建成國內(nèi)首套百千瓦液態(tài)二氧化碳儲能示范驗(yàn)證項(xiàng)目，10月完成項(xiàng)目系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試，12月立項(xiàng)備案100MW/400MWh二氧化碳儲能商業(yè)化電站。
2023年10月，博睿鼎能完成數(shù)千萬元天使輪融資，由昆仲資本領(lǐng)投，深泉投資跟投。據(jù)悉，博睿鼎能當(dāng)前客戶主要以為發(fā)電集團(tuán)、地方能源企業(yè)等發(fā)電側(cè)企業(yè)為主，主要根據(jù)客戶實(shí)際需求提供工藝包技術(shù)服務(wù)和定制化儲能系統(tǒng)方案。
儲能的作用就像是“充電寶”，可以把平時(shí)風(fēng)電、光伏等新能源富余的發(fā)電量儲存起來，在用電高峰時(shí)放電，既能促進(jìn)新能源開發(fā)消納，也能為電力系統(tǒng)運(yùn)行提供調(diào)峰調(diào)頻等輔助服務(wù)。
2024年，“新型儲能”也首次被寫入政府工作報(bào)告，這意味著其將成為2024年乃至今后相當(dāng)長一段時(shí)期內(nèi)，我國經(jīng)濟(jì)社會工作的重要任務(wù)之一，新型儲能發(fā)展再度按下加速鍵。新型電力系統(tǒng)之下，各類儲能技術(shù)路線兼收并蓄、多元技術(shù)百花齊放是大勢所趨。
又一種值得關(guān)注的超級“充電寶”技術(shù)進(jìn)入我們的視野，你看好二氧化碳儲能嗎？
