中國儲能網(wǎng)訊：近日，在長時儲能細分賽道二氧化碳儲能領(lǐng)域，兩則消息值得關(guān)注。
7月22日，華電集團電子商務(wù)平臺發(fā)布華電木壘100萬千瓦二氧化碳壓縮空氣儲能綜合能源示范項目100MW/1000MWh二氧化碳儲能電站EPC總承包招標(biāo)公告。
項目規(guī)劃容量60萬千瓦風(fēng)電、40萬千瓦光伏和100萬千瓦時儲能，是世界上首個百兆瓦級二氧化碳儲能系統(tǒng)。
7月11日，新華烏什500MW/2000MWh構(gòu)網(wǎng)型儲能項目第一臺220kV主變壓器具備試驗條件。
作為出廠前的最后一道工序，意味著項目將迎來設(shè)備交付的關(guān)鍵節(jié)點，是保障項目順利推進的重要一步。
據(jù)悉，該項目位于烏什縣阿合雅光伏產(chǎn)業(yè)園區(qū)，占地452畝，總投資44.5億元；主要建設(shè)內(nèi)容為：200MW/800MWh磷酸鐵鋰電池儲能、200MW/800MWh全釩液流電池儲能和壓縮二氧化碳儲能100MW/400MWh三種儲能形式。
在雙碳目標(biāo)大背景下，我國新能源裝機規(guī)模穩(wěn)步增長，隨著新能源滲透率快速提升，發(fā)電隨機性、波動性、季節(jié)不均衡性等問題帶動了長時儲能需求。
作為一種新興的長時儲能技術(shù)，二氧化碳儲能時長可達16+小時，釋能功率可達GW級，適合大規(guī)模長時儲能；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)。
但這個前景可期的儲能技術(shù)仍處于技術(shù)示范推廣的初期階段，商業(yè)化應(yīng)用仍需要更多的研究深入和技術(shù)突破。
什么是二氧化碳儲能？
二氧化碳儲能是壓縮氣體儲能技術(shù)的一個分支，與抽水蓄能、壓縮空氣儲能同屬于大規(guī)模、長時儲能技術(shù)。
從優(yōu)勢上看，二氧化碳無毒、不易燃、安全等級為A1；其臨界點為7.39 MPa和31.4 ℃，對比空氣(3.77 MPa和-140.5 ℃)更容易液化；超臨界二氧化碳(S-CO?)具有黏度小、密度大、導(dǎo)熱性能好等優(yōu)良的熱力學(xué)性質(zhì)。
二氧化碳儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括二氧化碳高低壓儲罐、壓縮機、透平（汽輪機）、蓄冷換熱器和蓄熱蓄冷子系統(tǒng)，工作原理可分為儲能和釋能兩個過程。
儲能時，低壓儲罐中的低壓氣態(tài)二氧化碳經(jīng)過壓縮機壓縮至超臨界狀態(tài)，同時進入中間冷卻器吸收壓縮熱并通過蓄熱介質(zhì)將熱量儲存在蓄熱罐中，最后二氧化碳被常溫水液化儲存在高壓儲罐中。
釋能時，高壓儲罐中的二氧化碳經(jīng)過加熱器升溫氣化，再進入透平中推動透平葉輪發(fā)電，同時再將加熱器出口的低溫蓄熱介質(zhì)冷量儲存在蓄冷罐中，末級透平出口的二氧化碳再返回低壓儲罐。
目前，二氧化碳儲能技術(shù)主要有二氧化碳電熱儲能(TE-CES)系統(tǒng)、跨臨界二氧化碳儲能(TC-CES)和超臨界二氧化碳(SC-CES)儲能系統(tǒng)、液態(tài)二氧化碳儲能(LCES)系統(tǒng)等幾個研究方向。
就優(yōu)勢來看，二氧化碳儲能電-電轉(zhuǎn)換效率高、儲能密度大、壽命長、成本低等多方面優(yōu)點。
電能轉(zhuǎn)換效率及成本方面，二氧化碳儲能設(shè)計電能轉(zhuǎn)換效率可達80%以上，目前實際轉(zhuǎn)換電能轉(zhuǎn)換效率達60%以上；系統(tǒng)設(shè)計壽命可30年以上，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，且系統(tǒng)功率單元與時長單元為解耦設(shè)計，單側(cè)擴容成本低，在功率單元確定的前提下，時長越長，儲能系統(tǒng)的單位成本越低。
除此之外，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；選址靈活、場景適應(yīng)性強，可以用儲氣罐、氣囊、廢棄的礦山/礦井等作為二氧化碳的低壓儲氣室。
就應(yīng)用場景而言，二氧化碳能夠滿足大規(guī)?？稍偕茉措娏ο{、電網(wǎng)削峰填谷和火電蓄能調(diào)峰等市場需求。
在發(fā)電側(cè)可以充當(dāng)風(fēng)、光、煤電的“充電寶”；在電網(wǎng)側(cè)可應(yīng)對大規(guī)模停電事故；用戶側(cè)可應(yīng)用于電量大的工業(yè)園區(qū)和海洋平臺微電網(wǎng)等場景。
另外，二氧化碳儲能具備余熱利用能力，還可匹配挖掘中國工業(yè)余熱的潛在價值。
國家、地方出臺政策
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。
2023年4月，國家標(biāo)準(zhǔn)委、國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部等11個部門發(fā)布的《碳達峰碳中和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》明確重點制修訂抽水蓄能標(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)。
另外，二氧化碳儲能作為重點新型儲能技術(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。
2022年12月，山東省能源局印發(fā)的《山東省新型儲能工程發(fā)展行動方案》明確，以液態(tài)壓縮空氣儲能、超臨界液態(tài)壓縮二氧化碳儲能等技術(shù)為重點，探索開發(fā)一批中小型儲能電站，到2025年，建成壓縮空氣儲能項目30萬千瓦以上。
2023年5月，新疆維吾爾自治區(qū)發(fā)改委發(fā)布的《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》指出，鼓勵采用液流電池、壓縮空氣或二氧化碳儲能、飛輪儲能、重力儲能等儲能方式，提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。
2024年2月，廣東發(fā)改委等《廣東省培育發(fā)展未來綠色低碳產(chǎn)業(yè)集群行動計劃》的通知（以下簡稱通知）正式發(fā)布，該通知明確提出加強二氧化碳等大容量、長時儲能技術(shù)集成優(yōu)化研究。
國內(nèi)外已經(jīng)有應(yīng)用落地
目前，二氧化碳儲能已在國內(nèi)外實現(xiàn)多個項目落地，據(jù)中國儲能網(wǎng)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)投運、在建、備案的二氧化碳儲能項目已達0.56GW/2.56GWh 。
2022年6月,意大利Energy Dome公司建成一套4MW·h的“二氧化碳電池”試點項目，這是世界上首個二氧化碳儲能示范項目。
該項目投運一年后，Energy Dome在2023年底再次宣布其將在意大利部署首個持續(xù)時間10小時的長時儲能項目，該項目的規(guī)模為20MW/200MWh，預(yù)計將于2024年第三季度投入商業(yè)運營，目前這個項目已經(jīng)獲得6000萬歐元的投資。
據(jù)Energy Dome方面透露，該項目所需的資本支出將低于4小時鋰離子儲能項目資本支出的50%，度電成本也比鋰離子電池低兩倍多。
國內(nèi)方面，已經(jīng)在這項技術(shù)上有項目投入的是百穰新能源和有中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所背景的博睿鼎能動力科技有限公司。
百穰新能源成立于2021年，是一家新型儲能科技公司，主營壓縮二氧化碳儲能系統(tǒng)和設(shè)備的研發(fā)、集成、銷售和運營。
2022年10月，由東方電氣集團、百穰新能源、西安交通大學(xué)三方合作的國內(nèi)首個“新型二氧化碳儲能驗證項目”開工，標(biāo)志著國內(nèi)二氧化碳儲能技術(shù)工程化應(yīng)用走出實質(zhì)性一步，項目也是全球首個“二氧化碳+飛輪儲能”項目。
這個位于東方汽輪機廠區(qū)內(nèi)項目儲能規(guī)模10MW/20MWh，能在2小時內(nèi)存滿2萬度電，是彼時全球單機功率最大，儲能容量最大的二氧化碳儲能項目，該項目已于2023年8月正式投運。
2023年5月，湖北襄州100MW／200MWh新型二氧化碳儲能示范項目被列入湖北省能源局新型儲能電站試點示范項目，該項目將由百穰新能源與遠景能源有限公司合作開發(fā)。
2023年12月，百穰新能源全球首套10MW/80MWh二氧化碳儲能示范系統(tǒng)調(diào)試并網(wǎng)一次成功。
該示范系統(tǒng)由百穰新能源、海螺和西安交大聯(lián)合研發(fā)，結(jié)合了水泥生產(chǎn)工藝特點，充分利用水泥窯廢熱進一步提高了儲能效率，入選國家能源局公示了首批科技創(chuàng)新（儲能）試點示范項目。
成立于2022年4月的博睿鼎能，是由中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所科研團隊成果轉(zhuǎn)化的科技公司，聚焦液態(tài)二氧化碳儲能技術(shù)。
2023年8月，博睿鼎能建設(shè)的百千瓦二氧化碳儲能示范驗證項目工程在河北固安落地投運。
10月，該公司完成數(shù)千萬元天使輪融資，資金將主要用于壓縮二氧化碳儲能中試驗證與示范。
12月，由博睿鼎能牽頭的國際首套100MW/400MWh二氧化碳儲能商業(yè)化電站在山東肥城經(jīng)濟開發(fā)區(qū)完成立項備案。
除上述兩家，今年2月，首航高科能源技術(shù)股份有限公司二氧化碳熔鹽儲能示范項目在山東泰安開工，該項目總投資20億元，項目分二期建設(shè)100MW+300MW二氧化碳熔鹽儲能發(fā)電系統(tǒng)，采用“高溫熔鹽+壓縮二氧化碳”儲能技術(shù)，冷—熱—電三連供，實現(xiàn)能源綜合利用率達85%，目前正在申報國家能源領(lǐng)域首臺套重大技術(shù)裝備。
此外，還有新的玩家進入這個領(lǐng)域。
成立于2022年的北京嘉泰新能科技有限公司已經(jīng)完成數(shù)千萬元的天使輪融資，目前，嘉泰新能技術(shù)團隊正在進行十兆瓦級的壓縮二氧化碳儲能系統(tǒng)設(shè)計工作。
在二氧化碳儲能產(chǎn)業(yè)鏈，提供相關(guān)設(shè)備的廠家有中集安瑞科旗下成員企業(yè)石家莊安瑞科氣體機械有限公司，其為蕪湖海螺水泥廠的全球首套新型二氧化碳壓縮儲能示范項目批量提供液態(tài)二氧化碳儲能容器及換熱容器。
另一家是山東前沿動力科技有限公司，其在今年6月投資20億元在山東肥城建設(shè)二氧化碳儲能裝備智能制造項目，計劃年生產(chǎn)50臺套二氧化碳透平機、壓縮機、換熱器以及配套產(chǎn)品，并提供其他高端動力設(shè)備及其技術(shù)服務(wù)。
前景可期 仍待探索
隨著能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和清潔能源的發(fā)展，二氧化碳儲能技術(shù)未來前景可期，不僅可以作為電力基礎(chǔ)設(shè)施，促進可再生能源消納，輔助電網(wǎng)削峰填谷，幫助用戶降低用電成本，還可以在大規(guī)模碳封存，替代人工造林方面發(fā)揮重要作用。
但是作為一種新型長時大規(guī)模儲能技術(shù)，二氧化碳儲能目前處于技術(shù)示范推廣的初期階段，商業(yè)化應(yīng)用仍需要更多的技術(shù)突破以及研究的深入。
首先，針對二氧化碳儲能系統(tǒng)核心技術(shù)體系理論研究不足，仍受制于壓縮空氣儲能的框架，缺乏完善的頂層設(shè)計和底層環(huán)節(jié)支撐，基礎(chǔ)創(chuàng)新研究有待深入，政策層面需要加強引導(dǎo)和支持。
其次，二氧化碳儲能在熱力學(xué)循環(huán)構(gòu)建理論、系統(tǒng)動態(tài)運行控制策略、關(guān)鍵設(shè)備開發(fā)、高性能材料選擇等方面仍有許多關(guān)鍵研究和技術(shù)待突破，同時，在設(shè)備加工制造、系統(tǒng)應(yīng)用等方面需要更多實踐驗證。
