近年来，随着国内新能源市场的蓬勃发展，光伏和风电等可再生能源的大规模并网，对源网侧储能配置的需求也在同步增长。

然而，可再生能源的间歇性、周期性和不稳定性特征，给电网带来了挑战，如弃风限电问题和并网安全问题。

储能技术作为解决这些问题的关键，其具备分时能量储存和释放的功能，能够有效实现可再生能源的平滑输出、电网的削峰填谷、用户侧能源管理以及用电负荷的平衡。这不仅是新型电力系统的重要组成部分，也是推动可再生能源规模化利用的关键技术。

在新型储能技术领域，二氧化碳储能技术（CAES）作为一种压缩空气储能技术的重要分支，近年来在国内市场上受到了广泛的关注和研究。

这种技术通过压缩空气并将其储存在地下洞穴或储气罐中，需要时释放空气，通过膨胀机驱动发电机发电，从而实现能量的存储与释放。因其技术的经济性、高效性等，二氧化碳储能或有望在未来的能源系统中扮演更加重要的角色。

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新型电力系统的绿色支柱

2024年的政府工作报告强调了发展新型储能技术的重要性，以支持能源结构的转型和实现碳中和目标。二氧化碳储能技术，作为其中的一种创新物理储能方式，正逐渐成为推动新质生产力发展的关键力量。

二氧化碳储能系统利用二氧化碳的物理相变来存储和释放电能。在特定的相变温度和压力下，二氧化碳的相变过程没有时间限制，这意味着储能系统可以持续进行能量的存储和释放。

由于系统的核心设备是旋转机械，其工作原理与火电机组相似，能够实现长时间不间断地做功。这种储能技术的一个显著优势是它的灵活性。它能够覆盖从10MW级别的小型项目到GW级别的大型项目，提供不同功率和容量的解决方案。

二氧化碳储能系统原理图

二氧化碳储能可以为电网运行提供调峰、调频、备用及黑启动等多种服务，能够显著提高电力系统的灵活性及安全性，是新型电力系统构建的支撑技术。

它不仅可与太阳能、风电等新能源配套，有效弥补其无法提供稳定、持续电力供应的弱点，也可与传统火电配套使用，作为传统火电灵活运行时小负荷工况的功率补偿，可大幅提升机组调峰能力和能量综合利用效率。

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储能界的“新质生产力”，体现在哪里？

从目前已有的储能技术路线来看，二氧化碳储能是最具电网友好性的储能技术路线之一，主要体现在以下三个方面。

效率、功率、容量的稳定性兼具。电网是链接电源侧与负荷侧的动脉，因此，电网的安全、平稳运行是所有调度计划的最终目的，随着新能源电力占比提升，低惯量、高波动、弱支撑等问题对电网平稳运行带来了巨大挑战，研究表明，系统的效率与功率在生命周期内不会存在典型衰减，且系统为闭式循环运行，系统容量也不会有典型衰减。

在不同的季节运行，都具备稳定性。二氧化碳储能系统自身设计有保温保压机制，同时系统采用闭式循环，因此，系统运行不受外部环境与气候条件影响，自身效率能得到充分保证，可以在不同地理环境、不同气候条件下稳定出力。

二氧化碳储能系统的功率单元与容量单元为解耦设计，这样的设计特点使得系统能够在单一侧进行独立扩容。系统可扩容充电单元的功率实现快充慢放；也可扩容放电单元功率实现慢充快放；同时也可以单独扩容容量单元，实现储能时长的自由扩容，系统可根据不同的电网调度需求进行差异化配置，满足不同场景需求。

二氧化碳储能技术在灵活性和经济性方面展现出显著优势。相较于传统的压缩空气储能和液化空气储能技术，二氧化碳储能提供了更低的全生命周期成本和更高的系统效率。1度电成本可降至0.15元/kWh，而储能电-电效率可达75%，这在储能技术中是非常有竞争力的。

与工业过程的深度耦合。二氧化碳储能技术与海螺水泥的碳捕集、利用与封存（CCUS）系统进行了创新性的深度耦合。通过这一耦合，水泥生产过程中捕集的二氧化碳不仅被用于储能，实现了暂态封存，而且降低了储能系统的成本，同时减少了碳封存的成本，促进了二氧化碳的循环利用。

余热回收与能源节约。二氧化碳储能系统可以利用水泥生产过程中产生的110℃以下烟气的热量，将原本废弃的余热转化为电能，直接供给生产使用。这种系统性利用低品位余热的方法，有效解决了水泥厂低品位余热利用率不足的问题，预计每年可为企业节约标煤约1565吨，显著提升了能源利用效率。

作为新型储能技术的一种，二氧化碳储能相比传统储能，更具有“大容量、长时间”等特点。

储能时长可达16+小时（根据充放电时长，国内一般将储能技术划分为“短时储能”（＜4小时）和“长时储能”（≥4小时）），释能功率可达GW级，适合大规模长时储能，具有电-电转换效率高、储能密度大、寿命长等特点，能够满足可再生能源大规模电力消纳、电网削峰填谷和火电蓄能调峰等庞大市场需求，具有较好的经济效益和社会效益。

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储能多场景空间发力

《“十四五”新型储能发展实施方案》中提出的火电与核电机组抽汽蓄能等技术，以及百兆瓦级压缩空气储能技术的工程化应用，标志着我国在新型储能技术领域的重要进展。

在这一背景下，百兆瓦级的二氧化碳储能系统成为实现该方案目标的关键技术之一。

以一套100MW/400MW•h的二氧化碳储能系统为例，“100MW”代表该系统在满负荷运行时的发电功率，而“400MW•h”则表示系统的储能容量，即系统能够存储并提供400兆瓦时的电能。

这一储能容量相当于40万度电，按照普通家庭每月350至450度的用电量计算，系统完成一次完整的充放电周期，能够为近千户家庭提供一个月的电力需求。

该系统的高效性体现在其快速的充放电能力上，一次充电和放电过程仅需几个小时即可完成。这不仅提高了能源利用的灵活性，也为电网的稳定运行和调峰能力提供了有力支持。

二氧化碳储能正发展着多场景应用空间。系统不仅具备CAES系统的功能特性，可将风电、光电等间歇能源“拼接”起来，保障新能源的持续电力输出；还可以和CCS、液化天然气(LNG)等多种能源系统耦合，实现二氧化碳储能的多场景应用和效率提升。总体来说，加快发展储能界的“新质生产力”将有利于推动构建储能创新空间。

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开启工程化应用里程碑

面对全球能源转型和对清洁储能技术的迫切需求，二氧化碳储能技术以其长期、稳定、高效的储能能力，展现出巨大的行业吸引力。作为一种创新的物理储能方式，不仅能够提升电网稳定性，还因其环保特性和潜在的经济效益，成为推动能源结构向可持续方向转型的关键技术之一。

类似像安徽芜湖海螺10MW/80MWh二氧化碳储能示范系统项目、青海省格尔木市40MW/160MWh二氧化碳储能示范项目、湖北襄州100MW/200MWh新型二氧化碳储能项目的并网调试成功，都标志着国内二氧化碳储能技术在全球范围内迈进了商业应用阶段。

在构建新型电力系统的进程中，储能技术的发展呈现出多元化的趋势。各类储能技术路线，包括化学储能、物理储能、机械储能等，都在不断地探索与创新中展现出各自的优势和特色。为电力系统的灵活性和可靠性提供更多选择。技术创新是产业升级的“源动力”，各技术路线的多样性和互补性，将为实现能源转型和提升电网智能化水平提供强有力的技术支撑。