中國儲能網(wǎng)訊：隨著雙碳目標(biāo)的持續(xù)推進(jìn)，為保障新能源接入電力系統(tǒng)的安全性，新型儲能技術(shù)的發(fā)展成為現(xiàn)今趨勢。二氧化碳儲能作為一種新型儲能技術(shù)正在映入眼簾，它的原理屬于一種氣液互轉(zhuǎn)、兩態(tài)協(xié)同儲能技術(shù)，但二氧化碳允許更高密度能量存儲，同時具備高效率、低成本、高安全、無污染、長壽命、智能化等多項優(yōu)勢。目前，壓縮空氣儲能技術(shù)已經(jīng)開始步入商業(yè)化，陸續(xù)有百兆瓦級別的大型項目投建，而與其原理相似的二氧化碳儲能技術(shù)的發(fā)展前景令人期待。
今年6月，一家名為Energy Dome的公司在意大利撒丁島建設(shè)了世界上第一個二氧化碳儲能項目，規(guī)模為2.5MW/4MWh。
今年8月，中國首個二氧化碳儲能驗證項目投運，該項目由東方電氣集團東方汽輪機有限公司、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。
“世界第一”和“國內(nèi)第一”，二氧化碳儲能在今年正式進(jìn)入行業(yè)視野，這也讓不少人對二氧化碳儲能技術(shù)充滿了好奇，全球氣候變暖的元兇二氧化碳也可以用來儲能嗎？
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世界第一個二氧化碳儲能系統(tǒng)
世界上第一個二氧化碳儲能系統(tǒng)是由意大利初創(chuàng)公司Energy Dome建立的，于2020年2月開始進(jìn)行二氧化碳儲能初始階段的運行測試，僅用了兩年多的時間就從概念發(fā)展到了多兆瓦級的全面測試。
Energy Dome于2019年創(chuàng)立，在2020年12月獲得Third Derivative種子輪投資，并與2021年12月進(jìn)行了1100萬美元的A輪融資。該公司已經(jīng)計劃在2023年底前完成一個20MW/200MWh的大規(guī)模長時儲能系統(tǒng)。
▌Energy Dome的二氧化碳儲能運行原理
在充電過程中，二氧化碳?xì)怏w被儲存在一個密封的穹頂中，通過使用多余的電力將其壓縮成液體，此時壓縮過程中產(chǎn)生的熱量也會被捕獲并儲存起來供以后再次使用。
在放電過程中，儲存的熱量被用來再次蒸發(fā)液態(tài)二氧化碳，此時二氧化碳就會升溫、蒸發(fā)和膨脹，轉(zhuǎn)動渦輪機并發(fā)電。
▌Energy Dome二氧化碳儲能的特點
和空氣相比，二氧化碳允許高密度能量存儲，因為它是為數(shù)不多的可以在正常環(huán)境溫度和壓力下冷凝并儲存為液體的氣體之一。除此之外，Energy Dome的二氧化碳儲能還有以下特點：
1）低成本。該儲能系統(tǒng)使用的所有材料都是常見的，并且很容易獲得。Energy Dome表示，其二氧化碳儲能系統(tǒng)將在未來幾年實現(xiàn)50-60美元/兆瓦時（340~410元/兆瓦時）的度電成本。這將比鋰離子電池低兩倍多。
2）效率高。Energy Dome的首席執(zhí)行官Claudio Spadacini在接受采訪時表示，其二氧化碳儲能系統(tǒng)效率為75-80%。
3）可持續(xù)性。該系統(tǒng)所采用的組件和設(shè)計確保了長壽命、可回收，壽命預(yù)計約為30年。同時，此系統(tǒng)是完全封閉的，閉環(huán)系統(tǒng)不會產(chǎn)生排放，二氧化碳儲能是完全可持續(xù)和完全可回收的。
4）模塊化系統(tǒng)。二氧化碳儲能系統(tǒng)將是模塊化的，可以根據(jù)需要擴展到任何尺寸。液態(tài)二氧化碳容器、壓縮機、渦輪機均有不同尺寸，使用者可以根據(jù)需要，以最合適的充電或放電率來優(yōu)化設(shè)計。
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國內(nèi)第一個二氧化碳儲能驗證項目
去年10月，東方電氣集團東方汽輪機有限公司、百穰新能源科技（深圳）有限公司和西安交通大學(xué)能源與動力工程學(xué)院共同舉行國內(nèi)首個“新型二氧化碳儲能驗證項目”的開工儀式，標(biāo)志著我國這一儲能技術(shù)邁開了真正工程化應(yīng)用的步伐。
該項目于今年8月正式投運。
主要技術(shù)提供方的百穰新能源成立于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。擁有低壓氣倉和系統(tǒng)設(shè)計等核心技術(shù)。該公司于今年8月底完成近億元的A輪融資。
▌百穰二氧化碳儲能技術(shù)原理
百穰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)。
充電時用低谷電力驅(qū)動壓縮機將常溫常壓二氧化碳?xì)怏w壓縮至液態(tài)，并將液化后的二氧化碳儲存在高壓裝置中；收集壓縮二氧化碳過程中產(chǎn)生的熱能，并儲存在儲熱裝置中；
放電時利用低品位熱量將液態(tài)二氧化碳?xì)饣?，通過儲存的熱量促進(jìn)二氧化碳膨脹，驅(qū)動透平旋轉(zhuǎn)發(fā)電。
▌百穰二氧化碳儲能技術(shù)特點
百穰長時大容量二氧化碳儲能系統(tǒng)，具有“高效率、低成本、高安全、無污染、長壽命、智能化”等多項優(yōu)勢；系統(tǒng)具備獨特的余熱利用能力，能夠挖掘中國工業(yè)余熱的巨大潛在價值；系統(tǒng)具有極好的普適性，可在各種地理環(huán)境和氣候條件下使用。
低成本。二氧化碳儲能建設(shè)成本顯著低于抽水蓄能，度電成本最低可達(dá)0.2元/度；
高效率。該系統(tǒng)電到電設(shè)計效率高達(dá)82%，系統(tǒng)實際效率也能達(dá)到60%以上，并且在逐步提升；
無地域限制。二氧化碳儲能系統(tǒng)的建設(shè)對地理環(huán)境和氣候條件沒有特殊要求，適合全球部署；
大容量。其儲能時長多達(dá)16+小時，釋能功率可達(dá)GW級；
長壽命，無衰減。該儲能系統(tǒng)壽命長達(dá)30年，設(shè)計使用期內(nèi)循環(huán)次數(shù)超過10000次，可做到效率無衰減、容量無衰減；
安全無污染，易升級改造。循環(huán)工質(zhì)采用二氧化碳，無燃爆風(fēng)險，無污染殘留。其充電功率和時長均可平滑擴容，升級改造成本低。
位于東方汽輪機廠區(qū)內(nèi)的這個新型二氧化碳儲能驗證項目占地18000㎡，約為兩個半足球場大小，儲能規(guī)模10MW/20MWh，能在2小時內(nèi)存滿2萬度電，是全球單機功率最大，儲能容量最大的二氧化碳儲能項目。
除了上述公司外，一些新的企業(yè)正在進(jìn)入二氧化碳儲能領(lǐng)域。
成立于2022年初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。該公司致力于壓縮氣體儲能技術(shù)的研究與積累，參與了多個國家級儲能示范項目的建設(shè)，是中國最早涉足壓縮氣體儲能技術(shù)落地的團隊之一。
在壓縮空氣儲能方面，嘉泰的方案是基于天然洞穴和人工洞穴設(shè)計；壓縮二氧化碳儲能技術(shù)則可以利用儲氣罐或儲液罐，具有系統(tǒng)體積、占地面積相對較小，可更加靈活地進(jìn)行部署的優(yōu)勢。目前，嘉泰新能技術(shù)團隊正在進(jìn)行十兆瓦級的壓縮二氧化碳儲能系統(tǒng)設(shè)計工作。
二氧化碳儲能在經(jīng)濟性上有著顯著優(yōu)勢，安全性上也不存在燃燒爆炸等風(fēng)險，在存儲時長方面，也可以輕松實現(xiàn)24小時長時間存儲，適用于未來大規(guī)模長時儲能的市場需求。
目前，壓縮空氣儲能技術(shù)已經(jīng)開始步入商業(yè)化，陸續(xù)有百兆瓦級別的大型項目投建，作為一種和壓縮空氣儲能技術(shù)原理類似的新型儲能技術(shù)，二氧化碳儲能的發(fā)展才剛剛開始，這是一種更具前景的儲能技術(shù)嗎？時間將最終給出準(zhǔn)確的答案。
