二氧化碳储能技术研究进展-张振涛_42页_10mb

报告摘要

第九届全国储能科学与技术大会总结

核心内容

第九届全国储能科学与技术大会聚焦于新型储能技术的发展，特别是二氧化碳储能技术（CES）的研究进展与应用场景。会议由张振涛研究员主讲，强调了新型储能技术在实现“双碳”目标中的重要性，并深入探讨了二氧化碳储能技术的原理、研究现状、应用场景及产业化前景。

主要观点

新型储能机遇与挑战：新型储能技术是未来脱碳电力系统的关键，特别是在长时储能领域，其在灵活性和可靠性方面具有显著优势。然而，技术发展仍面临成本、效率和应用场景的挑战。
二氧化碳储能技术概述：二氧化碳储能是一种新型物理储能技术，通过电-机-热-势的能量转化实现电力高效储存。其储能过程包括压缩和再冷，释能过程包括再热和膨胀发电。
二氧化碳储能技术的优势：
- 安全性：无燃烧爆炸风险，无二次污染，对环境无害。
- 低成本：初投资和后期维护成本较低，度电成本低至0.2元左右。
- 高效率：设计效率可达75%，响应速度快。
- 长寿命：使用寿命超过30年，循环次数约1万次。
- 易扩容：系统可平滑扩容，储存容量无衰减。
- 多场景适应性：适用于风光大基地、源网荷储一体化、热电联供、工业余热利用等多种场景。
技术研究现状：
- TE-CES系统：基于热水蓄热和冰浆蓄冷，但存在储能效率低、体积大等问题。
- TC-CES系统：跨临界二氧化碳储能系统，循环效率为60%，储能密度为2.6 kWh/m³。
- SC-CES系统：超临界二氧化碳储能系统，循环效率为71%，储能密度为23 kWh/m³，具有更高的性能。
- LCES系统：液态二氧化碳储能系统，储能密度可达16.23 kWh/m³，系统回收期约7.76年，具有较好的经济收益潜力。
- 多目标优化：通过优化系统运行策略，提升能源利用率和出售收益，系统在典型工况下电-电效率达23.60%，供热COP为3.33，供冷COP为2.33。
应用场景：
- 热电联供系统（CCES-CHP）：结合火电烟气余热，提高系统储能效率至67.89%，提升电网调度灵活性。
- 数据中心冷却：通过储能+热泵运行模式，降低用电成本，提升数据中心PUE。
- 工业园区智慧能源服务：提供源-网-荷-储一体化解决方案，助力零碳电厂和海洋牧场工艺方案。
- CCUS全链条工艺：为碳捕集、利用与封存提供技术支持和咨询服务。

关键信息

技术分类：二氧化碳储能技术按储能形式、介质储存形式、系统工作压力和储存设备形式可分为多种类型，如TE-CES、TC-CES、SC-CES、LCES等。
实验与模拟：通过实验平台和仿真模型，研究了相变蓄冷材料、压缩热回收、系统热力学性能等关键问题，优化了系统运行策略。
系统性能：系统在不同工况下表现出良好的储能和释能性能，如CCES-CHP系统在典型工况下综合能源利用效率可达88.1%。
产业化进展：
- Energy Dome公司：2022年建成4MW·h二氧化碳储能示范项目，计划部署20MW/200MWh系统。
- 博睿鼎能：2023年建成国内首台百千瓦液态二氧化碳储能示范项目，计划在陕北榆林建设100MW/400MW压缩二氧化碳储能系统。
政策支持：全国政协委员张振涛呼吁给予新型长时物理储能项目同等政策支持，以推动技术发展和应用。
技术团队与成果：张振涛研究员是中国科学院关键技术人才，主持多项国家及省部级项目，发表学术论文170余篇，申请专利300余项，参与制定相关标准10余项。

团队介绍

张振涛研究员：
- 十四届全国政协委员
- 博士，研究员，博士生导师
- 民进北京市委常委、中国科学院基层委员会主任委员
- 学术成就包括：中国科学院关键技术人才、中国高技术产业发展促进会未来能源分会主任委员、国家重点研发专项首席科学家等。
- 曾参与创立青岛海信日立、担任美的集团华北区销售总监、技术孵化河南佰衡节能科技股份有限公司（新三板上市）。