【中国科学院】2024二氧化碳储能技术研究进展报告_42页_2mb

二氧化碳储能技术研究进展总结

新型储能机遇与挑战

• 锚定绿色发展与“双碳”战略
• 机遇：政策支持、技术革新；挑战：安全与储能效率提升

二氧化碳储能系统概述

• 工作原理：
  • 储能：电能→热能+势能（CO₂超临界压缩）
  • 释能：热能+势能→电能（透平膨胀发电）
• 储能方式：气态、高压/低压液态、超临界状态
• 优势：低成本、安全性高、免补燃、长寿命、易扩容、无地理限制

二氧化碳储能技术研究现状

技术分类与性能

1. TE-CES（电热储能）：
   • 单相显热交换（储能侧），两相潜热交换（蓄冷侧）
   • 效率：23.6~33.3%，储能密度需优化
2. TC-CES（跨临界）：
   • 效率60~71%，储能密度21~26kWh/m³，承压15~75MPa
3. LCES（液态储存）：
   • 新设计储能密度16~26kWh/m³，需解决相变损耗
4. 集成技术：复合储能、余热耦合等

数学模型与优化

• 多目标优化：热电联供效率+E活动收益
• 关键参数：储罐压力、透平/压缩机效率、滑压运行

二氧化碳储能多元应用场景

1. 热电联供（CCES-CHP）：
   • 双SOC模型，供热系数提升储能效率至214%
   • 实例：20MW·h系统占地约6.5亩，综合效率88.1%
2. 火电厂配储：
   • 余热用于补热，储能效率提升至67.89%
3. 数据中心与园区能源：
   • 热泵协同实现“储能+制冷”，提升PUE（能源利用率）
4. 工业余热利用：
   • 结合供热需求灵活调度，提升机组响应能力

二氧化碳储能应用现状

1. 试点项目：
   • 2022年：4MW·h全球首套CES示范项目
   • 2023年：国内首台100kW·h液态CO₂储能验证系统
2. 产业化推进：
   • 湖南博睿鼎能：100MW/400MWh储能系统计划
   • 海外：丹麦签约20MW/200MWh示范项目

团队与产业化进展

• 技术优势：
  • 高精度算法（对CO₂-润滑油相平衡预测提升30%）
  • 专利技术：低温泵、滑压控制、热能梯级利用
• 产业化布局：
  • 长沙博睿鼎能：提供源网荷储全场景解决方案
  • 团队组合：科研团队+企业渠道，快速实现商业化

关键结论

1. CO₂储能在高效、安全性与成本等方面优势明显
2. 长时储能（LDES）是未来重点方向
3. 需解决系统承压与热损耗等工程瓶颈
4. 政策支持与企业合作加速商业化进程