张振涛：二氧化碳储能改写未来能源版图

编者：

在“双碳”目标引领下，我国的能源转型正在步入深水区，新型储能、碳捕集利用、综合零碳等前沿技术成为推动能源变革、保障能源安全的核心抓手。当前，社会各界对未来能源、零碳技术、储能路线仍存在诸多认知误区，技术落地与产业化推广也面临多重瓶颈。为厘清行业困惑、解读前沿趋势，本刊近日专访了全国政协委员、中科院理化技术研究所张振涛研究员。

文/ 执行主编 郑挺颖

张振涛

01

“减碳为先、捕碳为辅、用碳为要”

“双碳”目标提出后，“零碳”成为行业热词，但多数人对零碳的理解停留在“完全不排放二氧化碳”的片面认知中。您长期深耕综合零碳领域，能否用通俗易懂的语言，解读真正的综合零碳理念，以及实现综合零碳的核心逻辑与实施路径？

张振涛：确实，社会各界对零碳的片面认知非常普遍，很多人认为零碳就是瞬间实现零排放，这完全脱离了产业实际与技术现状，根本无法落地。我们提出的综合零碳，核心是一套循序渐进、闭环管控的系统工程，绝非一蹴而就的绝对零排放，其核心逻辑可以概括为“减碳为先、捕碳为辅、用碳为要”，最终形成碳循环闭环，实现零碳甚至负碳发展。

具体来说，实施路径分为三个核心环节：首先是源头减碳，这是综合零碳的基础，通过节能提效技术、清洁能源替代、生产工艺优化，从生产、运营源头减少二氧化碳排放，比如工业领域用高效热泵替代传统高耗能供热设备，就可以降低能耗与碳排放；其次是中端捕碳，针对钢铁、火电、化工等难以彻底减排的高排放行业，通过碳捕集技术，将生产过程中排放的二氧化碳收集起来，避免直接排入大气，弥补源头减碳的不足；最后是末端用碳，这是综合零碳的关键，将捕集的二氧化碳进行资源化利用，而非单纯封存，让二氧化碳从废弃物转变为可利用资源，比如用于储能、制冷、农业碳肥、工业生产等，形成“排放-捕集-利用”的碳循环闭环。

综合零碳的核心优势，兼顾产业发展与“双碳”目标。不盲目追求零排放，而是立足我国工业体系现状，在保障生产、民生需求的前提下稳步减碳，既符合国情，又具备可落地、可推广的实操性，是传统高耗能行业实现绿色转型的可行路径。

02

综合零碳工厂：

破解行业三大痛点

您提到综合零碳理念重在落地，据了解，您的团队早在2023年就打造了综合零碳工厂示范项目，比行业全面推广提前近两年。能否详细介绍该示范项目的落地场景，以及它解决了行业哪些实际痛点？

张振涛：我们联合国家电投在北京市昌平区沙河落地的综合零碳工厂示范项目，是国内首批完整落地综合零碳理念的园区类示范工程，核心是打造一套可复制、可推广的零碳园区管控范式，项目实现多能源、多负荷、全环节的智能协同管控，涵盖新能源耦合、碳源捕集、冷热负荷平衡、碳资源化利用、柔性调控五大核心板块。

具体来看，项目整合光伏等清洁能源，替代传统化石能源供电，实现清洁能源自给；针对园区内空气中的碳源，开展空气直接碳捕集；配套储冷、储热、储电设备，实现能源梯级利用，满足园区生产、运营的冷热电需求；将捕集的二氧化碳直接用于植物工厂碳气肥、制冷热泵等，实现就地消纳；同时通过柔性调控系统，应对能源波动与负荷变化，保障整个零碳系统稳定高效运行。

该项目针对行业三大核心痛点入手：一是打破单一节能、单一捕碳的碎片化模式，实现全流程零碳管控，解决传统减碳手段效果分散、难以达标的问题；二是破解碳捕集后无应用场景、单纯封存二氧化碳无效益的难题，实现碳资源闭环利用，让零碳改造产生实际价值；三是适配工业园区、生产企业的实际运营需求，不影响生产效率，同时降低能源成本，解决企业“不愿改、改不起”的痛点。目前这套范式已完成验证，可适配制造、化工、能源等多行业的园区零碳改造需求，具备大规模推广的技术条件。

03

碳捕集产业化的核心卡点与痛点

碳捕集是综合零碳的核心支撑环节，但行业普遍反映碳捕集技术落地难、推广难，您认为，当前碳捕集技术产业化的核心卡点与痛点究竟是什么？

张振涛：二氧化碳捕集技术本身已具备一定成熟度，但规模化商用难以推进。我认为，核心痛点集中在成本与能耗两大瓶颈，同时伴随应用场景缺失的问题，这也是行业公认的难题。

一方面是捕集成本过高，企业缺乏主动实施的动力。目前行业常规碳捕集技术，以燃煤电厂为例，每吨二氧化碳的捕集成本约300元，而我国碳交易市场价格远低于这一水平，企业捕碳不仅没有收益，反而会增加生产成本，即便央企也仅能开展示范项目，无法实现商业化推广；另一方面是捕集过程的能耗过高，陷入“减碳反增碳”的怪圈。传统火电厂、钢厂的碳捕集工艺，需要先将烟气降温至38~40℃才能完成碳吸收，后续解析二氧化碳时，又要将吸收液加热至107~110℃，降温与加热环节都需消耗大量热能、电能且这些能耗多来自化石能源。以空气直接捕集二氧化碳为例，按现有能源结构每捕集1吨二氧化碳，往往会额外排放0.2~1吨二氧化碳，减排效果大打折扣。

此外，多数碳捕集项目仅注重封存，缺乏规模化应用渠道，无法形成经济效益，进一步降低了企业参与的积极性，这三大问题叠加，导致碳捕集技术始终停留在示范阶段，难以走向市场化。

04

将碳捕集的综合能耗

降低三分之一

针对碳捕集高能耗、高成本的痛点，您团队研发了专项核心技术，且已在能源企业项目中落地应用。能否通俗讲解该技术的原理，以及实际应用中的效果如何？

张振涛：我们团队依托国家发改委环资司科研课题，研发了热泵能量回收型高效碳捕集技术，核心是通过废热回收再利用，实现捕集过程能量闭环，从源头降低能耗与成本，该技术已在国家电投的项目中完成交付与验证，处于行业领先水平。

通俗来讲，其技术原理就是解决传统碳捕集热量浪费的问题。传统工艺中，烟气降温释放的热量、二氧化碳解析排出的高温气体热量，全部被直接浪费，导致能耗居高不下；我们的技术通过热泵系统，将烟气降温过程中的废热回收，用于预热解析环节的吸收液，同时将解析塔顶排出的110℃高温二氧化碳与水蒸气混合气体，经压缩、换热后，回收热量再次用于解析补热，实现全流程热量循环利用，大幅减少外部热源与电源的消耗。

从实际应用效果来看，该技术可使碳捕集的综合能耗降低三分之一以上，直接带动捕集成本从每吨300元降至200元左右，这是行业内极具突破性的降本成效。目前该技术已完成国家电投重庆项目设备交付，为国家能源集团某电厂制定了碳捕集+二氧化碳储能一体化方案（每年可捕集封存15万吨二氧化碳），从理论测算到工程落地均得到验证，可直接适配火电、钢铁等行业的大规模碳捕集需求。

05

碳捕集市场化：

“开源”路径与价值突破

您提到碳捕集商业化需“开源节流”，除了技术降本的“节流”，“开源”层面该如何突破，才能让碳捕集真正具备市场化推广价值？

张振涛：碳捕集要实现市场化，技术降本与市场增值必须同步推进，“开源”核心是提升碳资产价值、拓宽碳应用场景，让企业捕碳能获利、有回报。

首先是要完善碳交易市场机制，逐步将碳排放权从无偿分配转向有偿使用，通过市场调节提升碳排放权的价格，当价格高到足以覆盖碳捕集的成本时，企业便会主动开展碳捕集工作，通过碳交易获得收益；其次是拓宽二氧化碳资源化应用场景，摒弃单纯封存模式，要加快发展低能耗、高实用价值的碳利用产业，比如将捕集的二氧化碳用于长时储能、工业制冷、农业碳肥、海洋牧场养殖等，形成完整的碳循环产业链，让二氧化碳从成本项转变为收益项。

碳捕集只有实现技术降本与市场增值双轮驱动，才能打破“企业不愿捕、捕了无收益”的困境，推动技术从示范项目走向大规模商用，成为高排放行业实现“双碳”目标的核心支撑。

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二氧化碳储能适配场景十分广泛

二氧化碳储能是您团队深耕的核心领域，也是新型长时储能的热门路线，但大众对这一技术较为陌生，能否用通俗易懂的方式，讲解二氧化碳储能的工作原理？

张振涛：二氧化碳储能属于大规模长时物理储能技术，可以把它理解为一个巨型“绿色充电宝”，工作原理是利用二氧化碳的“气-液”状态转换，实现电能与热能、势能的存储与释放，全程无污染物排放、无燃爆风险。

在“充电”储能阶段，利用电网谷电、光伏风电等绿电，驱动压缩机将气态二氧化碳压缩冷却为高压液态二氧化碳，压缩过程产生的热量储存于蓄热装置中，液态二氧化碳则存入专用储罐，完成能量存储；到了“放电”释能阶段，再用蓄热装置中的热量来加热液态二氧化碳，使其快速气化膨胀，驱动膨胀轮机转动发电，将能量转化为电能，接着输送回电网，二氧化碳则可循环利用，整个过程形成闭环。

与锂电等化学储能、抽水蓄能等地理依赖型储能不同，二氧化碳储能依靠物理状态转换实现储能，安全稳定、寿命长，且不依赖特殊地理条件，适配场景十分广泛。

当前新型储能路线众多，抽水蓄能、压缩空气储能、锂电、液流电池等各有优势，二氧化碳储能相较于这些技术，核心竞争力体现在哪些方面？主要适配哪些应用场景？

张振涛：在我国新能源高占比电力系统建设中，长时储能、大规模储能是刚需，对比现有储能路线，二氧化碳储能的核心优势不可替代，主要体现在五个方面：

第一，适配大规模长时储能需求，可轻松实现10小时以上储能时长，甚至按天储能，完美解决光伏、风发电波动大、不稳定的问题，适配西北新能源大基地、电网侧独立储能等场景；第二，储能效率高且稳定，团队研发的系统综合效率达75%，高于实际运行的抽水蓄能（60%~70%），效率稳定性远超其他技术；第三，地理适应性极强，无需高山、水库、盐穴等特殊地理条件，二氧化碳常温高压下即可液化储存，沙漠、戈壁、工业园区均可落地，突破地理限制；第四，安全耐用、扩容便捷，物理储能无燃爆风险，使用寿命达30~40年，远超锂电，扩容只需增加储罐容量，无需更换核心设备，成本大幅降低；第五，耦合“双碳”目标，可直接对接碳捕集系统，利用捕集的二氧化碳储能，实现减碳与储能双重效益。

基于这些优势，二氧化碳储能可广泛应用于电网侧独立储能、新能源大基地配套、工业园区综合储能、火电调峰、数据中心备电、海洋牧场能源保障等场景，尤其适配西北荒漠新能源基地、高排放工业园区，是新型电力系统建设的理想储能选择。

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政策利好：

容量电价政策助推发展

2026年1月，国家发改委出台新型储能容量电价政策，重点支持长时储能，这一政策对二氧化碳储能产业化有哪些实质性推动作用？目前，您团队相关项目落地进展如何？

张振涛：国家发改委2026年114号文出台的容量电价政策，对长时储能产业而言是里程碑式利好，几乎是为二氧化碳储能量身定制的政策，彻底解决了此前新型储能盈利模式模糊、投资回报周期长的痛点。

此前，新型储能主要依靠峰谷电价差盈利，长时储能回本慢、投资风险高，企业参与意愿低；容量电价政策实施后，独立储能项目可获得稳定的容量补偿，不再单纯依赖峰谷价差，盈利模式清晰可预期，大幅降低投资风险，有效吸引社会资本进入，直接加速了二氧化碳储能的规模化落地进程。值得一提的是，该政策落地后，我们的项目推进效率显著提升。

目前产业化落地已进入快车道：河北固安中试装置完成全流程验证，技术成熟度达标；河南信阳20兆瓦、120兆瓦时示范项目即将开工；河南开封的项目计划年内落地；同时我们还为湖南湘电、哈电、国网、三峡集团等企业完成多套设备交付与方案设计，覆盖二氧化碳储能、高温热泵、冷热电联供等领域，形成了从技术研发、设备制造到工程交付的完整产业链，规模化推广条件成熟。

08

科研均围绕产业现场的真问题

您牵头的储能公司在2022年成立，短短几年便实现多项技术落地与项目交付，众所周知，科研团队转型产业化往往面临诸多难题，您如何平衡基础研究与产业落地？

张振涛：科研团队做产业化，最容易陷入“重研发、轻落地”的误区，我们的核心解决思路是基础研究紧扣产业需求，产业落地依托科研成果，实现双向协同、无缝衔接，不做脱离实际的科研。

在基础研究方面，我们研发方向均围绕产业现场的真问题，比如二氧化碳物性优化、储能系统能耗降低、工业余热耦合等，都是企业项目落地中遇到的实际卡点，基础研究的核心目标是解决卡脖子技术问题，让成果具备落地价值；在产业落地方面，我们团队提前介入研发环节，将工业工况、运维需求、成本控制等方面融入科研设计，避免实验室成果与产业现场脱节。同时坚持“小试-中试-示范”的渐进式路径，每一项技术都经过全工况验证，成熟后再推向市场，确保项目落地后稳定运行。

我们公司的核心团队以中科院理化所科研班底为核心，分工明确、优势互补：公司CEO由团队核心成员担任，精通科研与产业双重逻辑；技术团队汇聚多名博士、博士后，深耕二氧化碳物性、系统工艺、工程交付等领域，科研与实操经验兼备；另有专业团队负责市场拓展与资本运作，形成“科研+产业+工程”的完整架构。公司目前已获评国家高新技术企业、科技型中小企业、创新型中小企业，天使轮融资顺利，发展稳健，逐步实现技术研发与项目运营的良性循环。

09

低能耗、高实用、

可规模化才是王道

我注意到，二氧化碳的资源化利用还有一些发展方向，例如二氧化碳制甲醇、制淀粉等技术，您如何看待这类技术？从能源与经济角度讲，其是否具备规模化推广价值？

张振涛：我个人认为，必须理性客观看待这些技术路线：二氧化碳制淀粉等技术，现阶段仅具备实验室科研价值，尚不具备大规模商业化推广的条件，其核心原因是能量损耗极大、经济效益极差，不符合节能提效的基本逻辑。

从化学本质来看，二氧化碳是有机物燃烧的最终产物，化学性质极其稳定，要将其转化为甲醇、淀粉等高价值产品，需要投入大量能量破坏化学键，能量损耗呈几何级增长。经精准测算，电制氢效率约40%，氢气与二氧化碳合成甲醇效率进一步降低，甲醇再转化为电能或燃料，全程能量利用率不足30%，大量能源在多次转化中浪费，得不偿失。这类技术仅能在绿电极度充裕、弃风弃光率极高的特殊场景下小规模试验，一旦新能源并网率提升、绿电价格回归正常，便完全失去经济性。

我们始终认为，二氧化碳资源化利用应聚焦低能耗、高实用、可规模化的方向，比如二氧化碳储能、工业制冷、农业碳肥、热泵供热等，无需大量能量转化，直接发挥二氧化碳的应用价值，这才是符合产业实际、具备推广价值的碳利用路径。

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碳利用新场景：农业与海洋牧场

您提到二氧化碳与农业、海洋牧场耦合是务实的应用场景，能否详细讲解这类场景的应用逻辑与落地进展？

张振涛：二氧化碳与农业、海洋牧场耦合，是综合零碳理念的延伸应用，具备低能耗、就地消纳、产业链协同的核心优势，落地可行性极强，且能助力乡村振兴与海洋经济绿色发展。

在农业场景中，设施农业、植物工厂的作物光合作用需要大量二氧化碳，将工业捕集的二氧化碳作为气肥通入，可加速作物生长，同时实现二氧化碳就地消纳；农业生产中的烘干、保鲜环节，采用二氧化碳热泵或制冷技术，特定工况下相比传统设备节能30%以上，还可以降低碳排放。目前，我们已与河北省石家庄市平山县等地区合作，打造零碳农业示范项目，将零碳园区与设施农业结合，形成“工业捕碳-农业用碳”的闭环，适配乡村绿色发展需求。

在海洋牧场场景中，核心是实现三大耦合：一是藻类养殖捕碳，二氧化碳可加速海藻生长，海藻作为水产养殖饵料，促进海洋碳循环；二是能源配套耦合，二氧化碳储能系统为海洋牧场提供稳定电力，同时实现储冷、储热，满足水产品冷冻、保鲜需求；三是海上绿电耦合，利用海上风电驱动二氧化碳储能，构建海上清洁能源闭环。我们已为某沿海省份制定海洋牧场二氧化碳综合利用方案，技术路径成熟，后续将对接相关企业推进项目落地。

这类应用场景的核心是务实落地，不追求概念噱头，让二氧化碳资源化利用真正产生经济与生态双重效益，成为“双碳”技术服务民生、赋能产业的典型实践。

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“物理储能技术

将迎来黄金发展期”

站在当前行业节点，您认为未来能源、新型储能与“双碳”技术领域的发展趋势是什么？科研团队与企业该如何把握发展机遇？

张振涛：未来3~5年，能源领域的发展趋势是清晰明确的，核心围绕三大方向演进：一是新型电力系统对长时、大规模储能的需求持续爆发，物理储能技术迎来黄金发展期，二氧化碳储能凭借独特优势，将快速实现规模化商用；二是“双碳”政策从宏观引导转向精细化落地，高排放行业零碳改造、二氧化碳捕集利用将从示范走向普及，更多工业园区、企业配备综合零碳系统；三是产学研用融合进一步深化，科研成果转化速度大幅提升，脱离产业需求的纯理论研究将被淘汰，技术落地能力成为核心竞争力。

对于科研团队，要摒弃浮躁心态，紧盯产业实际痛点，做有用、能用的科研，扎实攻克卡脖子技术，避免盲目追逐概念；对于能源企业、工业企业，要主动拥抱绿色转型，提前布局长时储能、碳捕集等前沿技术，抢抓政策与市场先机，同时加强与科研院所合作，借助专业力量降低转型成本。

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期待技术落地服务国家能源战略

当前“新能源”已是行业高频词，而您牵头创立的专业机构“中国高技术产业发展促进会未来能源产业专委会”命名为“未来能源专委会”，而非“新能源专委会”，这一名称差异的背后是什么？

张振涛：我们定名“未来能源专委会”，核心是对能源发展阶段与范畴的认知不同。大众熟知的新能源，主要聚焦光伏、风电、锂离子电池等已实现规模化商用的技术路线，范畴相对固定，是当下能源转型的主力；而未来能源更侧重前瞻性、颠覆性与全场景适配性，不局限于现有成熟技术，而是面向“双碳”目标长期落地、新型电力系统构建、能源安全自主可控的长远需求，涵盖碳循环利用、先进长时储能、综合零碳系统、多能耦合互补等所有前沿技术方向，更注重技术的可持续性、产业化潜力与国家战略适配度，这也是我们组建专委会的核心初衷。

未来能源专委会自2022年成立以来，围绕未来能源领域开展了哪些工作，目前取得了哪些实质性进展？

张振涛：专委会成立以来，始终坚守“搭建产学研用融合桥梁、推动未来能源技术落地转化”的核心定位，构建了以吴骊珠、韩布兴院士等顶尖学者为引领，高校学科带头人、企业核心技术骨干为支撑的专业团队，成员覆盖科研、产业、工程等全链条，核心工作围绕三大方向落地，且均取得了务实成果。

一是开展精准化战略研讨与技术研判，摒弃大而空的会议形式，每年举办小而精的专题研讨会，聚焦碳捕集、长时储能、综合零碳等行业卡脖子问题，组织跨领域专家碰撞思路、研判趋势，形成多份针对性技术共识与产业建议，为技术研发与政策制定提供参考；二是打通科研成果转化“最后一公里”，把科研院所的基础研究成果与能源企业、工业企业的实际需求精准对接，解决实验室技术与产业现场脱节的痛点，推动多项前沿技术从试验阶段走向工程应用；三是吸纳优质行业资源，稳步壮大专业队伍，吸纳具备核心技术的科研团队、创新型企业、行业资深人才加入，凝聚行业合力，目前专委会的行业影响力与专业服务能力持续提升，已成为未来能源领域重要的产学研协同平台。

我们始终坚持不做单纯的学术交流组织，而是以落地为导向，为国家能源转型与“双碳”目标落地提供实打实的技术支撑与产业服务，这也是专委会发展的核心方向。

作为全国政协委员与行业专家，您对二氧化碳储能及“双碳”产业后续发展，有怎样的规划与期待？

张振涛：后续我们将围绕三大核心方向推进工作：一是持续做强未来能源专委会，进一步汇聚行业优质资源，优化产学研对接机制，搭建更高效的技术交流与成果转化平台，助力行业人才培养与技术协同创新；二是加速二氧化碳储能规模化落地，推进河南、河北、陕西等地的项目建设，实现核心设备国产化，进一步降低成本；三是深化综合零碳技术推广，构建零碳工厂、零碳园区范式，推动碳捕集-利用-储能闭环落地，助力高排放行业绿色转型。

我的期待很简单，就是让前沿能源技术真正服务于国家能源安全与“双碳”目标落地，让“双碳”技术不再是高高在上的概念，而是走进产业、惠及民生的实用成果。

张振涛，第十四届全国政协委员、中国科学院理化技术研究所研究员、博士生导师、中国科学院关键技术人才，国家重点研发计划首席科学家，长期从事碳中和路径下二氧化碳储能、资源化利用与新型节能技术等方面研究。同时还担任中国高技术产业发展促进会未来能源产业专委会主任委员、中国轻工业食品药品保质加工储运装备与节能技术重点实验室主任等机构负责人；先后主持国家及省部级科研项目30余项，获省级科技进步三等奖和行业科技进步特等奖各1项；发表学术论文200余篇，申请及授权发明专利350余项，出版学术专著两部，参与标准撰写10余项，技术孵化上市企业1家。

编辑：柯欣

审核：王汝霖

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