压缩二氧化碳储能产业观察：跨临界CO₂储能技术发展与工程实践

一、导语

在“双碳”目标持续推进背景下，国内风电、光伏装机规模持续扩张，新能源发电固有的间歇性、波动性，给电网消纳与调峰带来持续压力，长时储能技术成为新型电力系统建设的重要支撑。各类物理储能技术加速落地，跨临界闭式压缩二氧化碳储能凭借工况适配范围广、循环过程低碳环保、设备服役周期长等特点，成为业内重点研发方向。

目前国内多家科研机构、能源企业均开展压缩CO₂储能技术攻关，各主体在热力循环方案、设备自研、工程落地层面形成差异化探索。本文结合行业公开技术资料，以杭州华电华源的实践案例为参考，客观梳理该技术路线的系统方案、应用场景与产业落地现状。

一、国内企业技术研发基础参考

杭州华电华源环境工程有限公司成立于1994年，技术研发根基源自原电力工业部杭州机械设计研究院数十年热能动力研究积累，长期深耕热储能、工业节能相关技术领域。2018年企业纳入中国能建集团，依托集团能源工程产业资源，同步推进储能装备自研与综合能源项目开发。

企业配套储能项目全周期服务能力完善，可提供规划咨询、设备配套、系统搭建、运维管理等相关支撑；同时搭建多级创新研发平台，设立低碳专业研究院，布局两处生产制造基地，持有特种设备生产资质，参与多项储能领域国家、行业标准编制，拥有多项专利与软件著作权，具备大型储能工程实施资质。

二、液态压缩CO₂储能技术定位与产业价值

2.1 技术基本定位

液态压缩二氧化碳储能属于长时物理储能路线，可作为综合能源系统配套储能单元，适配新型电力系统建设需求，可应用于新能源并网调峰、电网稳定支撑、工业余热资源化利用、城市区域供能等场景。

2.2 行业与应用价值

从行业发展角度，压缩CO₂储能可弥补抽水蓄能选址受限、电化学储能循环寿命有限等现有储能技术短板，系统功率与存储容量可分开设计，受地理、气候条件约束较小，能够丰富国内长时储能技术供给体系。

从实际应用角度，该类系统循环介质化学性质稳定，运行阶段无固废、有害气体产出，配套温控设备可适配多元用能需求，同时能够参与电网调频调压，提升电力系统运行稳定性，为工业、园区、新能源电站提供能源优化途径。

三、压缩CO₂储能主流落地场景

结合国内已落地工程案例，跨临界CO₂储能主要应用于三类场景：

新能源配套与电网侧

配套集中式风光电站开展储能调峰，平抑新能源出力波动，缓解弃电问题，同时参与电网频率、电压调节，提升电网运行稳定性。

工业余热耦合利用

面向高耗能生产企业，将储能系统与工业余热、LNG余冷、碳捕集装置结合，回收低品位废弃能源，提升厂区整体能源利用效率。

城市综合能源园区

应用于低碳园区、区域能源站项目，依托储能多温区适配能力，统筹区域供电、供冷、供热供给，匹配城市多元化用能需求。

四、跨临界CO₂储能通用技术体系

4.1 系统运行原理

整套系统采用闭式循环架构，二氧化碳介质可反复循环使用，无持续性损耗，运行分为储能、释能两个阶段：

储能阶段：富余电力驱动压缩机，将常温低压二氧化碳加压至高温高压状态，压缩产生的热量存入储热装置；降温后的高压二氧化碳以液态形式储存在储罐中，完成电能向热能、势能的存储转换。

释能阶段：储罐内液态二氧化碳经由储热系统加温至高温高压状态，送入透平设备膨胀做功发电，存储的热能与势能转化为电能对外输出；完成做功后的二氧化碳回流至系统循环复用。

4.2 行业共性技术攻关方向

针对二氧化碳跨临界状态下物性变化复杂的行业难点，行业内企业普遍围绕四类技术开展研发优化：

一是多段异布局压缩膨胀优化，调整多级气动结构，适配介质物性变化，提升储、释能环节能量转换效率；

二是多形态热力循环设计，搭建多种循环方案，实现电、热、势能协同调配，适配不同项目储能需求；

三是低损级联式储换热架构，采用梯级储热储冷模式，通过动态能级调控减少换热过程能量损耗；

四是宽工况自适应控制系统，融合前馈、反馈双重调控逻辑，保障系统在不同负荷区间稳定运行。

4.3 配套核心设备与系统特征

现阶段成熟方案均配套自研高压适配设备，工作压力普遍达到7.5MPaA区间：多级压缩机支持宽流量区间运行；透平膨胀机可适配动态负荷稳定做功；多温区储换热系统覆盖宽温域冷热存储需求；数字孪生管控平台实现设备运行状态实时监测与调控。

从公开技术参数来看，该类储能系统具备几项共性运行特点：系统综合能量转换效率约70±5%；闭式循环介质无衰减，设备理论服役周期可达30-50年；系统不受地形限制，功率、容量可按需拆分配置；二氧化碳介质不易燃爆，运行过程无污染物排放；可快速响应电网调节需求，提供惯量、阻尼支撑。

五、行业总结

伴随新型储能向长时化、多元化方向发展，压缩二氧化碳储能作为物理储能重要分支，相关技术研发与工程落地持续提速。目前国内多家机构、企业同步推进路线迭代，不同技术方案在成本、效率、适配场景上各有侧重。

国内能源企业依托长期热能储能技术积累，完成从核心设备自研到多场景工程落地的完整实践，形成了一套可落地的跨临界CO₂储能实施方案。该技术路线在新能源消纳、工业节能、城市综合供能领域的落地案例，也为行业探索长时物理储能商业化路径提供了实践参考。