中國(guó)粉體網(wǎng)訊 近日，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)牽頭發(fā)布了“關(guān)于印發(fā)《碳達(dá)峰碳中和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》的通知”。《碳達(dá)峰碳中和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、工業(yè)和信息化部、自然資源部、生態(tài)環(huán)境部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運(yùn)輸部、中國(guó)人民銀行、中國(guó)氣象局、國(guó)家能源局、國(guó)家林草局十一個(gè)部委單位聯(lián)合發(fā)布，既表明了國(guó)家實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的決心，又向雙碳領(lǐng)域傳達(dá)了更豐富與更明確的產(chǎn)業(yè)利好信息。
《碳達(dá)峰碳中和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》在碳減排標(biāo)準(zhǔn)子體系板塊第3點(diǎn)，專門就新型電力系統(tǒng)儲(chǔ)能領(lǐng)域做了標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的明確指示：儲(chǔ)能領(lǐng)域重點(diǎn)制修訂抽水蓄能標(biāo)準(zhǔn)，電化學(xué)、壓縮空氣、飛輪、重力、二氧化碳、熱（冷）、氫（氨）、超導(dǎo)等新型儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)，儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)安全管理與應(yīng)急處置標(biāo)準(zhǔn)。
（來源：《碳達(dá)峰碳中和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》）
二氧化碳儲(chǔ)能技術(shù)正式被列入該指南，一方面說明二氧化碳儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)得到了國(guó)家相關(guān)部委單位的認(rèn)可，另一方面，也表明了國(guó)家對(duì)新型儲(chǔ)能技術(shù)持開放與鼓勵(lì)的態(tài)度。
其實(shí)在今年全國(guó)兩會(huì)期間，全國(guó)政協(xié)委員、中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員、民進(jìn)中國(guó)科學(xué)院基層委員會(huì)主委張振濤便表示應(yīng)加快推進(jìn)“雙碳”目標(biāo)下二氧化碳儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用。張振濤認(rèn)為，新型儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)成為解決可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)、電網(wǎng)安全調(diào)度和用戶節(jié)能降碳問題的關(guān)鍵手段，但現(xiàn)有新型儲(chǔ)能技術(shù)如鋰電池、壓縮空氣儲(chǔ)能、液流電池等仍面臨著安全風(fēng)險(xiǎn)高、占地面積大、地理?xiàng)l件苛刻和投資成本較高等問題，從而導(dǎo)致我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展仍需克服一系列問題。目前，新型儲(chǔ)能領(lǐng)域中我國(guó)具有“領(lǐng)跑”意義的先進(jìn)技術(shù)還不多，亟需更多新型高效儲(chǔ)能技術(shù)參與到“百花齊放”的儲(chǔ)能市場(chǎng)創(chuàng)造價(jià)值。新型二氧化碳儲(chǔ)能是一種新型長(zhǎng)時(shí)大規(guī)模物理儲(chǔ)能技術(shù)，具有儲(chǔ)能效率高、儲(chǔ)能密度大、占地面積小和投資成本低等優(yōu)勢(shì)，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)復(fù)雜電力系統(tǒng)的低碳轉(zhuǎn)型、碳減排承諾和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展都具有重要的意義。
何謂二氧化碳儲(chǔ)能？
二氧化碳儲(chǔ)能是在壓縮空氣儲(chǔ)能和Brayton循環(huán)的基礎(chǔ)上提出的，以CO2作為儲(chǔ)能系統(tǒng)工作介質(zhì)，通過多級(jí)絕熱壓縮與等壓加熱、多級(jí)絕熱膨脹和等壓冷卻等過程實(shí)現(xiàn)。
由于CO2臨界點(diǎn)（7.39MPa和31.4℃）相對(duì)空氣（3.77MPa和-140.5℃）容易達(dá)到，無毒、不易燃、安全等級(jí)為A1。且超臨界二氧化碳（S-CO2）具有優(yōu)良的熱力學(xué)性質(zhì)：黏度小、密度大、導(dǎo)熱性能好，系統(tǒng)寄生能耗也相對(duì)較低。基于常規(guī)儲(chǔ)能設(shè)計(jì)參數(shù)，下表展示了不同壓力和對(duì)應(yīng)溫度下空氣和CO2的密度大小，可以看出，相同狀態(tài)和壓力下CO2儲(chǔ)存密度均大于空氣，其中液態(tài)儲(chǔ)存時(shí)最高，從而使得二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)具有較高的儲(chǔ)能潛力。
（來源：郝佳豪等，《二氧化碳儲(chǔ)能技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景》）
下圖展示了二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作原理，系統(tǒng)主要由高、低壓儲(chǔ)罐，壓縮機(jī)，透平和蓄熱蓄冷單元組成；蓄熱蓄冷單元主要包括再冷器、再熱器、蓄熱罐和蓄冷罐。
（來源：郝佳豪等，《二氧化碳儲(chǔ)能技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景》）
其工作原理可分為儲(chǔ)能階段和釋能階段兩個(gè)過程。儲(chǔ)能時(shí)，低壓儲(chǔ)罐中的低壓液態(tài)CO2經(jīng)過蓄冷換熱器吸熱氣化，再經(jīng)過(多級(jí))壓縮機(jī)壓縮至超臨界狀態(tài)，同時(shí)通過再冷器吸收壓縮熱并通過蓄熱介質(zhì)將熱量?jī)?chǔ)存在蓄熱罐中，最后將超臨界狀態(tài)CO2儲(chǔ)存在高壓儲(chǔ)罐中，即將電能以熱能和勢(shì)能形式儲(chǔ)存；釋能時(shí)，高壓儲(chǔ)罐中的超臨界CO2經(jīng)過再熱器升溫，再進(jìn)入透平中推動(dòng)透平發(fā)電，同時(shí)再將再熱器出口的低溫蓄熱介質(zhì)冷量?jī)?chǔ)存在蓄冷罐中，末級(jí)透平出口的CO2再經(jīng)過冷卻器和蓄冷換熱器冷卻至液化狀態(tài)，最后儲(chǔ)存在低壓儲(chǔ)罐，即將熱能和勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能輸出。
二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)一般采用壓縮熱回收利用代替?zhèn)鹘y(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中的燃料補(bǔ)燃，避免了對(duì)化石能源的依賴；同時(shí)設(shè)置壓縮機(jī)與透平分布，從而能夠靈活控制系統(tǒng)儲(chǔ)能、調(diào)節(jié)釋能工況，減少機(jī)組啟停切換時(shí)間；二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)中多采用多級(jí)壓縮和多級(jí)膨脹，最大儲(chǔ)能壓力可達(dá)20～25MPa，同時(shí)通過中間冷卻和中間再熱使壓縮機(jī)和透平近等溫運(yùn)行，提高了系統(tǒng)循環(huán)效率；二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)可根據(jù)可再生能源消納、電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、用戶側(cè)削峰填谷等應(yīng)用場(chǎng)景，滿足數(shù)小時(shí)甚至數(shù)十天的儲(chǔ)能周期需求，且具有較長(zhǎng)運(yùn)行壽命。
二氧化碳儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)步入加速階段
去年8月底，中國(guó)首個(gè)“新型二氧化碳儲(chǔ)能驗(yàn)證項(xiàng)目”在四川德陽東方汽輪機(jī)廠區(qū)內(nèi)正式投入運(yùn)行。該項(xiàng)目是全球單機(jī)功率最大、儲(chǔ)能容量最大的首個(gè)二氧化碳+飛輪儲(chǔ)能示范項(xiàng)目，也是四川省2022年世界清潔能源裝備大會(huì)八大示范應(yīng)用場(chǎng)景之一。項(xiàng)目占地18000㎡，儲(chǔ)能規(guī)模10MW/20MWh，由陜西化建設(shè)備制造公司承建，由百穰新能源、海螺集團(tuán)、東方電氣、西安交通大學(xué)聯(lián)袂打造。該項(xiàng)目的建成，標(biāo)志著這一新型儲(chǔ)能技術(shù)在我國(guó)實(shí)現(xiàn)了工程應(yīng)用的巨大飛躍。
（來源：中國(guó)東方電氣集團(tuán)有限公司）
當(dāng)用電低谷期時(shí)，該項(xiàng)目開啟充電模式，壓縮機(jī)啟動(dòng)，2個(gè)小時(shí)就能把二氧化碳全部壓縮為液態(tài)，體積只有原來的1/300，同時(shí)將氣體壓縮產(chǎn)生的熱量存儲(chǔ)起來。在用電高峰到來時(shí)，利用存儲(chǔ)的熱量加熱液態(tài)二氧化碳，使其重回氣態(tài)，并推動(dòng)透平進(jìn)行發(fā)電，同樣只需2個(gè)小時(shí)，就能發(fā)出2萬度的電，足夠60多個(gè)家庭使用1個(gè)月。整個(gè)充放電過程，都不會(huì)用到化石燃料，也不會(huì)產(chǎn)生固體廢棄物。
除了上述企業(yè)，永泰能源在2022年年報(bào)中表示，公司通過合作方式積極探索向抽水蓄能、壓縮二氧化碳儲(chǔ)能等其他儲(chǔ)能技術(shù)拓展，作為全釩液流電池儲(chǔ)能領(lǐng)域全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的補(bǔ)充；嘉泰新能技術(shù)團(tuán)隊(duì)目前正在進(jìn)行百兆瓦級(jí)的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)和十兆瓦級(jí)的壓縮二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。
不過二氧化碳儲(chǔ)能并非國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，去年6月，在意大利，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(gè)二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)。該設(shè)施利用一個(gè)巨大、有彈性的氣囊將CO2以高密度液態(tài)儲(chǔ)存（環(huán)境溫度下，7000千帕壓力），當(dāng)需要用電時(shí)，液態(tài)CO2再次蒸發(fā)后驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)產(chǎn)生電力并回輸給電網(wǎng)。該過程可循環(huán)且不向大氣排放任何物質(zhì)。Energy Dome公司表示，該系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)75%，且均化成本（LCOS）可低至50-60美元/MWh，約是鋰電池的一半。
（來源：Energy Dome）
這個(gè)項(xiàng)目的規(guī)模僅2.5MW/4MWh，還沒有東方電氣項(xiàng)目的一半大。但該公司2023年4月底完成了4000萬歐元的B輪融資，計(jì)劃在2024年底前完成兩個(gè)20MW/200MWh的大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)，其中第一個(gè)單元已經(jīng)在制造過程中。
參考資料：中國(guó)政府網(wǎng)、百穰新能源科技（深圳）有限公司、中國(guó)東方電氣集團(tuán)有限公司、Energy Dome、北京嘉泰新能科技有限公司、永泰能源集團(tuán)股份有限公司、
1、郝佳豪等，《二氧化碳儲(chǔ)能技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景》
2、財(cái)聯(lián)社，《CO2電池了解下？全球首個(gè)電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能設(shè)施投運(yùn) 成本不到鋰電池一半》
3、澎湃新聞，《全國(guó)政協(xié)委員張振濤：加快推進(jìn)二氧化碳儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用》
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/長(zhǎng)安）
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