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压缩二氧化碳储能,凭什么挑战压缩空气储能?

2026-10-08分类:空气储能 / 空气储能来源:CPEM全国电力设备管理网
【CPEM全国电力设备管理网】

刚刚结束的国庆假期,一座藏在戈壁滩深处的“巨型充电宝”刷了屏——我国首个百兆瓦级压缩二氧化碳储能项目,中国华电新疆木垒压缩二氧化碳储能项目,于9月30日成功并网发电。


5座巨型储气舱、141个储液单元、97个储热单元。用电低谷时,它吞下光伏富余的绿电;用电高峰时,它吐出清洁电力,连续发电超过6小时,每年可在低谷储存2.9亿度电、高峰释放1.8亿度绿电。


央视记者钻进储气舱内外舱的夹层里探访,把它称作“大国工程”;而评论区里,更多人第一次听说:二氧化碳,居然也能用来存电?


紧接着,问题就来了——压缩空气储能不是已经发展多年、连300兆瓦级电站都并网了吗?为什么还要“另起炉灶”,用二氧化碳再走一遍?这两条路线,到底差在哪?


01、都是“气体充电宝”,但一个只打气,一个还要液化


压缩空气储能,可以理解成一个巨型打气筒:用电低谷时,电动机带动压缩机,把空气压缩成高压气体,存进盐穴或大型储气空间;用电高峰时,放出高压空气,推动透平旋转发电。


就像给轮胎打气时气筒会发热,压缩空气也会产生大量热量。热量留不住,效率就上不去——早期电站干脆烧天然气补热,代价是效率只有四成左右,还排碳。


压缩二氧化碳储能,则是“打气筒”加“冰箱”的组合:同样在低谷期压缩气体,但二氧化碳的临界点只有31.1℃、7.38兆帕——常温附近就能被压成液体;于是流程变成:压缩、冷凝液化、存进储罐;发电时再让液态二氧化碳气化、加热成高温高压气体,推动透平。


这个过程中,二氧化碳在系统里密闭循环,既不用烧,也不用排;所用的二氧化碳,甚至可以从周边工厂的尾气里回收。


一句话区分:压缩空气储能是“纯气体路线”,压缩二氧化碳储能是“液气相变、两态协同”的路线。后者多了一个“液化”的动作,而正是这个动作,拉开了两条路线的差距。


02、二氧化碳的“临界点”,是两条路线的分水岭


为什么二氧化碳敢“另起炉灶”?核心秘密在物理性质。


第一,临界点低,常温就能液化。空气的临界点低至约零下140℃,常温下压不成液体,只能以高压气体形式存在,能量密度被“锁死”;二氧化碳临界点只有31.1℃、7.38兆帕,常温常压附近即可液化。这是气液相变储能得以成立的根本前提。


第二,能量密度差一个数量级。液态二氧化碳的储能密度约60千瓦时/立方米;高压空气只有约2到6千瓦时/立方米,相差约10倍。同样的电量,二氧化碳的储罐体积小得多,设备更紧凑、占地更少、管路更短,建设成本随之下降。


第三,不挑地质条件。压缩空气大容量储能,目前主要靠盐穴等地下洞穴——德国亨托夫、美国麦金托什,中国的金坛、肥城、应城,无一例外都“住”在盐穴里,地质条件成了天然的“入场券”;而二氧化碳储能用人工建造的储气舱加储液罐,沙漠、戈壁、平原都能建,天然适合风光大基地就地配套。


第四,碳属性不同。压缩空气储能用空气做介质,“免费但无感”;压缩二氧化碳储能以二氧化碳为介质,全程不排碳、不烧燃料,还能把工业排放的二氧化碳回收利用——储能的同时,替碳减排做了一件事。


03、中国答卷:空气储能已到700兆瓦级,二氧化碳储能刚迈出百兆瓦第一步


压缩空气储能,中国已经跑在世界前面:


江苏金坛60兆瓦盐穴压缩空气储能电站,2022年并网,是全球首座非补燃式盐穴压缩空气储能电站,效率超过60%,截至2026年7月已连续稳定运行超1500天;


山东肥城300兆瓦示范项目,系统转换效率72.1%,一度位列世界第一,年发电量可达6亿度;


湖北应城300兆瓦级项目,全球首台(套)300兆瓦级压缩空气储能电站,储能容量1500兆瓦时,转换效率约70%,年均发电约5亿千瓦时;


华能金坛二期2×350兆瓦项目,总装机700兆瓦、总容积120万立方米、效率超70%,是目前世界最大的盐穴压缩空气储能项目,2026年9月两台机组完成整组启动。


压缩二氧化碳储能,刚刚完成“从0到1”:


华电木垒项目储能规模100兆瓦/1000兆瓦时,配置5座储气舱、141个储液单元、97个储热单元(每个可容纳约100吨液态二氧化碳),占地840余亩;


一次充


放电循环可发出超过60万度清洁绿电;每年低谷储存2.9亿度、高峰释放1.8亿度,连续发电超6小时;


年发电量约2亿度,每年可节约标煤约5万吨、减少二氧化碳排放约17万吨;


系统设计寿命不低于30年,启动到满负荷不到20分钟,透平效率90%以上,发电效率比传统火电提升10%以上;项目入选国家能源局第四批能源领域首台(套)重大技术装备名单。


04、三个常见误区,先排掉


误区一:“二氧化碳储能,就是把二氧化碳排到大气里。”恰恰相反。二氧化碳在系统里是密闭循环的工质,压缩、液化、储存、气化、膨胀、发电,全程不外排;它的来源还可以是工业尾气,等于给二氧化碳找到了“回收利用”的去处。它不是排放源,而是“吃碳”的储能介质。


误区二:“压缩空气储能要烧天然气,不环保。”那是40多年前的老路线。德国亨托夫电站1978年投运,靠天然气补燃,效率只有约42%;美国麦金托什电站1991年投运,效率约54%。中国后来走的是“非补燃”路线——把压缩产生的热量储存起来、发电时再回用,全程零燃烧零排放,效率反而干到了60%到72%。“烧气”不是压缩空气储能的宿命,只是它的历史版本。


误区三:“能量密度高,就一定更好。”能量密度高,换来的是储罐小、占地少、部署灵活;但储能技术的胜负手从来不是单一指标。压缩空气储能胜在工程成熟、规模最大、商业化验证最充分;压缩二氧化碳储能胜在物性优越、部署自由、自带“碳”附加值。它们不是谁取代谁,而是各管一段。


05、以后怎么判断:看四个变量,而不是看热度


面对一种新型储能,别急着下结论,先看四件事:


一、能量密度与占地——空间贵不贵,决定了谁更划算;二、地质与场地依赖——有没有盐穴、能不能人工建仓;三、效率与工程成熟度——指标再漂亮,也得看跑了多少年、多少台;四、碳属性与原料价值——要不要减排、能不能“吃碳”。


落到场景上:有盐穴、要超大容量、要极致效率,压缩空气储能更成熟;无地质条件、风光大基地就地配套、靠近工业二氧化碳源,压缩二氧化碳储能更自由;更长期看,两条路线不是对手,而是互补,共同撑起4小时以上的长时储能版图。


一张表看懂两条路线


image.png


写在最后


木垒项目并网,意义不在“又多了一个百兆瓦”,而在它证明了:长时储能不必都往盐穴里钻,一种常温可液化的气体,就能把“巨型充电宝”建在戈壁滩上。


但也要把话说稳:压缩二氧化碳储能刚走出工程示范的第一步,度电成本、长期衰减、商业模式都还要在真实电网里接受检验;压缩空气储能则已进入规模化复制阶段。谁都不是“标准答案”。


以后判断任何一种新型储能,记住这一句:技术路线可以有很多条,但决定命运的,永远是同一件事——能不能在真实场景里,持续把成本降下来。


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