【行业研究】二氧化碳“充电宝”:从戈壁滩到电网侧,长时储能的新解法

2026年9月30日，新疆木垒戈壁滩上，一座占地848亩的巨型“充电宝”成功并网。

这是全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100MW/1000MWh项目，由东方电气集团EPC总承包，百穰新能源提供技术、核心装备与系统集成。项目打通了“二氧化碳压缩—液化—储能—气化—膨胀—释能—发电”全工艺流程各环节，标志着我国气液相变储能关键技术与工程集成应用实现重要突破。

用二氧化碳储能，听起来像天方夜谭。但它正在成为中国长时储能赛道上一股不可忽视的新势力。

一、原理：气液互转，两态协同

二氧化碳储能的基本原理，可以类比抽水蓄能，但工质不是水，而是二氧化碳。

用电低谷期，系统利用富余电力驱动压缩机，将常温常压的气态二氧化碳压缩，把压缩产生的热量储存起来，再将高压二氧化碳冷凝为液态储存；用电高峰期，液态二氧化碳经过蒸发器气化，再利用此前储存的热量加热至高温气态，驱动透平膨胀发电，响应时间可至分钟级。

整套系统以二氧化碳作为密闭循环工质，实现“气液互转、两态协同”。二氧化碳在系统中循环使用，整个发电过程没有燃烧、没有排放，还能把周边工业企业排放的二氧化碳回收利用。

为什么选择二氧化碳而不是空气？ 二氧化碳的临界温度仅为31.1℃，临界压力7.38MPa，远低于空气。这意味着二氧化碳更容易被液化，储能密度更高。同等体积下，二氧化碳储能的储能量是压缩空气储能的数倍。

二、木垒答卷：一组“硬核数据”

木垒项目的运行数据，勾勒出二氧化碳储能的技术边界。

项目配置5座储气仓、141个储液单元和97个储热单元，储能规模100MW/1000MWh，储能时长10小时。

运行参数方面：每年可在电网低谷时储存2.9亿千瓦时绿电，高峰时释放1.8亿千瓦时电力，年发电量约2亿千瓦时。每年可节约标煤5万吨，减少二氧化碳排放约17万吨。

设备性能方面：系统运行寿命不低于30年，频繁启停寿命超过2万次，从启动升转速到满负荷仅需不到20分钟。透平效率可达90%以上，进气流量每小时达1472.4吨，是目前国内发电效率最高的压缩二氧化碳发电机组。

智能化运维方面：项目采用“一键启机·无人值守”智能运维模式，无人机远程自动巡检，所有数据同步至集控中心实现快速研判与闭环处置。

不依赖地质条件，是二氧化碳储能区别于抽水蓄能和压缩空气储能的核心优势。它不需要山脉或地下洞穴，可以像集装箱一样部署在任何需要储能的地方。

三、产业化提速：从木垒到射阳，从山东到盐城

木垒项目不是孤例。2026年，二氧化碳储能正在从“首台首套”走向“多点开花”。

射阳项目——全球首座电网侧二氧化碳储能电站。 2026年4月，大唐、中科通用、百穰合作建设的30MW/200MWh示范项目落地江苏射阳，总投资5.3亿元，储能时长6.67小时，系统综合转换效率达65%，设备设计使用寿命30年。项目定位为“面向电网调度、独立运行的规模化二氧化碳储能电站”，主要服务于沿海海上风电消纳和区域电网安全稳定运行。

肥城项目——百兆瓦级超临界二氧化碳高温热力电池。 2026年7月，陕西建工安装集团以10.38亿元中标山东肥城100MW/400MWh超临界二氧化碳高温热力电池储能示范项目，涵盖设计、施工、运营全周期。

化工场景拓展。 奥克股份与极拓能源签署协议，拟共同设立合资公司，面向化工行业提供余热超临界二氧化碳储能及发电系统的EPC及能源管理服务，探索化工余热高效利用的可行路径。

从新疆戈壁到江苏沿海，从电网侧独立储能到化工余热利用——二氧化碳储能的应用场景正在快速扩展。

四、全球格局：Energy Dome领跑，中国加速追赶

在全球范围内，二氧化碳储能技术的领跑者是一家意大利公司——Energy Dome。

2025年，Energy Dome在意大利撒丁岛投运了全球首座商业化二氧化碳储能电站，容量200MWh，可为约1.8万户意大利家庭供电10小时。该公司的核心技术是一个巨大的白色圆顶，覆盖面积约七个足球场，可容纳约2000吨二氧化碳。

Energy Dome的商业模式已获得全球认可。2026年6月，公司与谷歌签署协议，计划在爱尔兰建设一座200MWh的二氧化碳储能电站，预计2028年投运。公司目前在全球范围内规划了约30GWh的项目储备，覆盖五大洲。

成本是Energy Dome的核心竞争力。 公司估算，对于8小时储能系统，其技术成本比锂离子电池低约10%至15%，对于长达24小时的长时储能系统，经济性优势更为明显。公司声称，从签约到交付容量的时间仅需两年，因为其设计使用的都是市场上已有的商用设备，如压缩机和储罐。

中国企业的追赶速度正在加快。木垒项目由东方电气提供核心装备，百穰新能源提供系统集成，实现了关键核心技术完全自主可控。在技术路线上，中国项目普遍采用“非补燃式气液相变”方案，不依赖天然气补燃，全程零碳排放。

五、市场前景：百亿美元赛道，长时储能是核心驱动力

全球二氧化碳储能市场正处于快速扩张期。据市场研究报告，全球CES技术市场规模预计从2025年的51.3亿美元增长到2026年的57亿美元，复合年增长率11.2%，到2030年将达到86.4亿美元，复合年增长率10.9%。

长时储能是二氧化碳储能最大的增长驱动力。 锂离子电池在4小时以内的短时储能领域占据主导，但超过8小时后，锂电的经济性急剧下降——同样功率输出下，8小时系统需要将电芯数量翻倍。而二氧化碳储能通过扩大储液罐和储气仓的容量即可延长储能时长，边际成本远低于锂电。

中国市场的政策窗口已经打开。 “十五五”规划明确将长时储能列为新型电力系统建设的关键支撑。木垒项目配套了60万千瓦风电、40万千瓦光伏，其核心价值正是平抑风光出力波动、降低弃风弃光率、提升区域电网调峰能力。

六、挑战与瓶颈

二氧化碳储能的前景广阔，但产业化仍面临现实挑战。

效率差距仍需缩小。 Energy Dome的系统整体往返效率约70%，而锂离子电池平均约90%。部分其他长时储能技术效率更低，如某些铁空气电池仅约50%。二氧化碳储能需要在效率与成本之间找到更优的平衡点。

商业化项目数量有限。 全球范围内，真正投入商业运营的二氧化碳储能项目仍然屈指可数。木垒和射阳项目刚刚并网或开工，实际运行数据、全生命周期成本、长期可靠性等关键指标仍有待验证。

碳源依赖问题。 部分二氧化碳储能系统需要外部碳源补充（因系统存在微量泄漏），如何确保碳源的绿色属性，将影响其碳足迹表现。

七、结语

100MW/1000MWh的储能规模、2.9亿千瓦时的年储电量、30年的运行寿命、2万次的启停次数、90%以上的透平效率、17万吨的年减排量——木垒项目的这组数据，定义了中国二氧化碳储能技术的当前水位。

二氧化碳储能的故事，本质上是一场“变废为宝”的能源实验。二氧化碳既是气候变化的元凶，也可以成为储能系统的工质。当风光发电的波动性成为电网的挑战，当锂电在长时储能场景下力不从心，二氧化碳“充电宝”提供了一种新的解题思路。

从新疆戈壁到意大利撒丁岛，从Energy Dome的白色圆顶到东方电气的压缩机组——这项技术正在从实验室走向电网，从示范走向规模化。

二氧化碳，正在完成从“排放物”到“储能介质”的身份转换。而这，或许只是碳循环经济的开始。

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