中科院理化所在新型二氧化碳储能研究方面取得重要进展

近十多年来，我国新能源发电规模持续快速增长，截至2023年底，风光发电装机容量达到10.5亿千瓦，同比增长38.6%，占国内发电总装机容量的36%。伴随着新能源的快速增长，其间歇性、波动性特点对电网的安全影响越来越大，急需新型储能发挥稳定调节作用。二氧化碳储能（carbon dioxide energy storage, CES）是近年来兴起的一项新型大规模长时储能技术，因其储能效率高、使用寿命长、不受地理条件限制、安全环保等优势广受关注。

近期，中国科学院理化技术研究所低温工程与系统应用研究中心张振涛研究员团队针对二氧化碳储能工质机理、系统优化、装备开发和实验验证等方面展开研究，取得了一系列研究成果

二氧化碳在储/释能过程中存在气、液、超临界等多态转换，其热力学特性不断变化，对关键设备运行与系统动态特性都具有明显影响。而当前研究往往基于单一组分理想气体假设，对二氧化碳物性变化和以二氧化碳为主体的非理想混合组分体系特性尚不清晰。团队首次提出了基于m-nMie势能函数的SAFT-VR-Mie方程，考虑了相对作用因子对物质热力学性质预测的影响，对大跨度多相态转变过程中的工质物性参数进行了预测并进一步创新性提出了含二氧化碳非理想混合组分体系参数化模型，引入分子体积效应与原子势能函数进行了多元组分体积相平衡计算。与常规计算方法相比，SAFT-VR-Mie方程的预测范围和精度均有明显改进，达到该领域国际领先水平(Energy,2024,294.130838)。

基于二氧化碳存储状态以及不同工质储存模式对系统性能的显著影响，研究团队进一步研究了低压气态-高压液态、低压气态-低压液态、低压液态-高压液态、低压液态-低压液态不同工质储存方式的四种二氧化碳储能系统，开展了详细的热力学和经济学性能对比分析，并进一步对系统关键运行参数进行了敏感性分析。结果表明，采用低压气态-高压液态模式储能效率达68%以上，低压液态-高压液态模式系统综合性能最优，也是未来的重要发展方向(Applied Thermal Engineering，2024243:122669)