內容概要：二氧化碳儲能是一種氣液互轉、兩態協同儲能技術，基本原理是在用電低谷期，利用多余電力將常溫常壓的二氧化碳氣體壓縮為液體，并將壓縮過程中產生的熱能儲存起來；在用電高峰期，利用存儲的熱能加熱液態二氧化碳至氣態，驅動透平發電。數據顯示，2024年全球能源產生的二氧化碳排放量35491.8百萬噸，同比增長1.3%。燃料燃燒生成的二氧化碳(CO2)是造成全球變暖的主要溫室氣體，因此減少碳排放并推動碳資源的有效利用已成為緩解全球變暖的主要策略之一。近年來，以CO2作為工作流體的儲能系統逐漸受到關注并對其進行了研究。CO2作為儲存介質，具有無毒、不可燃和高安全性的優點。隨著碳捕集技術的發展，儲能系統能夠與二氧化碳捕集裝置連接，可有效緩解CO2排放，幫助緩解溫室效應的壓力。2020年以來，在產業鏈成本下降與“雙碳”目標的雙重驅動下，儲能行業正式進入快速發展的黃金階段，裝機規模迅速擴大。截至2025年上半年，中國新型儲能累計裝機規模達到101.3GW，同比+110%，首次突破100GW，累計裝機規模是“十三五”時期末的32倍。目前國內已有多個二氧化碳儲能項目投運，如蕪湖海螺10MW/80MWh二氧化碳儲能項目，百穰新能源、東方汽輪機、西安交通大學合作建設的10MW/20MWh二氧化碳+飛輪儲能示范項目等。此外，還有多個二氧化碳儲能正在建設中，包括華電木壘100MW二氧化碳儲能項目、首航高科100MW二氧化碳熔鹽儲能項目、吉林油田壓縮二氧化碳儲能科技示范工程等。整體來看，行業仍處于技術示范推廣的初期階段，整體裝機規模較小，商業化應用仍需要更多的研究深入和技術突破。未來幾年，隨著更多示范項目并網運行，二氧化碳儲能有望形成與抽水蓄能、電化學儲能互補共進的格局，進一步推動我國儲能行業規模化、高效化、低碳化發展。

上市企業：東方電氣(600875)、中國石油(601857)等

相關企業：長沙博睿鼎能動力科技有限公司、海穰新能源科技（蕪湖）有限公司，安徽海螺新能源有限公司、東方電氣集團東方汽輪機有限公司、北京泓慧國際能源技術發展有限公司、遠景能源有限公司、首航高科能源技術股份有限公司、中國石油天然氣股份有限公司吉林油田分公司、山東中熔能源科技有限公司、新疆華電木壘新能源有限公司、中成空間(深圳)智能技術有限公司

關鍵詞：二氧化碳儲能工作原理、二氧化碳儲能技術優勢、二氧化碳儲能發展背景、二氧化碳儲能市場現狀、二氧化碳儲能建設項目、二氧化碳儲能發展趨勢

一、二氧化碳儲能行業相關概述

二氧化碳儲能是一種氣液互轉、兩態協同儲能技術，基本原理是在用電低谷期，利用多余電力將常溫常壓的二氧化碳氣體壓縮為液體，并將壓縮過程中產生的熱能儲存起來；在用電高峰期，利用存儲的熱能加熱液態二氧化碳至氣態，驅動透平發電。

二氧化碳儲能系統主要由高、低壓儲罐，壓縮機，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。其工作原理可分為儲能階段和釋能階段兩個過程。儲能時，低壓儲罐中的低壓液態CO2經過蓄冷換熱器吸熱氣化，再經過(多級)壓縮機壓縮至超臨界狀態，同時通過再冷器吸收壓縮熱并通過蓄熱介質將熱量儲存在蓄熱罐中，最后將超臨界狀態CO2儲存在高壓儲罐中，即將電能以熱能和勢能形式儲存；釋能時，高壓儲罐中的超臨界CO2經過再熱器升溫，再進入透平中推動透平發電，同時再將再熱器出口的低溫蓄熱介質冷量儲存在蓄冷罐中，末級透平出口的CO2再經過冷卻器和蓄冷換熱器冷卻至液化狀態，最后儲存在低壓儲罐，即將熱能和勢能轉化為電能輸出。

與其他儲能技術相比，二氧化碳儲能展現出顯著綜合優勢：1）超長時儲能，可實現跨天、跨周甚至跨季的靈活調節，精準匹配新能源出力周期。2）極致安全，儲能介質為常溫氣態二氧化碳，屬于惰性氣體，本質安全，無燃爆風險，為電網安全提供堅實保障。3）實現全域儲能布局，該技術不受地質條件限制，適用于平原、丘陵、沿海及沙漠等多種區域，實現了儲能系統的全域化布局。4）環境友好，該技術本身綠色環保、無污染，運行過程中無化學反應和有害排放，可耦合碳捕捉技術，實現儲能功能的同時協同增效“固碳”目標。

相關報告：智研咨詢發布的《中國二氧化碳儲能(CCES) 行業市場競爭態勢及未來趨勢研判報告》

二、二氧化碳儲能行業發展背景

數據顯示，2024年全球能源產生的二氧化碳排放量35491.8百萬噸，同比增長1.3%。燃料燃燒生成的二氧化碳(CO2)是造成全球變暖的主要溫室氣體，因此減少碳排放并推動碳資源的有效利用已成為緩解全球變暖的主要策略之一。近年來，以CO2作為工作流體的儲能系統逐漸受到關注并對其進行了研究。CO2作為儲存介質，具有無毒、不可燃和高安全性的優點。隨著碳捕集技術的發展，儲能系統能夠與二氧化碳捕集裝置連接，可有效緩解CO2排放，幫助緩解溫室效應的壓力。

從2024年各地能源產生的二氧化碳排放量來看，中國大陸以11172.8百萬噸的排放量位居首位，占全球總排放量的31.5%；其次為美國、歐洲，排放量為4619.1百萬噸、3525.9百萬噸，占比13.0%、9.9%；此外，還有印度、俄羅斯、日本排放量超1000百萬噸。

三、二氧化碳儲能行業發展現狀

1、相關政策

二氧化碳儲能技術獲得了政府部門的高度重視，已納入多個國家級、省級儲能發展政策。2024年8月，國家發改委、國家能源局、國家數據局印發《加快構建新型電力系統行動方案（2024—2027年）》將二氧化碳儲能，作為滿足長時間尺度調節及經濟性、安全性等應用場景需求的新型儲能技術之一，列入電力系統調節能力優化專項行動。此外，二氧化碳儲能作為重點新型儲能技術已被分別寫入《廣東省培育發展未來綠色低碳產業集群行動計劃》《安徽省新型儲能推廣應用實施方案》《黑龍江省新型儲能規模化建設專項實施方案（2025-2027年）》等省級儲能發展政策文件。

2、市場現狀

新型儲能作為構建新型電力系統的重要技術和基礎裝備，是實現“雙碳”目標的重要支撐，也是催生國內能源新業態、搶占國際戰略新高地的重要領域。2020年以來，在產業鏈成本下降與“雙碳”目標的雙重驅動下，儲能行業正式進入快速發展的黃金階段，裝機規模迅速擴大。截至2025年上半年，中國新型儲能累計裝機規模達到101.3GW，同比+110%，首次突破100GW，累計裝機規模是“十三五”時期末的32倍。2025年上半年，新增投運新型儲能項目裝機規模23.03GW/56.12GWh，功率規模和能量規模均同比增長68%。受政策調整影響，上半年項目并網節點發生變化，前移至“5.31”。5月，新增裝機刷新歷年月度裝機新高，達到10.25GW/26.03GWh，同比增長462%/527%。

目前國內已有多個二氧化碳儲能項目投運，如蕪湖海螺10MW/80MWh二氧化碳儲能項目，百穰新能源、東方汽輪機、西安交通大學合作建設的10MW/20MWh二氧化碳+飛輪儲能示范項目等。此外，還有多個二氧化碳儲能正在建設中，包括華電木壘100MW二氧化碳儲能項目、首航高科100MW二氧化碳熔鹽儲能項目、吉林油田壓縮二氧化碳儲能科技示范工程等。目前，二氧化碳儲能技術主要有二氧化碳電熱儲能(TE-CES)系統、跨臨界二氧化碳儲能(TC-CES)和超臨界二氧化碳(SC-CES)儲能系統、液態二氧化碳儲能(LCES)系統等幾個研究方向。

整體來看，目前行業仍處于技術示范推廣的初期階段，整體裝機規模較小，商業化應用仍需要更多的研究深入和技術突破。首先，針對二氧化碳儲能系統核心技術體系理論研究不足，仍受制于壓縮空氣儲能的框架，缺乏完善的頂層設計和底層環節支撐，基礎創新研究有待深入，政策層面需要加強引導和支持。其次，二氧化碳儲能在熱力學循環構建理論、系統動態運行控制策略、關鍵設備開發、高性能材料選擇等方面仍有許多關鍵研究和技術待突破，同時，在設備加工制造、系統應用等方面需要更多實踐驗證。

3、專利情況

在新型儲能技術中，二氧化碳儲能憑借顯著優勢成為研究焦點，吸引了諸多高校、研發機構、企業的目光。中國是二氧化碳儲能專利技術的主要來源與主要市場，據不完全統計，截至2025年11月末，中國二氧化碳儲能相關專利公開數量超260項，其中2025年1-11月公開了95項。

四、二氧化碳儲能行業發展趨勢

我國對壓縮空氣儲能技術的研究雖然起步較晚，但隨著國家政策支持和相關成果落地，已經實現了從技術追趕到技術領先的重大轉變。同時，二氧化碳儲能作為一種新型壓縮氣體儲能技術，憑借其儲能工質物性優良、系統性能穩定、流程設備緊湊等優勢，近年來已經成為國內外相關學者的研究熱點，具有較好的發展前景。未來幾年，隨著更多示范項目并網運行，二氧化碳儲能有望形成與抽水蓄能、電化學儲能互補共進的格局，進一步推動我國儲能行業規模化、高效化、低碳化發展。

二氧化碳儲能技術的發展趨勢將以解決高壓儲存設備依賴、關鍵渦輪機械設備開發和“源-網-荷-儲”多場景應用為導向，結合CCUS和CO2工質化利用技術進步，逐步實現從概念設計，到實驗驗證，再到工程示范，最后實現技術的應用推廣。因此，結合高溫熱能儲存利用的TE-CES系統、地質封存儲庫的TC-CES系統以及LCES系統將成為二氧化碳儲能技術的重要發展方向。在技術研發上，將主要集中在電動、氣動、熱動等系統復雜動態過程設計和機制研究、高參數旋轉葉輪機械動力學設計、開發以及系統集成控制等方面。在面向多場景應用方面，一是“新能源+儲能”模式，根據可再生能源出力稟賦實現并網匹配及持續、穩定清潔電力輸出；二是大型電網輔助模式，參與電網調峰、調頻、調相、黑啟動、旋轉備用、多能聯供等場景，維護地區供電穩定，提高電網魯棒性；三是用戶側微型電站模式，對于高電耗和高排放工業用戶，建設微型CES系統，通過峰谷電價增加經濟效益；四是能源互聯網模式，充分發揮CES系統儲能、儲熱、儲冷特性，通過建立分布式能源站將化石能源、可再生能源、電能用戶、冷熱能用戶等多品位能量單元統一管理，實現區域多能互補協同運行，促進新型能源利用體系發展。

以上數據及信息可參考智研咨詢（www.jwnclean.com）發布的《中國二氧化碳儲能(CCES) 行業市場競爭態勢及未來趨勢研判報告》。智研咨詢是中國領先產業咨詢機構，提供深度產業研究報告、商業計劃書、可行性研究報告及定制服務等一站式產業咨詢服務。您可以關注【智研咨詢】公眾號，每天及時掌握更多行業動態。