科创中国

行业领域

高端装备制造产业

需求背景

全球化石能源的消耗和由此产生的环境污染与废弃物排放等问题,极大地制约了世界和我国经济的快速健康发展。化石能源的日益枯竭,使得国际社会更加关注和重视节能减排和开发利用可再生能源。我国已明确提出将在2030年和2060年实现碳达峰和碳中和,围绕该目标,将不断提升能源的利用效率,同时加快转变能源的消费方式。电储能技术可以有效利用可再生能源,既能解决可再生能源并网的问题,又能消除用电高峰电力供应匮乏的隐患,起到削峰填谷的作用。代表性技术有大规模压缩空气储能技术,并已实现商业化运行,发展较为成熟。与空气相比,二氧化碳(CO2)具有良好的物性特征,是一种具有较大开发潜力的储能介质,为大规模推广应用压缩二氧化碳储能技术提供了可能性。二氧化碳作为一种温室气体,在全球范围内大都通过使用碳捕捉封存技术将二氧化碳封存于地下,来减少二氧化碳的排放。但由于受地下存储环境和空间的限制,存在较大的封存压力,亟需对二氧化碳进行合理利用以减少排放。

需解决的主要技术难题

在大规模储能技术中,压缩空气储能技术被认为是目前最有前景的储能技术之一。但是,由于压缩空气储能系统中储能密度低等问题严重阻碍了其大规模的开发和应用。我们针对压缩空气储能系统储能密度低的问题,重点研究结合压缩空气储能技术和二氧化碳物性优点的压缩二氧化碳储能系统,探索开发可以提高压缩气体储能系统储能密度的基于地下储气室的压缩二氧化碳储能系统。

超临界二氧化碳（S-CO2）循环因清洁、高效、低碳的特性受到广泛关注，其中半闭式循环使用的工质为CO2混合体系，因此对CO2混合体系热力学性质的认识和描述提出了新的要求。在研究和实践中发现，相对于CO2纯工质，CO2混合体系的单相区密度（即pvTx性质）、比热容、声速等基础数据均非常缺乏；已有的半理论状态方程精度需要进一步提升，多参数状态方程需扩大有效应用范围。因此，面向S-CO2循环需求，期望开展有针对性的热物性实验与理论研究工作并将研究成果应用于储能系统研发与使用。

期望实现的主要技术目标

1.通过数值模拟与实验对照的方式，研究绝热以及非绝热的亚临界及超临界CO2储能系统的热力学性能，并与压缩空气储能系统进行对比；

2.研究CO2储能系统的动态响应特性，开展集成CO2储能的综合能源系统规划与运行控制研究；

3.开发CO2储能系统的原型系统，并进行理论研究的实验验证。

需求解析

解析单位：“科创中国”现代农业产业科技服务团（中国农业工程学会） 解析时间：2022-10-31

郑以宏

中国农业工程学会

研究员

综合评价

需求描述非常清晰，此项技术属于行业共性问题，我们的技术专家基本可以解决，在疫情允许的前提下，可以到现场指导企业生产。

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处理进度