研判2025！中国二氧化碳储能行业工作原理、发展背景、市场现状及未来趋势分析：已有多个项目落地，行业仍处于技术示范推广的初期阶段[图]

内容概要：二氧化碳储能是一种气液互转、两态协同储能技术，基本原理是在用电低谷期，利用多余电力将常温常压的二氧化碳气体压缩为液体，并将压缩过程中产生的热能储存起来；在用电高峰期，利用存储的热能加热液态二氧化碳至气态，驱动透平发电。数据显示，2024年全球能源产生的二氧化碳排放量35491.8百万吨，同比增长1.3%。燃料燃烧生成的二氧化碳(CO2)是造成全球变暖的主要温室气体，因此减少碳排放并推动碳资源的有效利用已成为缓解全球变暖的主要策略之一。近年来，以CO2作为工作流体的储能系统逐渐受到关注并对其进行了研究。CO2作为储存介质，具有无毒、不可燃和高安全性的优点。随着碳捕集技术的发展，储能系统能够与二氧化碳捕集装置连接，可有效缓解CO2排放，帮助缓解温室效应的压力。2020年以来，在产业链成本下降与“双碳”目标的双重驱动下，储能行业正式进入快速发展的黄金阶段，装机规模迅速扩大。截至2025年上半年，中国新型储能累计装机规模达到101.3GW，同比+110%，首次突破100GW，累计装机规模是“十三五”时期末的32倍。目前国内已有多个二氧化碳储能项目投运，如芜湖海螺10MW/80MWh二氧化碳储能项目，百穰新能源、东方汽轮机、西安交通大学合作建设的10MW/20MWh二氧化碳+飞轮储能示范项目等。此外，还有多个二氧化碳储能正在建设中，包括华电木垒100MW二氧化碳储能项目、首航高科100MW二氧化碳熔盐储能项目、吉林油田压缩二氧化碳储能科技示范工程等。整体来看，行业仍处于技术示范推广的初期阶段，整体装机规模较小，商业化应用仍需要更多的研究深入和技术突破。未来几年，随着更多示范项目并网运行，二氧化碳储能有望形成与抽水蓄能、电化学储能互补共进的格局，进一步推动我国储能行业规模化、高效化、低碳化发展。

上市企业：东方电气(600875)、中国石油(601857)等

相关企业：长沙博睿鼎能动力科技有限公司、海穰新能源科技（芜湖）有限公司，安徽海螺新能源有限公司、东方电气集团东方汽轮机有限公司、北京泓慧国际能源技术发展有限公司、远景能源有限公司、首航高科能源技术股份有限公司、中国石油天然气股份有限公司吉林油田分公司、山东中熔能源科技有限公司、新疆华电木垒新能源有限公司、中成空间(深圳)智能技术有限公司

关键词：二氧化碳储能工作原理、二氧化碳储能技术优势、二氧化碳储能发展背景、二氧化碳储能市场现状、二氧化碳储能建设项目、二氧化碳储能发展趋势

一、二氧化碳储能行业相关概述

二氧化碳储能是一种气液互转、两态协同储能技术，基本原理是在用电低谷期，利用多余电力将常温常压的二氧化碳气体压缩为液体，并将压缩过程中产生的热能储存起来；在用电高峰期，利用存储的热能加热液态二氧化碳至气态，驱动透平发电。

二氧化碳储能系统主要由高、低压储罐，压缩机，透平和蓄热蓄冷单元组成；蓄热蓄冷单元主要包括再冷器、再热器、蓄热罐和蓄冷罐。其工作原理可分为储能阶段和释能阶段两个过程。储能时，低压储罐中的低压液态CO2经过蓄冷换热器吸热气化，再经过(多级)压缩机压缩至超临界状态，同时通过再冷器吸收压缩热并通过蓄热介质将热量储存在蓄热罐中，最后将超临界状态CO2储存在高压储罐中，即将电能以热能和势能形式储存；释能时，高压储罐中的超临界CO2经过再热器升温，再进入透平中推动透平发电，同时再将再热器出口的低温蓄热介质冷量储存在蓄冷罐中，末级透平出口的CO2再经过冷却器和蓄冷换热器冷却至液化状态，最后储存在低压储罐，即将热能和势能转化为电能输出。

与其他储能技术相比，二氧化碳储能展现出显著综合优势：1）超长时储能，可实现跨天、跨周甚至跨季的灵活调节，精准匹配新能源出力周期。2）极致安全，储能介质为常温气态二氧化碳，属于惰性气体，本质安全，无燃爆风险，为电网安全提供坚实保障。3）实现全域储能布局，该技术不受地质条件限制，适用于平原、丘陵、沿海及沙漠等多种区域，实现了储能系统的全域化布局。4）环境友好，该技术本身绿色环保、无污染，运行过程中无化学反应和有害排放，可耦合碳捕捉技术，实现储能功能的同时协同增效“固碳”目标。

相关报告：智研咨询发布的《中国二氧化碳储能(CCES) 行业市场竞争态势及未来趋势研判报告》

二、二氧化碳储能行业发展背景

数据显示，2024年全球能源产生的二氧化碳排放量35491.8百万吨，同比增长1.3%。燃料燃烧生成的二氧化碳(CO2)是造成全球变暖的主要温室气体，因此减少碳排放并推动碳资源的有效利用已成为缓解全球变暖的主要策略之一。近年来，以CO2作为工作流体的储能系统逐渐受到关注并对其进行了研究。CO2作为储存介质，具有无毒、不可燃和高安全性的优点。随着碳捕集技术的发展，储能系统能够与二氧化碳捕集装置连接，可有效缓解CO2排放，帮助缓解温室效应的压力。

从2024年各地能源产生的二氧化碳排放量来看，中国大陆以11172.8百万吨的排放量位居首位，占全球总排放量的31.5%；其次为美国、欧洲，排放量为4619.1百万吨、3525.9百万吨，占比13.0%、9.9%；此外，还有印度、俄罗斯、日本排放量超1000百万吨。

三、二氧化碳储能行业发展现状

1、相关政策

二氧化碳储能技术获得了政府部门的高度重视，已纳入多个国家级、省级储能发展政策。2024年8月，国家发改委、国家能源局、国家数据局印发《加快构建新型电力系统行动方案（2024—2027年）》将二氧化碳储能，作为满足长时间尺度调节及经济性、安全性等应用场景需求的新型储能技术之一，列入电力系统调节能力优化专项行动。此外，二氧化碳储能作为重点新型储能技术已被分别写入《广东省培育发展未来绿色低碳产业集群行动计划》《安徽省新型储能推广应用实施方案》《黑龙江省新型储能规模化建设专项实施方案（2025-2027年）》等省级储能发展政策文件。

2、市场现状

新型储能作为构建新型电力系统的重要技术和基础装备，是实现“双碳”目标的重要支撑，也是催生国内能源新业态、抢占国际战略新高地的重要领域。2020年以来，在产业链成本下降与“双碳”目标的双重驱动下，储能行业正式进入快速发展的黄金阶段，装机规模迅速扩大。截至2025年上半年，中国新型储能累计装机规模达到101.3GW，同比+110%，首次突破100GW，累计装机规模是“十三五”时期末的32倍。2025年上半年，新增投运新型储能项目装机规模23.03GW/56.12GWh，功率规模和能量规模均同比增长68%。受政策调整影响，上半年项目并网节点发生变化，前移至“5.31”。5月，新增装机刷新历年月度装机新高，达到10.25GW/26.03GWh，同比增长462%/527%。

目前国内已有多个二氧化碳储能项目投运，如芜湖海螺10MW/80MWh二氧化碳储能项目，百穰新能源、东方汽轮机、西安交通大学合作建设的10MW/20MWh二氧化碳+飞轮储能示范项目等。此外，还有多个二氧化碳储能正在建设中，包括华电木垒100MW二氧化碳储能项目、首航高科100MW二氧化碳熔盐储能项目、吉林油田压缩二氧化碳储能科技示范工程等。目前，二氧化碳储能技术主要有二氧化碳电热储能(TE-CES)系统、跨临界二氧化碳储能(TC-CES)和超临界二氧化碳(SC-CES)储能系统、液态二氧化碳储能(LCES)系统等几个研究方向。

整体来看，目前行业仍处于技术示范推广的初期阶段，整体装机规模较小，商业化应用仍需要更多的研究深入和技术突破。首先，针对二氧化碳储能系统核心技术体系理论研究不足，仍受制于压缩空气储能的框架，缺乏完善的顶层设计和底层环节支撑，基础创新研究有待深入，政策层面需要加强引导和支持。其次，二氧化碳储能在热力学循环构建理论、系统动态运行控制策略、关键设备开发、高性能材料选择等方面仍有许多关键研究和技术待突破，同时，在设备加工制造、系统应用等方面需要更多实践验证。

3、专利情况

在新型储能技术中，二氧化碳储能凭借显著优势成为研究焦点，吸引了诸多高校、研发机构、企业的目光。中国是二氧化碳储能专利技术的主要来源与主要市场，据不完全统计，截至2025年11月末，中国二氧化碳储能相关专利公开数量超260项，其中2025年1-11月公开了95项。

四、二氧化碳储能行业发展趋势

我国对压缩空气储能技术的研究虽然起步较晚，但随着国家政策支持和相关成果落地，已经实现了从技术追赶到技术领先的重大转变。同时，二氧化碳储能作为一种新型压缩气体储能技术，凭借其储能工质物性优良、系统性能稳定、流程设备紧凑等优势，近年来已经成为国内外相关学者的研究热点，具有较好的发展前景。未来几年，随着更多示范项目并网运行，二氧化碳储能有望形成与抽水蓄能、电化学储能互补共进的格局，进一步推动我国储能行业规模化、高效化、低碳化发展。

二氧化碳储能技术的发展趋势将以解决高压储存设备依赖、关键涡轮机械设备开发和“源-网-荷-储”多场景应用为导向，结合CCUS和CO2工质化利用技术进步，逐步实现从概念设计，到实验验证，再到工程示范，最后实现技术的应用推广。因此，结合高温热能储存利用的TE-CES系统、地质封存储库的TC-CES系统以及LCES系统将成为二氧化碳储能技术的重要发展方向。在技术研发上，将主要集中在电动、气动、热动等系统复杂动态过程设计和机制研究、高参数旋转叶轮机械动力学设计、开发以及系统集成控制等方面。在面向多场景应用方面，一是“新能源+储能”模式，根据可再生能源出力禀赋实现并网匹配及持续、稳定清洁电力输出；二是大型电网辅助模式，参与电网调峰、调频、调相、黑启动、旋转备用、多能联供等场景，维护地区供电稳定，提高电网鲁棒性；三是用户侧微型电站模式，对于高电耗和高排放工业用户，建设微型CES系统，通过峰谷电价增加经济效益；四是能源互联网模式，充分发挥CES系统储能、储热、储冷特性，通过建立分布式能源站将化石能源、可再生能源、电能用户、冷热能用户等多品位能量单元统一管理，实现区域多能互补协同运行，促进新型能源利用体系发展。

以上数据及信息可参考智研咨询（www.chyxx.com）发布的《中国二氧化碳储能(CCES) 行业市场竞争态势及未来趋势研判报告》。智研咨询是中国领先产业咨询机构，提供深度产业研究报告、商业计划书、可行性研究报告及定制服务等一站式产业咨询服务。您可以关注【智研咨询】公众号，每天及时掌握更多行业动态。