在能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)刻，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)（通常指 4 小時(shí)以上儲(chǔ)能）正在成為新的行業(yè)剛需。雖然主流的鋰離子電池反應(yīng)迅速，但它們通常只能在 4 到 8 小時(shí)內(nèi)放電，難以應(yīng)對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間的電力缺口。

同時(shí)，光伏和風(fēng)能的穩(wěn)定性也面臨問題：當(dāng)太陽(yáng)落山或風(fēng)力減弱時(shí)，如何確保電網(wǎng)穩(wěn)定供電？而抽水蓄能系統(tǒng)雖然較為可靠，但其需要特定的地形，而且建設(shè)周期長(zhǎng)，往往要十年之久。

在這樣的背景下，意大利初創(chuàng)公司 Energy Dome（能量穹頂）提出了全新的儲(chǔ)能方案——二氧化碳電池。其核心原理是利用二氧化碳在氣態(tài)與液態(tài)間轉(zhuǎn)換，從而儲(chǔ)存與釋放能量。

2025 年 7 月，Energy Dome 位于意大利薩丁島奧塔納的首個(gè)商業(yè)化設(shè)施正式投入運(yùn)營(yíng)，裝機(jī)容量 20 兆瓦/200 兆瓦時(shí)，可持續(xù)放電 10 小時(shí)。這標(biāo)志著二氧化碳儲(chǔ)能從示范走向商業(yè)化的關(guān)鍵一步。

面對(duì)這一新興技術(shù)，科技巨頭谷歌也在同月宣布與其建立商業(yè)合作伙伴關(guān)系，并進(jìn)行投資。谷歌計(jì)劃在歐洲、美國(guó)和亞太地區(qū)的數(shù)據(jù)中心附近部署這種儲(chǔ)能設(shè)施，以支持其在 2030 年實(shí)現(xiàn)全天候無(wú)碳運(yùn)營(yíng)的目標(biāo)。

圖 | 谷歌與 Energy Dome 合作無(wú)碳運(yùn)營(yíng)概念圖（來(lái)源：Google）

Energy Dome 的儲(chǔ)能系統(tǒng)外形像一個(gè)巨大的充氣穹頂，但其核心是一套精密的熱力學(xué)循環(huán)裝置。這是一個(gè)完全封閉的系統(tǒng)，不向大氣排放氣體。

圖 | Energy Dome 儲(chǔ)能系統(tǒng)（來(lái)源：IEEE）

當(dāng)電網(wǎng)中可再生能源過剩時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)壓縮機(jī)，將穹頂內(nèi)常壓的二氧化碳?jí)嚎s成液態(tài)，儲(chǔ)存在碳鋼壓力容器中。壓縮過程產(chǎn)生的熱量不會(huì)浪費(fèi)，而是被熱能存儲(chǔ)系統(tǒng)收集，儲(chǔ)存在鋼材或石英巖介質(zhì)中。

當(dāng)電網(wǎng)需要電力時(shí)，液態(tài)二氧化碳被釋放，利用儲(chǔ)存的熱量加熱蒸發(fā)，膨脹為高壓氣體推動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電。完成任務(wù)后，二氧化碳回流到穹頂，等待下一次循環(huán)。

這套系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)明顯。據(jù)測(cè)算，其度電成本（Levelized Cost of Storage）比鋰電池低 30%，使用壽命長(zhǎng)達(dá)三倍。并且其原材料是普通的工業(yè)品——鋼鐵、水和二氧化碳，不依賴鋰、鈷、鎳等稀缺礦物，供應(yīng)鏈穩(wěn)定。在長(zhǎng)期運(yùn)行中，它不會(huì)像化學(xué)電池那樣因反復(fù)充放電而性能衰減。

不僅如此，系統(tǒng)的部署速度也十分迅速。

Energy Dome 創(chuàng)始人兼 CEO Claudio Spadacini 表示，這套系統(tǒng)只需要約 5 公頃平地，不到兩年就能建成，無(wú)論是在美國(guó)的工業(yè)園區(qū)還是印度的平原地帶，都能快速?gòu)?fù)制。這種標(biāo)準(zhǔn)化特性，是抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能難以企及的。

此外，它還能保留了傳統(tǒng)電廠的特殊優(yōu)勢(shì)——電網(wǎng)慣量（Grid Inertia）。在光伏和風(fēng)電主導(dǎo)的新型電網(wǎng)中，缺乏大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械導(dǎo)致電網(wǎng)脆弱，頻率波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)增大。Energy Dome 的渦輪發(fā)電機(jī)組在放電時(shí)能提供物理慣性，幫助電網(wǎng)保持穩(wěn)定，這是純電池儲(chǔ)能系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。

（來(lái)源：Energy Dome）

Energy Dome 成立于 2019 年， 由 Claudio Spadacini 創(chuàng)立。Spadacini 聲稱，他將現(xiàn)有工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新組合，開發(fā)出了這套儲(chǔ)能系統(tǒng)。

2022 年，公司在撒丁島建成了首個(gè) 2.5 兆瓦/4 兆瓦時(shí)的商業(yè)示范項(xiàng)目。這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行超過三年，持續(xù)向意大利電網(wǎng)輸送電力，驗(yàn)證了技術(shù)的可靠性。

2025 年 7 月投運(yùn)的 20 兆瓦/200 兆瓦時(shí)項(xiàng)目，是 Energy Dome 的重要里程碑。這個(gè)規(guī)模的系統(tǒng)足以為 1.3 萬(wàn)至 1.5 萬(wàn)戶家庭供電，證明了技術(shù)的商業(yè)可行性。同月，谷歌宣布與 Energy Dome 建立長(zhǎng)期合作。

Energy Dome 的商業(yè)化步伐正在加快。

在美國(guó)，威斯康星州的 Alliant Energy 計(jì)劃于 2026 年開工建設(shè)該公司的二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)。在印度，最大的電力公司 NTPC 已計(jì)劃在卡納塔克邦建設(shè)項(xiàng)目，同樣預(yù)計(jì) 2026 年完工。

不過，在這個(gè)領(lǐng)域 Energy Dome 并不是一家獨(dú)大。

據(jù)外媒報(bào)道，中國(guó)華電集團(tuán)和東方電氣集團(tuán)正在新疆建設(shè)類似的二氧化碳儲(chǔ)能設(shè)施。2025 年 1 月，長(zhǎng)江電力獲得一項(xiàng)“二氧化碳儲(chǔ)能、發(fā)電系統(tǒng)”發(fā)明專利授權(quán)，涉及低溫液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐、氣液分離穩(wěn)壓罐等核心組件。這表明中國(guó)電力企業(yè)也在積極布局該領(lǐng)域。

這些都指向了長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能市場(chǎng)的重要性。根據(jù) Global Market Insights 的數(shù)據(jù)，全球長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能市場(chǎng) 2024 年規(guī)模為 31 億美元，2025 年預(yù)計(jì)達(dá)到 35 億美元，到 2034 年將增長(zhǎng)至 87 億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到 10.6%。

（來(lái)源：Global Market Insights）

長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能委員會(huì)（LDES Council）的預(yù)測(cè)更為樂觀。該組織估算，到 2040 年，如果全球部署 8 太瓦（TW）的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，每年可節(jié)省 5,400 億美元的電力系統(tǒng)成本。

在技術(shù)路線上，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能呈現(xiàn)出了多元化的競(jìng)爭(zhēng)格局。Research And Markets 的《2025 年 LDES 報(bào)告》分析了 104 家關(guān)鍵公司，涵蓋多種技術(shù)。例如鐵空氣電池、重力儲(chǔ)能、液態(tài)空氣儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能等等。

在這些技術(shù)中，二氧化碳儲(chǔ)能在 8-24 小時(shí)時(shí)長(zhǎng)區(qū)間具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。它的轉(zhuǎn)換效率（約 75%）高于氫能系統(tǒng)，部署速度遠(yuǎn)快于抽水蓄能，成本和壽命優(yōu)于鋰電池，形成了獨(dú)特的市場(chǎng)定位。

盡管前景廣闊，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的規(guī)模化部署仍面臨挑戰(zhàn)。高前期資本成本是首要障礙。雖然長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的度電成本在全生命周期內(nèi)具有優(yōu)勢(shì)，但初期建設(shè)投資巨大，需要長(zhǎng)期資本和政策支持。

政策框架不完善也是一大缺憾。當(dāng)前大多數(shù)電力市場(chǎng)的補(bǔ)償機(jī)制，并未充分認(rèn)可長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能提供的系統(tǒng)價(jià)值，如電網(wǎng)可靠性提升、阻塞緩解、容量轉(zhuǎn)移等。

在這個(gè)方面，中國(guó)的政策支持力度正在加大。2022 年，國(guó)家發(fā)展改革委和國(guó)家能源局設(shè)定了到 2025 年新增儲(chǔ)能容量 30 吉瓦的目標(biāo)。到 2024 年，這一目標(biāo)已超額完成，隨后啟動(dòng)了 2025-2027 年三年行動(dòng)計(jì)劃，目標(biāo)新增 180 吉瓦新型儲(chǔ)能，投資規(guī)模達(dá) 350 億美元。

伴隨著 2026 年更多項(xiàng)目的商業(yè)化落地，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)正在從理論走向現(xiàn)實(shí)，從備選走向主流。

谷歌的投資選擇，還反映出了科技巨頭們的能源焦慮。目前，谷歌的數(shù)據(jù)中心每年消耗 1.3 太瓦時(shí)電力，隨著 AI 技術(shù)發(fā)展，這一數(shù)字還在增長(zhǎng)。為實(shí)現(xiàn) 2030 年全天候無(wú)碳能源運(yùn)營(yíng)目標(biāo)，谷歌不僅投資 Energy Dome，還在押注核聚變、碳捕捉發(fā)電、先進(jìn)核反應(yīng)堆等多條技術(shù)路線。

LDES Council 強(qiáng)調(diào)，當(dāng)前正是規(guī)?；渴鸬年P(guān)鍵時(shí)刻。到 2030 年，部署足夠數(shù)量的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，是實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)拐點(diǎn)的關(guān)鍵——屆時(shí)，化石燃料將不再是能源安全的必要選項(xiàng)。

1.https://spectrum.ieee.org/co2-battery-energy-storage?

2.https://blog.google/outreach-initiatives/sustainability/long-term-energy-storage/

運(yùn)營(yíng)/排版：何晨龍