何雅玲院士团队综述：二氧化碳热力循环在新型能源系统应用中的研究现状与发展趋势
何雅玲院士团队综述：二氧化碳热力循环在新型能源系统应用中的研究现状与发展趋势
随着可再生能源的快速发展，其固有的随机性、间歇性和波动性特征给电网安全稳定运行带来了严峻挑战。为应对这些挑战，构建清洁波动的可再生能源发电与高效连续的常规能源发电互补、大规模储能技术相配合的新型能源系统成为重要解决方案。二氧化碳热力循环作为一项前沿技术，因其在能量转化和存储方面的独特优势，正逐步成为新型能源系统的重要技术路线。
为应对气候变化和推动能源结构转型，我国正大力推进可再生能源的开发与利用。然而，尽管可再生能源发展迅速，但其固有的随机性、间歇性和波动性特征，给电网的安全稳定运行带来了严峻挑战。为应对这些挑战，推动可再生能源的规模化并网与高效利用，有效解决路径是构建清洁波动的可再生能源发电与高效连续的常规能源发电互补、大规模储能技术相配合的新型能源系统。新型能源系统的发展亟需突破传统能源系统的效率瓶颈，并提高清洁能源的消纳水平。
二氧化碳作为天然工质，在能量转化和能量存储方面具有经济、高效的优势，将二氧化碳热力循环应用于新型能源系统的潜力正被逐步挖掘。在能量转化方面，利用二氧化碳在超临界状态下的高密度、低黏度和优异的热传递性能，实现高热效率和紧凑系统设计；在能量存储方面，二氧化碳易液化，相同状态和压力下，二氧化碳密度明显高于空气，可缩小存储体积。因此，基于二氧化碳热力循环的储能技术可为新型能源系统提供高密度、高效率的储能解决方案，是有望更好地适应大规模可再生能源的接入需求的另一技术路线。
为阐明二氧化碳热力循环的应用前景，西安交通大学何雅玲院士团队在《科学通报》2025年第7期“巾帼科苑•女科学家”专辑中发表评述文章，旨在系统梳理基于二氧化碳热力循环的发电与储能技术的发展现状，分析其在技术实现、系统优化和工程应用中的关键问题与挑战。
首先，根据二氧化碳工质在能源系统中所起的作用不同，阐明了二氧化碳热力循环的分类，并详细介绍了不同分类系统的工作原理及特征，从设备设计、运行控制和实验及工程论证角度分析了其应用于发电领域和规模化储能领域的技术难点。其次，在高效发电系统领域，重点以装机容量较大的清洁光热发电系统和传统燃煤发电系统为例，探讨二氧化碳动力循环应用的现状与难点，并阐明了在新型能源系统中的应用前景；在规模化储能领域，聚焦压缩二氧化碳储能技术的研究现状及其关键问题，探讨了其在热力学循环优化、二氧化碳的规模化存储与高效转化过程中的研究进展和发展趋势。最后，从理论、技术与示范应用等方面，对二氧化碳热力循环的未来技术发展方向提出了一些建议。