使用热泵循环充能的卡诺电池是卡诺电池中的主流门类，甚至很多人概念中卡诺电池就是指热泵储能。这篇文章我将比较详细的介绍热泵储能，它的原理，它的上下游，以及它现在面临的一些问题及在国内推广的一些问题。
火力发电站是将热能转化成电能，但1kwh的热量无法转化成1kwh的电，这主要是因为电是一种比热更高品位的能量，具体热量中的多少比例能转化成电量，这和热源本身的温度和冷源的温度有关，更学术的说，热量转化成电量的比例最高的转化方式是通过卡诺循环。
正因为电是比热更高品位的一种能量，那么通过常规热力循环的逆循环，可以用1kwh的电获得超过1kwh的热，这里并不是说1kwh的能量凭空变成了超过1kwh的热，而是使用电通过某些设备，将热量从低温热源搬运到高温热源处，加上原本的电能产生的热量，1kwh的电就就获得了超过1kwh的热，这样的一个过程有点像水泵的功能，所以被称作热泵。其实热泵生活中随处可见，空调制热时就是是一种热泵。
热泵储能就是使用电充能，获得热量，如果它花费了1kwh的电能，在高温储热系统中，它将储存超过1kwh的热量，在放能过程中再利用储存在高温储热系统中的热量，利用热力循环发电。
布雷顿循环是燃气轮机的发电循环，这个循环中的工作介质没有相态的变化，主要的工作介质是各种气体，如空气、氮气、氩气等。
在这个门类中的代表性的技术我觉得是从谷歌X实验室孵化出来的Malta项目，它获得了比尔盖茨，马云等的投资，知名度比较高。
上图为Malta技术的基本循环，我简述一下它的基础原理，系统分为充能和放能两个过程，储能时，电机驱动压缩机将工作介质（通常是空气）压缩至高温度高压力，然后通过热交换机将空气热量传给熔盐进行储热，换热后的空气进入涡轮机做功，做功后的空气冷却冷媒，然后空气再进入压缩机，形成循环，电能变成热能和冷能分别储存在高温熔盐罐和冷媒冷罐中；释能时，压缩机将空气压缩，然后通过热交换机从熔盐吸热至高温，空气再进入涡轮机进行膨胀做功发电，做功后的空气放热给外界空气和冷媒，之后空气进入压缩机，形成循环，高温热能和低温冷能转变成电能。
在这个系统中，最难的部分就是它的压缩机和透平了，首先它们是共轴的，然后它们的工作时候的温度非常的高，具体参数其实和燃气轮机比较相似，国内要自己研发这种共轴的压缩机和透平难度非常大。这个系统中其他部件难度相对来说还是比较低，但要指出的是气体换热器金属材料消耗和占地都比较大，投资也会比较高。
这套系统最终的电电转化效率能达到60-70%，在卡诺电池中已经属于非常高的一类了。市场上，在网侧应用中，此项技术在投资和效率上比带储热的压缩空气储能没有优势，在盐穴资源消耗完前比较难于与其竞争，但在源侧应用中，其有可能作为新能源电站的一个储能设备使用。
朗肯循环是目前火电站中的常规循环，朗肯循环涉及到了工作介质的相态转变，但用于热泵储能的工作介质通常不是水，而是二氧化碳。二氧化碳热泵储能的技术以ECHOGEN公司为代表，充能时二氧化碳经压缩至高温度高压力超临界状态，而后将这部分热量储存在储热介质中，二氧化碳温度降低，经过一个回热过程后，再经过透平放出一点能量，二氧化碳温度降低，状态变为液态，其再经过一个换热过程，状态从液态变回气态，它将这部分冷量储存在储冷介质中（冰水混合物），二氧化碳再经过一个回热过程后就回到初始状态了，透平和压缩机是共轴的。
这个技术和百穰新能源科技的二氧化碳储能不同，百穰新能源科技的技术和压缩空气储能是一个类型，它会储存压缩后的液态二氧化碳，变成气态的二氧化碳也会储存在气仓中，而ECHOGEN的技术中二氧化碳只是一个工作介质，充能放能循环完成它的状态是保持不变的。
这个技术的电-电转化效率在50-55%左右，目前还不是太成熟，主要二氧化碳发电循环本身也不是太成熟，而且这个系统二氧化碳压力特别大，最高时达到了30Mpa，二氧化碳很容易泄露，另外，它储存的热量在83-325℃之间，没有一种合适的储热介质储存它，它的储热系统也还在研发中，就像我之前文章中说的使用导热油储存这部分热量只能是临时的解决方案，是没有经济性的。
