隨著美國各州積極投資部署可再生能源發(fā)電設(shè)施，必須優(yōu)化儲能系統(tǒng)以滿足對發(fā)電、脫碳、電網(wǎng)彈性和能源效率的需求。美國國家可再生能源實驗室(NREL)專注于開發(fā)和建設(shè)美國未來的電力系統(tǒng)，該電力系統(tǒng)采用以目的為導(dǎo)向的電網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)，提高靈活性和平衡性，以最大限度地提高可再生能源的生產(chǎn)、儲存和轉(zhuǎn)換。在過去的一年，NREL的研究人員在電化學(xué)、壓縮空氣儲能、熱儲能和機(jī)械儲能等儲能技術(shù)進(jìn)步方面進(jìn)行了創(chuàng)新、跨學(xué)科和集成的研究和開發(fā)。  

 

由于NREL開創(chuàng)性的儲能研究結(jié)果，《R&D World》雜志將其開發(fā)的波浪能轉(zhuǎn)換器模擬器（WEC Sim）評為過去一年最具創(chuàng)新性的100項技術(shù)之一，并獲得了R&D100獎。WEC-Sim是第一個允許波浪能開發(fā)人員模擬波浪能轉(zhuǎn)換器的動力學(xué)和性能的開源代碼，顯著地降低了波浪能轉(zhuǎn)換器在現(xiàn)實的海洋環(huán)境中表現(xiàn)的不確定性，從而顯著降低了成本，縮短了這一關(guān)鍵和不斷增長領(lǐng)域的研發(fā)周期。

 

 

 

NREL發(fā)布的《2021年美國地?zé)岚l(fā)電生產(chǎn)和區(qū)域供熱市場報告》展示了美國地?zé)崮苁褂玫默F(xiàn)狀，并確定了可再生、脫碳能源系統(tǒng)的地?zé)釞C(jī)會。地?zé)岬膮^(qū)域供熱的創(chuàng)新方法包括整合熱泵技術(shù)和熱儲能技術(shù)，以及在能源區(qū)域的實施和優(yōu)化。這份報告對政策制定者、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、開發(fā)商、研究人員、工程師、金融家和其他決策者都很有價值。  

 

 

NREL研究人員開發(fā)了一個原型，以測試一種改變游戲規(guī)則的新型熱儲能技術(shù)，該技術(shù)使用廉價的硅砂作為儲能介質(zhì)。通過使用低成本熱儲能和高效動力循環(huán)(ENDURING)技術(shù)構(gòu)建經(jīng)濟(jì)可行的長時儲能系統(tǒng)是一種可靠、經(jīng)濟(jì)高效且可擴(kuò)展的解決方案，可以在任何地方安裝和部署。該儲能技術(shù)能夠經(jīng)濟(jì)可行地存儲高達(dá)26GWh的熱能，為建筑和工業(yè)過程加熱提供機(jī)會來替代燃煤發(fā)電設(shè)施或天然氣發(fā)電設(shè)施。NREL已經(jīng)與Babcock&Wilcox公司開展合作開發(fā)這種儲熱能技術(shù)，Babcock&Wilcox公司擁有獨家知識產(chǎn)權(quán)。  

 

 

NREL的研究人員開發(fā)了一種嚴(yán)格的儲能財務(wù)分析情景工具(StoreFAST)，以在可再生能源滲透率為85%的未來電網(wǎng)框架內(nèi)識別潛在的長時儲能機(jī)會。StoreFAST對儲能系統(tǒng)和靈活的發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行分析，以提供對能源平準(zhǔn)化成本、財務(wù)績效參數(shù)和時間序列圖表的洞察，這對綜合的儲能研究至關(guān)重要。最近在《Joule》期刊發(fā)表的一篇論文中指出，具有地質(zhì)儲存的清潔氫氣系統(tǒng)和具有碳捕獲和封存的天然氣的組合，可以作為長時儲能系統(tǒng)的一種最低成本選擇。

NREL為綠色電網(wǎng)開發(fā)FLASH水電框架  

 

NREL開發(fā)的新的徑流和水電關(guān)聯(lián)分析框架(FLASH)工具提供了對可用水電項目數(shù)量和時間的洞察，從而改善了水電設(shè)施在電網(wǎng)運營模型中的表現(xiàn)。徑流和水電關(guān)聯(lián)分析框架(FLASH)將幫助用戶更好地了解在流域運營與水電可用性之間的聯(lián)系，為支持電網(wǎng)的可再生能源開辟新機(jī)遇。與風(fēng)力發(fā)電或太陽能發(fā)電不同，水力發(fā)電設(shè)施可以將能量儲存起來供以后使用，并且具有額外的優(yōu)勢，即不必將其轉(zhuǎn)換為另一種形式的能源。這使得水電成為幫助電網(wǎng)適應(yīng)可變可再生能源的一種理想選擇。  

 

 

NREL的儲能技術(shù)科學(xué)家正在采用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)以加強(qiáng)他們對先進(jìn)電池材料、化學(xué)和電池設(shè)計的理解。這些復(fù)雜的計算機(jī)算法通過深入了解數(shù)據(jù)集中的潛在模式，有助于加速電池性能、壽命和安全性的表征。研究人員正在使用機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能來評估制造質(zhì)量、壽命和性能、材料研究以及儲能應(yīng)用的安全協(xié)議。

 

 

 

NREL日前發(fā)布的《儲能未來研究》報告考慮了一系列儲能技術(shù)在何時何地能夠更具成本競爭力，具體取決于它們的運行方式以及為電網(wǎng)提供的服務(wù)。  

 

NREL的《儲能未來研究》報告分析了到2050年儲能在維持彈性、靈活的電網(wǎng)方面的潛在作用。NREL研究人員正在跨技術(shù)合作，以考慮特定儲能技術(shù)的作用。一份報告《美國電力部門晝夜儲能的經(jīng)濟(jì)潛力》描述了到2050年美國電力系統(tǒng)中公用事業(yè)規(guī)模的晝夜儲能（長達(dá)12小時）的巨大市場潛力。研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，儲能系統(tǒng)可以為電網(wǎng)增加了更大的價值，當(dāng)電力系統(tǒng)允許儲能系統(tǒng)同時提供多種電網(wǎng)服務(wù)，并且在太陽能發(fā)電滲透率更高時，儲能部署將會更快增長。