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根據(jù)美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)的研究，未來(lái)的電力系統(tǒng)必須成功地利用大量可變和間歇性的可再生能源，以滿足對(duì)發(fā)電、脫碳、電網(wǎng)彈性和能源效率的需求。

隨著美國(guó)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(chǔ)能系統(tǒng)以滿足對(duì)發(fā)電、脫碳、電網(wǎng)彈性和能源效率的需求。美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)專注于開發(fā)和建設(shè)美國(guó)未來(lái)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(chǔ)存和轉(zhuǎn)換。在過(guò)去的一年，NREL的研究人員在電化學(xué)、壓縮空氣儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能和機(jī)械儲(chǔ)能等儲(chǔ)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(chǔ)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(píng)為過(guò)去一年最具創(chuàng)新性的100項(xiàng)技術(shù)之一，并獲得了R&D100獎(jiǎng)。WEC-Sim是第一個(gè)允許波浪能開發(fā)人員模擬波浪能轉(zhuǎn)換器的動(dòng)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(shí)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(zhǎng)領(lǐng)域的研發(fā)周期。

NREL的報(bào)告詳細(xì)介紹了美國(guó)地?zé)岚l(fā)電和熱儲(chǔ)能的現(xiàn)狀和未來(lái)廣闊的發(fā)展前景

NREL發(fā)布的《2021年美國(guó)地?zé)岚l(fā)電生產(chǎn)和區(qū)域供熱市場(chǎng)報(bào)告》展示了美國(guó)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(huì)。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(chǔ)能技術(shù)，以及在能源區(qū)域的實(shí)施和優(yōu)化。這份報(bào)告對(duì)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(jià)值。

NREL選擇模塊化、經(jīng)濟(jì)高效、可隨處構(gòu)建的熱儲(chǔ)能技術(shù)

NREL研究人員開發(fā)了一個(gè)原型，以測(cè)試一種改變游戲規(guī)則的新型熱儲(chǔ)能技術(shù)，該技術(shù)使用廉價(jià)的硅砂作為儲(chǔ)能介質(zhì)。通過(guò)使用低成本熱儲(chǔ)能和高效動(dòng)力循環(huán)(ENDURING)技術(shù)構(gòu)建經(jīng)濟(jì)可行的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)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(chǔ)能技術(shù)能夠經(jīng)濟(jì)可行地存儲(chǔ)高達(dá)26GWh的熱能，為建筑和工業(yè)過(guò)程加熱提供機(jī)會(huì)來(lái)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(chǔ)熱能技術(shù)，Babcock&Wilcox公司擁有獨(dú)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

深度脫碳電網(wǎng)中長(zhǎng)期儲(chǔ)能的新財(cái)務(wù)分析工具

NREL的研究人員開發(fā)了一種嚴(yán)格的儲(chǔ)能財(cái)務(wù)分析情景工具(StoreFAST)，以在可再生能源滲透率為85%的未來(lái)電網(wǎng)框架內(nèi)識(shí)別潛在的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能機(jī)會(huì)。StoreFAST對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)和靈活的發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行分析，以提供對(duì)能源平準(zhǔn)化成本、財(cái)務(wù)績(jī)效參數(shù)和時(shí)間序列圖表的洞察，這對(duì)綜合的儲(chǔ)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(chǔ)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(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)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(duì)可用水電項(xiàng)目數(shù)量和時(shí)間的洞察，從而改善了水電設(shè)施在電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)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(yùn)營(yíng)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(yáng)能發(fā)電不同，水力發(fā)電設(shè)施可以將能量?jī)?chǔ)存起來(lái)供以后使用，并且具有額外的優(yōu)勢(shì)，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通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在電池研究方面取得進(jìn)展，提高了電池性能、壽命和安全性

NREL的儲(chǔ)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(duì)先進(jìn)電池材料、化學(xué)和電池設(shè)計(jì)的理解。這些復(fù)雜的計(jì)算機(jī)算法通過(guò)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(lái)評(píng)估制造質(zhì)量、壽命和性能、材料研究以及儲(chǔ)能應(yīng)用的安全協(xié)議。

到2050年，美國(guó)電網(wǎng)規(guī)模的儲(chǔ)能裝機(jī)容量可能增長(zhǎng)五倍

NREL日前發(fā)布的《儲(chǔ)能未來(lái)研究》報(bào)告考慮了一系列儲(chǔ)能技術(shù)在何時(shí)何地能夠更具成本競(jìng)爭(zhēng)力，具體取決于它們的運(yùn)行方式以及為電網(wǎng)提供的服務(wù)。

NREL的《儲(chǔ)能未來(lái)研究》報(bào)告分析了到2050年儲(chǔ)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(chǔ)能技術(shù)的作用。一份報(bào)告《美國(guó)電力部門晝夜儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)潛力》描述了到2050年美國(guó)電力系統(tǒng)中公用事業(yè)規(guī)模的晝夜儲(chǔ)能（長(zhǎng)達(dá)12小時(shí)）的巨大市場(chǎng)潛力。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以為電網(wǎng)增加了更大的價(jià)值，當(dāng)電力系統(tǒng)允許儲(chǔ)能系統(tǒng)同時(shí)提供多種電網(wǎng)服務(wù)，并且在太陽(yáng)能發(fā)電滲透率更高時(shí)，儲(chǔ)能部署將會(huì)更快增長(zhǎng)。

原標(biāo)題：2021年回顧：NREL致力于推進(jìn)儲(chǔ)能和轉(zhuǎn)換的研究