美國能源部實驗室:未來新型的混合能源系統(tǒng)可能會導致清潔能源生產(chǎn)的范式轉變

文章來源:全國能源信息平臺碳交易網(wǎng)2021-02-06 08:34

  根據(jù)上周發(fā)表在《焦耳》雜志上的一篇論文,未來新型的混合能源系統(tǒng)可能會導致清潔能源生產(chǎn)的范式轉變。
 
  來自美國能源部(DOE)的三個應用能源實驗室愛達荷州國家實驗室(INL)、國家可再生能源實驗室(NREL)和國家能源技術實驗室(NETL)的研究人員共同撰寫了這篇論文,描述了這種綜合能源系統(tǒng)。
 
  他們的工作概述了新的概念,同時利用不同的能源發(fā)電機,包括可再生能源,核能和化石碳捕獲,提供電力,熱量,流動性和其他能源服務。核能、可再生能源和化石能源實驗室之間的歷史性合作旨在從客觀、整體的角度應對國家的重大挑戰(zhàn)。
 
  “綜合能源系統(tǒng)的設計是一個重大的挑戰(zhàn)和機遇,”INL主任馬克·彼得斯博士說。三個應用型國家實驗室的合作,以及在其測試設施中設置和運行真實世界的實驗,是一項透明和客觀的全面和集中的努力。這項工作將有助于實現(xiàn)未來先進的能源系統(tǒng),這將有助于我國擴大負擔得起的能源選擇,并為大規(guī)模的脫碳努力作出重大貢獻。
 
  為新能源產(chǎn)品和新產(chǎn)品的優(yōu)化提供了一個新的基于產(chǎn)品和服務的建模和優(yōu)化的新產(chǎn)品和服務的框架。
 
  簡而言之,它勾勒出了一條可行的混合能源系統(tǒng)發(fā)展道路。這種系統(tǒng)能夠利用多種能源,使每種能源的價值最大化。他們通過創(chuàng)造更高價值的產(chǎn)品,向工業(yè)提供低排放的能源,以及更好地協(xié)調需求和能源生產(chǎn)來實現(xiàn)這一目標。
 
  “通過合作,國家應用能源實驗室的研究人員已經(jīng)確定了不同發(fā)電源之間的關鍵協(xié)同作用,這對轉變我們的能源經(jīng)濟至關重要。我們期待著通過合作,推進這些創(chuàng)造性的解決方案,”NREL主任Martin Keller博士說。
 
  本文描述了這些系統(tǒng)的多輸入、多輸出特性的一個例子:一個假設的、緊密耦合的工業(yè)能源園區(qū),利用高度靈活的先進核反應堆、小型化石發(fā)電機和可再生能源技術,通過電解生產(chǎn)電能和氫氣。
 
  “在這種情況下,根據(jù)市場定價,電力和/或熱量可以出售到電網(wǎng)中,就地使用或儲存起來供以后分配和使用,”NETL戰(zhàn)略系統(tǒng)分析與工程高級研究員、文章合著者大衛(wèi)·C·米勒(David C.Miller)博士說此外,輸出流還可用于生產(chǎn)氫氣或其他有價值的化學品和產(chǎn)品。”
 
  這種靈活性可以為更大的凈零排放能源系統(tǒng)提供充足的清潔能源供應。這樣的系統(tǒng)可以支持工業(yè)和運輸?shù)容^難脫碳的經(jīng)濟部門。
 
  “考慮到各種能源技術之間的互補屬性,為滿足多種能源服務和最大化經(jīng)濟價值的資產(chǎn)使用優(yōu)化提供了新的機會,”NREL執(zhí)行董事、戰(zhàn)略公私伙伴關系和該研究報告的主要作者Douglas Arent博士說。
 
  本文的基礎工作始于2018年,當時NETL、NREL和INL主辦了第一次tri-lab研討會,以響應美國能源部副部長馬克•梅內澤斯(Mark Menezes)的呼吁,要求能源部應用能源實驗室開展更協(xié)調的工作?;诤献髌陂g獲得的知識,2019年4月舉行了一次重點研討會,主題是當前和未來能源系統(tǒng)的建模與分析。第三次tri-lab研討會于2019年7月31日至8月1日舉行,重點是解決與設計、開發(fā)和部署新的和先進的材料和部件相關的科學和技術挑戰(zhàn),這些材料和部件將使集成的混合能源系統(tǒng)成為可能。
 
  “國家能源技術實驗室很自豪能與INL和NREL合作開展這項基礎性工作,”NETL主任Brian J.Anderson博士說這三個實驗室的免費專業(yè)知識正在為如何設計和優(yōu)化未來的綜合能源系統(tǒng)帶來革命性的想法。”
 
  正如迄今為止的NETL-NREL-INL研究所表明的,混合能源系統(tǒng)的設計將需要來自能源研究領域的專家的投入。為此,三個應用國家實驗室的工作,包括tri-lab研討會和最近的焦耳文章,代表著朝著實現(xiàn)未來先進能源系統(tǒng)邁出了重要的一步。
 
  “國家實驗室提供了多樣的專業(yè)知識,這將使我們能夠實現(xiàn)有效的跨部門合作,這是解決我們這個時代真正的能源和環(huán)境重大挑戰(zhàn)所必需的,”綜合能源系統(tǒng)國際實驗室(INL)負責人、文件合著者Shannon Bragg Sitton博士說。
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