根據上周發表在《焦耳》雜志上的一篇論文，未來新型的混合能源系統可能會導致清潔能源生產的范式轉變。

 

　　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。

 

　　他們的工作概述了新的概念，同時利用不同的能源發電機，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。

 

　　“綜合能源系統的設計是一個重大的挑戰和機遇，”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未來先進的能源系統，這將有助于我國擴大負擔得起的能源選擇，并為大規模的脫碳努力作出重大貢獻。

 

　　為新能源產品和新產品的優化提供了一個新的基于產品和服務的建模和優化的新產品和服務的框架。

 

　　簡而言之，它勾勒出了一條可行的混合能源系統發展道路。這種系統能夠利用多種能源，使每種能源的價值最大化。他們通過創造更高價值的產品，向工業提供低排放的能源，以及更好地協調需求和能源生產來實現這一目標。

 

　　“通過合作，國家應用能源實驗室的研究人員已經確定了不同發電源之間的關鍵協同作用，這對轉變我們的能源經濟至關重要。我們期待著通過合作，推進這些創造性的解決方案，”NREL主任Martin Keller博士說。

 

　　本文描述了這些系統的多輸入、多輸出特性的一個例子：一個假設的、緊密耦合的工業能源園區，利用高度靈活的先進核反應堆、小型化石發電機和可再生能源技術，通過電解生產電能和氫氣。

 

　　“在這種情況下，根據市場定價，電力和/或熱量可以出售到電網中，就地使用或儲存起來供以后分配和使用，”NETL戰略系統分析與工程高級研究員、文章合著者大衛·C·米勒(David C.Miller)博士說此外，輸出流還可用于生產氫氣或其他有價值的化學品和產品。”

 

　　這種靈活性可以為更大的凈零排放能源系統提供充足的清潔能源供應。這樣的系統可以支持工業和運輸等較難脫碳的經濟部門。

 

　　“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濟價值的資產使用優化提供了新的機會，”NREL執行董事、戰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調的工作。基于合作期間獲得的知識，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、開發和部署新的和先進的材料和部件相關的科學和技術挑戰，這些材料和部件將使集成的混合能源系統成為可能。

 

　　“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知識正在為如何設計和優化未來的綜合能源系統帶來革命性的想法。”

 

　　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，代表著朝著實現未來先進能源系統邁出了重要的一步。

 

　　“國家實驗室提供了多樣的專業知識，這將使我們能夠實現有效的跨部門合作，這是解決我們這個時代真正的能源和環境重大挑戰所必需的，”綜合能源系統國際實驗室(INL)負責人、文件合著者Shannon Bragg Sitton博士說。