隨著美國各州積極投資部署可再生能源發電設施，必須優化儲能系統以滿足對發電、脫碳、電網彈性和能源效率的需求。美國國家可再生能源實驗室(NREL)專注于開發和建設美國未來的電力系統，該電力系統采用以目的為導向的電網互聯技術，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、儲存和轉換。在過去的一年，NREL的研究人員在電化學、壓縮空氣儲能、熱儲能和機械儲能等儲能技術進步方面進行了創新、跨學科和集成的研究和開發。  

 

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

 

 

 

NREL發布的《2021年美國地熱發電生產和區域供熱市場報告》展示了美國地熱能使用的現狀，并確定了可再生、脫碳能源系統的地熱機會。地熱的區域供熱的創新方法包括整合熱泵技術和熱儲能技術，以及在能源區域的實施和優化。這份報告對政策制定者、監管機構、開發商、研究人員、工程師、金融家和其他決策者都很有價值。  

 

 

NREL研究人員開發了一個原型，以測試一種改變游戲規則的新型熱儲能技術，該技術使用廉價的硅砂作為儲能介質。通過使用低成本熱儲能和高效動力循環(ENDURING)技術構建經濟可行的長時儲能系統是一種可靠、經濟高效且可擴展的解決方案，可以在任何地方安裝和部署。該儲能技術能夠經濟可行地存儲高達26GWh的熱能，為建筑和工業過程加熱提供機會來替代燃煤發電設施或天然氣發電設施。NREL已經與Babcock&Wilcox公司開展合作開發這種儲熱能技術，Babcock&Wilcox公司擁有獨家知識產權。  

 

 

NREL的研究人員開發了一種嚴格的儲能財務分析情景工具(StoreFAST)，以在可再生能源滲透率為85%的未來電網框架內識別潛在的長時儲能機會。StoreFAST對儲能系統和靈活的發電系統進行分析，以提供對能源平準化成本、財務績效參數和時間序列圖表的洞察，這對綜合的儲能研究至關重要。最近在《Joule》期刊發表的一篇論文中指出，具有地質儲存的清潔氫氣系統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的一種最低成本選擇。

NREL為綠色電網開發FLASH水電框架  

 

NREL開發的新的徑流和水電關聯分析框架(FLASH)工具提供了對可用水電項目數量和時間的洞察，從而改善了水電設施在電網運營模型中的表現。徑流和水電關聯分析框架(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系，為支持電網的可再生能源開辟新機遇。與風力發電或太陽能發電不同，水力發電設施可以將能量儲存起來供以后使用，并且具有額外的優勢，即不必將其轉換為另一種形式的能源。這使得水電成為幫助電網適應可變可再生能源的一種理想選擇。  

 

 

NREL的儲能技術科學家正在采用機器學習技術以加強他們對先進電池材料、化學和電池設計的理解。這些復雜的計算機算法通過深入了解數據集中的潛在模式，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器學習和人工智能來評估制造質量、壽命和性能、材料研究以及儲能應用的安全協議。

 

 

 

NREL日前發布的《儲能未來研究》報告考慮了一系列儲能技術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提供的服務。  

 

NREL的《儲能未來研究》報告分析了到2050年儲能在維持彈性、靈活的電網方面的潛在作用。NREL研究人員正在跨技術合作，以考慮特定儲能技術的作用。一份報告《美國電力部門晝夜儲能的經濟潛力》描述了到2050年美國電力系統中公用事業規模的晝夜儲能（長達12小時）的巨大市場潛力。研究團隊發現，儲能系統可以為電網增加了更大的價值，當電力系統允許儲能系統同時提供多種電網服務，并且在太陽能發電滲透率更高時，儲能部署將會更快增長。