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美國能源部儲能大挑戰(zhàn)路線圖發(fā)布

2020-12-30 17:48

12月21日，美國能源部（DOE）當天發(fā)布了儲能大挑戰(zhàn)路線圖（Energy Storage Grand Challenge Roadmap），這是美國發(fā)布的首個關于儲能的綜合性戰(zhàn)略。該路線圖提出了極具野心的目標：到2030年，可以在美國國內開發(fā)、制造能夠滿足美國所有市場需求的儲能技術。路線圖包含“三大課題”和“五大路徑”，并列舉了儲能的“三個技術方向”，其中氫儲能（HES）作為一種重要的儲能技術被提及。

1.“三大課題”和“五大路徑”

“三大課題“探討如何從研發(fā)、制造和應用三個方向實現(xiàn)儲能領域的自給自足，并出口相關產品和服務。

“五大路徑”將DOE儲能戰(zhàn)略細分，從技術研發(fā)，到打造自給自足的原材料供應鏈，再到技術轉化、政府支持和教育培訓，層層推進美國在儲能領域的發(fā)展，打造以終端使用為目標、研發(fā)和產業(yè)相結合的完整產業(yè)鏈。

2.氫電雙向儲能成為主要探討對象

三個儲能技術方向包括：雙向電力儲能（固定式和移動式），化學能儲和熱能存儲，靈活生產和可控負荷。其中，氫儲能（HES）主要包括電氫雙向轉化儲能和鹽穴存儲兩種，前者為主要探討對象。

電氫雙向儲能是只通過電解水方法制造并儲存氫氣，再通過燃料電池將氫重新轉化成電和水，形成一個完整的能源利用閉環(huán)。可逆燃料電池（RFC）為其中一種有效技術，包括分離式RFC和一體化RFC兩種。 ? 分離式RFC：電解槽和電堆單獨設置進行雙向轉化? 一體化RFC：在同一電堆中完成水電雙向轉化 RFC面臨兩個問題：

1）技術不成熟，示范應用少。目前RFC的示范應用很少，短期內分離式RFC或較為可行，但只能應用于MW級固定式燃料電池；一體化RFC處于研發(fā)的早期階段，如得到應用將大幅度降低成本和系統(tǒng)復雜程度。

2）雙向轉化的能量損耗較高。低溫RFC的轉化效率較低，小于40％；高溫RFC可將轉化效率提升至70％，但對熱管理方面有一定要求。對兩種技術路線的研究同時進行。文中表示，電解水是短期制氫的重要方法，未來可探索太陽光直接制氫技術，如何提高電解槽轉化效率和降低工業(yè)化應用成本是今后的重要課題。