美国能源部资助开发低碳能源及电网技术

作者: 2023-06-15 15:57 来源:
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4月,美国能源部(DOE)宣布多项资助信息,共计投入1.36亿美元支持开发太阳能研发、制造和并网,以及电网现代化、煤矿废弃物生产关键矿产等技术。

一、太阳能技术研发、制造和并网

420日,DOE宣布在太阳能成本降低和回收利用、供应链、技术创新和清洁能源电网方面投入8170万美元,旨在进一步加强本土太阳能供应链,提高太阳能的综合利用能力[1]

1、促进太阳能成本降低和回收利用。该领域投入980万美元资助8个项目,包括:探索使用可用于多种常见光伏电池的新型金属油墨工艺,实现更经济地增加太阳电池导电金属触点;开发可丝网印刷到硅基太阳电池上的新型铜基和铝基金属浆料;制定光伏模块从原材料制造到报废管理的整个供应链跟踪标准,尤其关注材料回收和再利用;开发一种浓缩材料的机械方法和相应的环保化学工艺,回收报废太阳电池板中的关键材料;开发可选择性析出光伏板各种金属的材料;开发可层叠在太阳能电池本身和包装层之间的新材料,提高组件的可拆解性;开发硅太阳电池铜金属电触点于激光打印工艺;开发能去除碲化镉薄膜太阳能电池覆板并分离有价值可回收材料的新工艺。

2、增强光伏产品供应能力。该领域投入资助2380万美元资助9个项目,包括:开发碲化镉和硅晶相结合的叠层模块,形成新型高效住宅屋顶产品;展示半透明碲化镉太阳电池在窗户上的应用,开拓薄膜太阳能的新应用领域;开发基于碳化硅晶体管和高频平面磁体的新型逆变器技术;开发自熄式光伏连接器,防止光伏系统发生火灾;浮动式光伏系统抗风浪性能改进;降低第3代聚光太阳能热发电系统创新型一次热交换器的技术风险;开发具有可变阴影和可变输出功率的可折叠太阳能光伏屏幕,并进行商业化;开发比传统逆变器快100倍的新产品;研发高性能覆板碲化镉太阳电池,提高模块的输出功率。

3、开发新型光伏技术。该领域投入1800万美元支持2个项目,包括:设计、建造和测试结合硅和钙钛矿光伏材料的商业叠层太阳电池,研究高效的模块设计,创建商业制造方法,并进行耐久性测试;设计和制造刺蛾曾硅/钙钛矿太阳电池,比较不同钙钛矿层的制造方法。

4、加强太阳能发电并网。DOE宣布3000万美元的资助公告,支持开发先进的规划和运营工具,使太阳能在电网中得到更优化、可靠的整合和利用,提高能源系统的弹性和可再生能源的消纳能力[2]。重点支持3个主题:未来电力系统规划工具;电网运行的柔性管理;电网系统健康和风险快速评估工具。

二、电网现代化技术

425日,DOE宣布在“电网现代化计划”(GMI)框架下,投入3800万美元支持开发电网现代化技术[3],重点关注5个主题领域:电力和控制电子,通过开发模块化、可扩展且经济高效的中压电力和控制电子系统方法,建立智能中压电气接口;网络安全架构、标准和实践,评估和/或开发网络安全技术架构、标准和指南,以确保电力公用事业基础设施在向脱碳电网转型过程中受到运行保护;用于计算、传感和安全的量子设施,侧重于利用现有和近期的量子计算、传感和安全技术来解决电网漏洞和日益增加的复杂性;系统操作和规划,建立和改进方法、工具、数据集、政策和标准,确保在电网运营和规划中更加关注能源正义;气候对能源资源的影响,开发创建、理解和使用未来天气数据的能力,以校准对未来负荷和资源潜力的假设、工程系统的环境条件,并在现实世界的电力部门分析过程中试行使用气候校准数据。

三、煤矿废弃物生产关键矿物

44日,DOE宣布利用《两党基础设施法案》拨款,向北达科他大学和西弗吉尼亚大学投入1600万美元,用于国内首个稀土元素和关键矿物提取和分离精炼工厂的设计研究[4]。具体包括:800万美元用于北达科他大学开发具有成本竞争力且环境友好的工艺,实现从褐煤矿废料中回收、提取稀土元素和关键矿物; 800万美元用于西弗吉尼亚大学开展酸性矿山排水和矿物尾矿原料生产稀土元素和关键矿物的研究,探索将中间产品加工成高纯度氧化物、盐或金属,在源头上处理矿区污染。

(岳芳 秦冰雪 刘学)



[1] Biden-Harris Administration Announces $82 Million Investment to Increase Domestic Solar Manufacturing and Recycling, Strengthen the American Clean Energy Grid. https://www.energy.gov/articles/biden-harris-administration-announces-82-million-investment-increase-domestic-solar

[2] Funding Notice: Operation and Planning Tools for Inverter-Based Resource Management and Availability. https://www.energy.gov/eere/solar/articles/funding-notice-operation-and-planning-tools-inverter-based-resource-management

[3] DOE Announces $38 Million to Modernize the Electricity Grid. https://www.energy.gov/gmi/articles/doe-announces-38-million-modernize-electricity-grid

[4] Biden-Harris Administration Invests $16 Million to Build America's First-of-a-Kind Critical Minerals Production Facility. https://www.energy.gov/articles/biden-harris-administration-invests-16-million-build-americas-first-kind-critical-minerals

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