2024年10月，美国能源部（DOE）宣布多项资助，共计投入19.7亿美元，支持清洁能源技术开发、制造和部署，促进碳捕集、利用与封存（CCUS）技术商业化，并发展工业脱碳和清洁交通技术。

一、清洁能源技术开发及部署

1、颠覆性能源技术研发。10月2日，DOE先进能源研究计划署（ARPA-E）宣布投入5000万美元[1]，推进颠覆性能源技术向规模化发展。关注主题领域包括：

（1）电网。关注主题包括：直流及交流输电系统（大于69千伏）规划和运行技术；直流及交流配电系统（不超过69千伏）规划和运行技术；改进电网规划、运行及市场的建模、软件、算法和控制技术；电网级电池技术；其他电网级储能技术，如抽水蓄能、压缩空气储能、高速飞轮储能等；电网可靠性技术，关注异常情况下（尤其是可再生能源或分布式发电不断增加）确保电网有效运行的技术；其他电网技术。

（2）交通。关注主题包括：替代燃料（非生物燃料）；液体或气体燃料发动机/涡轮机改进技术；电动机改进技术；燃料电池改进技术；先进车辆设计及材料，如超轻车辆、先进部件、新型车辆设计和架构等；交通管理，如交通行为、自动驾驶等；电力电子，包括半导体材料、电路拓扑、磁性材料、电感器、介电材料、电容器、晶体管、器件封装等；非自动交通，包括先进人力汽车、船舶、列车等；先进飞机；电动交通，包括混合电动汽车、插电式混合动力、纯电汽车等；交通非电池储能，包括储热、超级电容器以及其他用于交通的非电池储能技术；其他交通能源技术。

（3）建筑能效。关注主题包括：热电联产设计及场景应用；建筑供热及制冷系统效率改进；建筑能源需求管理，包括需求响应以及智能电表、自动控制等建筑节能技术；高效及环境友好型照明技术；更高能效建筑设计，包括窗户、隔热层、屋顶等；其他建筑能效技术。

（4）液体/气体燃料及核能发电。关注主题包括：使用液体或气体燃料的联合发电；改进固定式发动机/燃气轮机以使用液体或气体燃料；改进燃料电池以实现与液体或气体燃料发电相结合；核聚变发电及材料；CCUS，不包括生物/农业碳管理；常规及非常规液体或气体资源勘探和开采（非地热），包括传感和成像技术、预测模型及算法、钻井、泵等；液体或气体燃料发电的规划及运行改进；可燃气体基础设施，包括存储、输运、处理、监测等；液体或气体燃料的化学及生物转化；发电节水技术，包括水回收/再循环系统、发电厂干冷技术等；其他液体和/或气体燃料发电技术。

（5）可再生能源发电。关注主题包括：更高效风力发电技术，包括不同配置、叶片设计和材料，以及风能资源识别、分类和建模；风能转换技术，包括风力发电机、磁性材料、电子设备等；地热能技术，包括泵、支撑剂、增强型地热系统、钻井、资源识别、层间隔离、低温发电等；水能，包括海洋能、渗透能、潮汐能等，以及水资源识别和建模技术；太阳能光伏/聚光光伏，包括光伏/聚光光伏系统及其材料、组件和辅助系统，利用太阳电池发电或制燃料技术，以及更低成本安装、光伏资源识别及建模技术；非光伏转换的太阳能技术，包括光热转换、热或催化技术直接制燃料等；电力电子技术，包括半导体材料、电路拓扑、磁性材料、电感器、介电材料、电容器、晶体管、器件封装等；其他可再生能源技术。

（6）生物能源。关注主题包括：生物质生产改进，包括产量、可持续性、成本、水耗等；生物法制生物燃料；非生物法制生物燃料，如热化学转化、混合方法等；生物能供应链开发，如原料收集和处理等；其他生物能技术，包括生物反应器、辅助系统、生物产品、微生物燃料电池、传感器、生物或农业碳管理等。

（7）其他能源技术。关注主题包括：经济高效淡水供应技术；储热技术；先进制造技术；终端消费品能效提升技术；大型计算机、数据中心和计算基础设施能效改进技术；工业材料生产的能效改进及减排技术；其他工业能效改进技术；热回收利用技术；高温材料；新型半导体材料及应用；便携式电源，如压电电池、便携式燃料电池等；其他技术。

2、下一代核能。10月16日，DOE发布资助公告，将投入9亿美元推进“第三代+”小型模块化反应堆（SMR）的初步部署[2]。DOE认为，SMR可用于发电、过程热、淡化等多个领域，模块化方式更为灵活易于建造和安装，且能与负荷匹配并进行调整。发展超越第三代技术的SMR能够利用现有大型轻水反应堆设计的专业知识、劳动力和供应链，为新的核能部署和运营提供快速途径。此次将资助两类项目：8亿美元支持2个“先行团队支持”项目，将部署首个SMR核电站，验证其可靠性和商业可行性，促进多个反应堆的“第三代+”SMR订单，并为团队提供与美国国家核安全局的合作机会，将安全保障和安全设计纳入项目中；1亿美元支持多个“快速跟随部署支持”项目，包括SMR选址及准备、SMR供应链开发和SMR项目改进3类项目，旨在激励更多“第三代+”SMR部署，解决美国核工业在设计、许可、供应商开发和场地准备等方面的关键障碍。

3、海上可再生能源。10月21日，DOE宣布为14个项目投入近1700万美元[3]，支持海上风电和海洋能部署，建立弹性清洁的能源系统。

（1）浮动式海上风电及海洋能系统的可靠性监测。支持7个项目：波浪能转换装置系泊设备皮带张紧构件的弯曲疲劳评估；进行尼龙系泊缆疲劳测试，以改进浮动式海上风机装置的设计标准；用于浮动式海上风电长期系泊的聚酰胺绳疲劳性测试；使用驻留任务机器人进行系泊缆自主检查和状况评估；系泊缆状态监测模块化传感器解决方案开发及测试；通过现场测试和数值模拟验证浮动式海上风电共享锚泊解决方案；通过物理测试验证共享锚泊阵列模型。

（2）减少海上风电固定式基座安装噪音。支持7个项目：风力涡轮机替代基座（如重力基座或吸力筒）安装过程中声压、粒子运动和海床振动的精确测量；海上风机基座自浮式设计（如吸力桶导管架）静音安装方案；固定式海上风电螺旋桩基础的可行性研究和噪声测量；适合美国海床和海洋生态条件的低噪音打桩技术；海上风电三重降噪系统研发和测试；使用声学超材料或工程材料实现海上风机安装的自适应混合降噪；海上风电基座、安装技术和降噪技术信息汇总及共享。

4、清洁能源技术制造及部署。10月22日，DOE宣布投入4.28亿美元，支持15个煤炭社区的14个清洁能源技术制造项目[4]。资助内容主要包括：生产用于电动汽车、国防和消费电子产品的锂离子电池先进电解质；建立生产设施，利用回收纸板生产先进纤维素隔热材料；建立高压直流导体和其他先进导体工厂；建造新的循环低碳水泥生产设施，使用回收工业废料作为原料生产低碳硅酸盐水泥；建立轴向磁通电机高功率印刷电路板定子部件生产厂；建立先进超导体制造设施，助力电网扩容；建立发电机制造厂，生产可使用任何气体燃料且无需更换硬件即可切换燃料的发电机；建立生产创新型高性能辅助胶凝材料的工厂，助力水泥脱碳；开发制造工厂，将回收玻璃转化为磨碎玻璃火山灰，替代混凝土中的碳密集型水泥。

10月3日，DOE清洁能源示范办公室（OCED）宣布投入4亿美元[5]，支持面向农村和偏远地区的创新清洁能源解决方案。此次计划资助20~50个项目，资助金额在200万~5000万美元。项目将示范最符合需求的清洁能源解决方案，使用气候适应型技术、经济可行的商业模式和适当的融资机制，关注主题包括：提高发电、输电或配电系统的整体成本效益；选址或升级输配电线路；减少农村或偏远地区发电温室气体排放；提供或改进发电设施；开发微电网；提高能源效率。

二、CCUS

1、碳捕集和封存技术。10月9日，DOE宣布投入2900万美元支持12个项目，推进将CO₂转化为环保和有经济价值的产品，开发更经济高效的碳捕集和封存技术^[6]。

（1）碳转化技术。支持7个项目：开发CO₂制蛋白质技术，以减少农业温室气体排放；开发先进技术将CO₂废气转化为脂肪酸；推进将工业CO₂废气转化为丙醇的新工艺；开发利用造纸废气将CO₂转化为聚乙烯塑料的工艺；开发利用藻类将工业废气中的CO₂转化为聚氨酯塑料的技术；开发将捕集CO₂转化为石墨烯碳化合物的高效工艺；开发低碳处理工艺，将CO₂转化为高质量碳纳米管，用于锂离子电池负极材料。

（2）碳捕集系统的规模化测试和示范。资助5个项目：开发基于膜的烟气碳捕集技术；示范烟气净化过程，去除酸、酸性气体和酸雾；测试酸洗回收工艺，以减少各种碳捕集技术的二次排放；开发燃烧后碳捕集与制氢结合的系统；测试捕集和去除次要排放物的方法。

2、从大气中直接脱碳。10月18日，DOE宣布投入5850万美元支持11个项目[7]，旨在支持从大气中直接脱碳的试点项目和测试设施，推进建立商业可行的碳去除行业。

（1）3265万美元支持5个生物质碳去除与封存小规模试点项目，包括：木材废料气化制氢及碳捕集综合设施的设计、测试、制造和中试试验；集成高压气化装置和纯氧燃烧器的超临界CO₂发电系统试点，使用森林废弃物为燃料；示范和评估使用新型高效热解反应器将生物质废物转化为木炭并填埋的地下碳封存技术；在阿巴拉契亚地区的3个地点实施生物质填埋试点项目，示范利用各种残余生物质去除碳；示范利用木屑制造泥浆并注入地下以长期碳封存的技术。

（2）1594万美元支持4个增强型碳化小型试点项目，包括：进行新型增强风化技术的中试试验，以快速去除土壤中的CO₂并将其以碳酸氢根离子形式长期封存；利用橄榄石进行碳捕集和封存的农田试点试验；利用自然地质过程将大气中的CO₂转化为稳定土壤碳酸盐的中试试验；示范创新增强风化矿化方法，将CO₂转化为碳酸氢盐，可提高作物产量和土壤健康。

（3）1000万美元支持2个碳去除实验设施项目，包括：扩建亚利桑那州立大学现有设施以开发一个集成多路径直接空气碳捕集（DAC）试验台，评估适用于地质封存或矿化的DAC系统、生物质碳去除以及海洋碳去除方法；扩建北达科他大学现有碳去除测试设施，实现从实验室概念开发到中试规模系统的测试。

三、工业脱碳

10月8日，DOE宣布投入4300万美元支持21个项目^[8]，推进开发工业碳减排变革性技术，助力实现零碳目标。

1、工业效率和脱碳跨行业技术。该资助框架下投入3800万美元支持16个项目，旨在推进具有广泛适用性和高减排潜力的跨行业工艺和设备的研发和中试规模示范。

（1）工业供热电气化。1255万美元支持5个项目：开发经济可行的主动弹性回热器和高效的固态弹性热泵；利用激光技术开发和示范工艺热的电气化技术；开发和评估经济高效的新型高扬程空气源无油闭式循环机械蒸汽压缩热泵；开发跨行业应用的先进热电池；验证并试运行基于激光的低能耗粉末涂料固化技术。

（2）工业系统中的高效能源利用。1374万美元支持6个项目：开发和示范新型陶瓷热交换器，可在800℃以上高温进行直接燃烧工艺的热回收；开发具有变革性经济高效的跨介质聚合物热交换器，用于低温至中温废热回收；开发用于复杂原料分馏的氧化石墨烯膜的卷对卷连续制造工艺；设计、建造和示范一种高温热交换器，能够利用900℃的高温、腐蚀性废气将空气预热至500摄氏度；开发新型耐溶剂和耐热碳掺杂氧化钛膜，其具有精确控制的孔隙和超高渗透性；开发一种长寿命银离子基促进传递膜。

（3）有机废水和湿废物处理脱碳。1224万美元支持5个项目：优化自热裂解技术的性能，将废水中的生物固体转化为生物炭和气体；制定并实施控制策略，最大限度减少生物脱氮和其他过程中的一氧化二氮排放，同时提高工艺效率；开发离子交换和电解去氨技术，替代传统的硝化/反硝化工艺；探索在各种水资源回收设施曝气过程中使用纳米气泡，可改善氧气转移并降低能耗；开发光催化技术，降低废水的一氧化二氮排放。

2、工业电气化。该资助框架下投入500万美元推动工艺热的电气化技术，支持5个项目：开展钢铁行业关键制热工艺电气化的案例研究，评估技术及电力基础设施要求和预期效益；推进与现有热轧设施相结合的电气化试验台，利用微波辅助实现钢铁生产中燃烧过程的电气化；通过中试试验，评估水泥制造煅烧过程的电气化可行性以及潜在的水泥替代材料；开发丙烷催化脱氢电气化技术，比较和分析内部射频加热和高频感应加热两种技术；开发使用电加热的蒸馏塔，能够根据电网负荷情况调整运行工况。

四、清洁交通

10月31日，DOE宣布向投入4480万美元支持8个项目，降低电动汽车电池回收成本，助力发展本国电池供应链[9]。

（1）提高动力电池运输、拆解和预处理的经济性。支持7个项目，包括：开发并示范电动汽车报废电池的安全运输技术；示范电池预处理和拆解自动化技术；开发、示范和验证创新可移动紧凑型电池预处理中心；开发电动汽车电池诊断技术；设计制造并示范低成本、可复用、可扩展、防火且实时监控的系统，用于运输二次电池和缺陷、损坏或回收电池；开发用于非轻型车辆的电池组设计，实现更高效拆解和预处理；开发并示范电动汽车电池状态评估以及废旧电池半自动拆解流程。

（2）增加电动汽车电池附件的回收利用。支持1个项目：开发及示范电动汽车电池回收工厂，高效分离电池中的塑料/聚合物送入垃圾填埋场，同时回收和再利用电池原材料。               （岳芳 秦冰雪）