來自美國(guó)能源部(DOE)的三個(gè)應(yīng)用能源實(shí)驗(yàn)室愛達(dá)荷州國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(INL)、國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)和國(guó)家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)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(tǒng)。
他們的工作概述了新的概念，同時(shí)利用不同的能源發(fā)電機(jī)，包括可再生能源，核能和化石碳捕獲，提供電力，熱量，流動(dòng)性和其他能源服務(wù)。核能、可再生能源和化石能源實(shí)驗(yàn)室之間的歷史性合作旨在從客觀、整體的角度應(yīng)對(duì)國(guó)家的重大挑戰(zhàn)。
“綜合能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)重大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，”INL主任馬克·彼得斯博士說。三個(gè)應(yīng)用型國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的合作，以及在其測(cè)試設(shè)施中設(shè)置和運(yùn)行真實(shí)世界的實(shí)驗(yàn)，是一項(xiàng)透明和客觀的全面和集中的努力。這項(xiàng)工作將有助于實(shí)現(xiàn)未來先進(jìn)的能源系統(tǒng)，這將有助于我國(guó)擴(kuò)大負(fù)擔(dān)得起的能源選擇，并為大規(guī)模的脫碳努力作出重大貢獻(xiàn)。
為新能源產(chǎn)品和新產(chǎn)品的優(yōu)化提供了一個(gè)新的基于產(chǎn)品和服務(wù)的建模和優(yōu)化的新產(chǎn)品和服務(wù)的框架。
簡(jiǎn)而言之，它勾勒出了一條可行的混合能源系統(tǒng)發(fā)展道路。這種系統(tǒng)能夠利用多種能源，使每種能源的價(jià)值最大化。他們通過創(chuàng)造更高價(jià)值的產(chǎn)品，向工業(yè)提供低排放的能源，以及更好地協(xié)調(diào)需求和能源生產(chǎn)來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
“通過合作，國(guó)家應(yīng)用能源實(shí)驗(yàn)室的研究人員已經(jīng)確定了不同發(fā)電源之間的關(guān)鍵協(xié)同作用，這對(duì)轉(zhuǎn)變我們的能源經(jīng)濟(jì)至關(guān)重要。我們期待著通過合作，推進(jìn)這些創(chuàng)造性的解決方案，”NREL主任Martin Keller博士說。
本文描述了這些系統(tǒng)的多輸入、多輸出特性的一個(gè)例子：一個(gè)假設(shè)的、緊密耦合的工業(yè)能源園區(qū)，利用高度靈活的先進(jìn)核反應(yīng)堆、小型化石發(fā)電機(jī)和可再生能源技術(shù)，通過電解生產(chǎn)電能和氫氣。
“在這種情況下，根據(jù)市場(chǎng)定價(jià)，電力和/或熱量可以出售到電網(wǎng)中，就地使用或儲(chǔ)存起來供以后分配和使用，”NETL戰(zhàn)略系統(tǒng)分析與工程高級(jí)研究員、文章合著者大衛(wèi)·C·米勒(David C.Miller)博士說此外，輸出流還可用于生產(chǎn)氫氣或其他有價(jià)值的化學(xué)品和產(chǎn)品。”
這種靈活性可以為更大的凈零排放能源系統(tǒng)提供充足的清潔能源供應(yīng)。這樣的系統(tǒng)可以支持工業(yè)和運(yùn)輸?shù)容^難脫碳的經(jīng)濟(jì)部門。
“考慮到各種能源技術(shù)之間的互補(bǔ)屬性，為滿足多種能源服務(wù)和最大化經(jīng)濟(jì)價(jià)值的資產(chǎn)使用優(yōu)化提供了新的機(jī)會(huì)，”NREL執(zhí)行董事、戰(zhàn)略公私伙伴關(guān)系和該研究報(bào)告的主要作者Douglas Arent博士說。
本文的基礎(chǔ)工作始于2018年，當(dāng)時(shí)NETL、NREL和INL主辦了第一次tri-lab研討會(huì)，以響應(yīng)美國(guó)能源部副部長(zhǎng)馬克•梅內(nèi)澤斯(Mark Menezes)的呼吁，要求能源部應(yīng)用能源實(shí)驗(yàn)室開展更協(xié)調(diào)的工作。基于合作期間獲得的知識(shí)，2019年4月舉行了一次重點(diǎn)研討會(huì)，主題是當(dāng)前和未來能源系統(tǒng)的建模與分析。第三次tri-lab研討會(huì)于2019年7月31日至8月1日舉行，重點(diǎn)是解決與設(shè)計(jì)、開發(fā)和部署新的和先進(jìn)的材料和部件相關(guān)的科學(xué)和技術(shù)挑戰(zhàn)，這些材料和部件將使集成的混合能源系統(tǒng)成為可能。
“國(guó)家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室很自豪能與INL和NREL合作開展這項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，”NETL主任Brian J.Anderson博士說這三個(gè)實(shí)驗(yàn)室的免費(fèi)專業(yè)知識(shí)正在為如何設(shè)計(jì)和優(yōu)化未來的綜合能源系統(tǒng)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(tǒng)的設(shè)計(jì)將需要來自能源研究領(lǐng)域的專家的投入。為此，三個(gè)應(yīng)用國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的工作，包括tri-lab研討會(huì)和最近的焦耳文章，代表著朝著實(shí)現(xiàn)未來先進(jìn)能源系統(tǒng)邁出了重要的一步。
“國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提供了多樣的專業(yè)知識(shí)，這將使我們能夠?qū)崿F(xiàn)有效的跨部門合作，這是解決我們這個(gè)時(shí)代真正的能源和環(huán)境重大挑戰(zhàn)所必需的，”綜合能源系統(tǒng)國(guó)際實(shí)驗(yàn)室(INL)負(fù)責(zé)人、文件合著者Shannon Bragg Sitton博士說。
