來(lái)自美國能源部(DOE)的三個(gè)應用能源實(shí)驗室愛(ài)達荷州國家實(shí)驗室(INL)、國家可再生能源實(shí)驗室(NREL)和國家能源技術(shù)實(shí)驗室(NETL)的研究人員共同撰寫(xiě)了這篇論文，描述了這種綜合能源系統。
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，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)驗室之間的歷史性合作旨在從客觀(guān)、整體的角度應對國家的重大挑戰。
“綜合能源系統的設計是一個(gè)重大的挑戰和機遇，”INL主任馬克·彼得斯博士說(shuō)。三個(gè)應用型國家實(shí)驗室的合作，以及在其測試設施中設置和運行真實(shí)世界的實(shí)驗，是一項透明和客觀(guān)的全面和集中的努力。這項工作將有助于實(shí)現未來(lái)先進(jìn)的能源系統，這將有助于我國擴大負擔得起的能源選擇，并為大規模的脫碳努力作出重大貢獻。
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發(fā)展道路。這種系統能夠利用多種能源，使每種能源的價(jià)值最大化。他們通過(guò)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)調需求和能源生產(chǎn)來(lái)實(shí)現這一目標。
“通過(guò)合作，國家應用能源實(shí)驗室的研究人員已經(jīng)確定了不同發(fā)電源之間的關(guān)鍵協(xié)同作用，這對轉變我們的能源經(jīng)濟至關(guān)重要。我們期待著(zhù)通過(guò)合作，推進(jìn)這些創(chuàng )造性的解決方案，”NREL主任Martin Keller博士說(shuō)。
本文描述了這些系統的多輸入、多輸出特性的一個(gè)例子：一個(gè)假設的、緊密耦合的工業(yè)能源園區，利用高度靈活的先進(jìn)核反應堆、小型化石發(fā)電機和可再生能源技術(shù)，通過(guò)電解生產(chǎn)電能和氫氣。
“在這種情況下，根據市場(chǎng)定價(jià)，電力和/或熱量可以出售到電網(wǎng)中，就地使用或儲存起來(lái)供以后分配和使用，”NETL戰略系統分析與工程高級研究員、文章合著(zhù)者大衛·C·米勒(David C.Miller)博士說(shuō)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提供充足的清潔能源供應。這樣的系統可以支持工業(yè)和運輸等較難脫碳的經(jīng)濟部門(mén)。
“考慮到各種能源技術(shù)之間的互補屬性，為滿(mǎn)足多種能源服務(wù)和最大化經(jīng)濟價(jià)值的資產(chǎn)使用優(yōu)化提供了新的機會(huì )，”NREL執行董事、戰略公私伙伴關(guān)系和該研究報告的主要作者Douglas Arent博士說(shuō)。
本文的基礎工作始于2018年，當時(shí)NETL、NREL和INL主辦了第一次tri-lab研討會(huì )，以響應美國能源部副部長(cháng)馬克•梅內澤斯(Mark Menezes)的呼吁，要求能源部應用能源實(shí)驗室開(kāi)展更協(xié)調的工作?；诤献髌陂g獲得的知識，2019年4月舉行了一次重點(diǎn)研討會(huì )，主題是當前和未來(lái)能源系統的建模與分析。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)是解決與設計、開(kāi)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，這些材料和部件將使集成的混合能源系統成為可能。
“國家能源技術(shù)實(shí)驗室很自豪能與INL和NREL合作開(kāi)展這項基礎性工作，”NETL主任Brian J.Anderson博士說(shuō)這三個(gè)實(shí)驗室的免費專(zhuān)業(yè)知識正在為如何設計和優(yōu)化未來(lái)的綜合能源系統帶來(lái)革命性的想法。”
正如迄今為止的NETL-NREL-INL研究所表明的，混合能源系統的設計將需要來(lái)自能源研究領(lǐng)域的專(zhuān)家的投入。為此，三個(gè)應用國家實(shí)驗室的工作，包括tri-lab研討會(huì )和最近的焦耳文章，代表著(zhù)朝著(zhù)實(shí)現未來(lái)先進(jìn)能源系統邁出了重要的一步。
“國家實(shí)驗室提供了多樣的專(zhuān)業(yè)知識，這將使我們能夠實(shí)現有效的跨部門(mén)合作，這是解決我們這個(gè)時(shí)代真正的能源和環(huán)境重大挑戰所必需的，”綜合能源系統國際實(shí)驗室(INL)負責人、文件合著(zhù)者Shannon Bragg Sitton博士說(shuō)。
