随着美国各州积极投资部署可再生能源发电设施，必须优化储能系统以满足对发电、脱碳、电网弹性和能源效率的需求。美国国家可再生能源实验室(NREL)专注于开发和建设美国未来的电力系统，该电力系统采用以目的为导向的电网互联技术，提高灵活性和平衡性，以最大限度地提高可再生能源的生产、储存和转换。在过去的一年，NREL的研究人员在电化学、压缩空气储能、热储能和机械储能等储能技术进步方面进行了创新、跨学科和集成的研究和开发。  

 

由于NREL开创性的储能研究结果，《R&D World》杂志将其开发的波浪能转换器模拟器（WEC Sim）评为过去一年最具创新性的100项技术之一，并获得了R&D100奖。WEC-Sim是第一个允许波浪能开发人员模拟波浪能转换器的动力学和性能的开源代码，显著地降低了波浪能转换器在现实的海洋环境中表现的不确定性，从而显著降低了成本，缩短了这一关键和不断增长领域的研发周期。

 

 

 

NREL发布的《2021年美国地热发电生产和区域供热市场报告》展示了美国地热能使用的现状，并确定了可再生、脱碳能源系统的地热机会。地热的区域供热的创新方法包括整合热泵技术和热储能技术，以及在能源区域的实施和优化。这份报告对政策制定者、监管机构、开发商、研究人员、工程师、金融家和其他决策者都很有价值。  

 

 

NREL研究人员开发了一个原型，以测试一种改变游戏规则的新型热储能技术，该技术使用廉价的硅砂作为储能介质。通过使用低成本热储能和高效动力循环(ENDURING)技术构建经济可行的长时储能系统是一种可靠、经济高效且可扩展的解决方案，可以在任何地方安装和部署。该储能技术能够经济可行地存储高达26GWh的热能，为建筑和工业过程加热提供机会来替代燃煤发电设施或天然气发电设施。NREL已经与Babcock&Wilcox公司开展合作开发这种储热能技术，Babcock&Wilcox公司拥有独家知识产权。  

 

 

NREL的研究人员开发了一种严格的储能财务分析情景工具(StoreFAST)，以在可再生能源渗透率为85%的未来电网框架内识别潜在的长时储能机会。StoreFAST对储能系统和灵活的发电系统进行分析，以提供对能源平准化成本、财务绩效参数和时间序列图表的洞察，这对综合的储能研究至关重要。最近在《Joule》期刊发表的一篇论文中指出，具有地质储存的清洁氢气系统和具有碳捕获和封存的天然气的组合，可以作为长时储能系统的一种最低成本选择。

NREL为绿色电网开发FLASH水电框架  

 

NREL开发的新的径流和水电关联分析框架(FLASH)工具提供了对可用水电项目数量和时间的洞察，从而改善了水电设施在电网运营模型中的表现。径流和水电关联分析框架(FLASH)将帮助用户更好地了解在流域运营与水电可用性之间的联系，为支持电网的可再生能源开辟新机遇。与风力发电或太阳能发电不同，水力发电设施可以将能量储存起来供以后使用，并且具有额外的优势，即不必将其转换为另一种形式的能源。这使得水电成为帮助电网适应可变可再生能源的一种理想选择。  

 

 

NREL的储能技术科学家正在采用机器学习技术以加强他们对先进电池材料、化学和电池设计的理解。这些复杂的计算机算法通过深入了解数据集中的潜在模式，有助于加速电池性能、寿命和安全性的表征。研究人员正在使用机器学习和人工智能来评估制造质量、寿命和性能、材料研究以及储能应用的安全协议。

 

 

 

NREL日前发布的《储能未来研究》报告考虑了一系列储能技术在何时何地能够更具成本竞争力，具体取决于它们的运行方式以及为电网提供的服务。  

 

NREL的《储能未来研究》报告分析了到2050年储能在维持弹性、灵活的电网方面的潜在作用。NREL研究人员正在跨技术合作，以考虑特定储能技术的作用。一份报告《美国电力部门昼夜储能的经济潜力》描述了到2050年美国电力系统中公用事业规模的昼夜储能（长达12小时）的巨大市场潜力。研究团队发现，储能系统可以为电网增加了更大的价值，当电力系统允许储能系统同时提供多种电网服务，并且在太阳能发电渗透率更高时，储能部署将会更快增长。