2017年12月13日,美国能源部先进能源研究计划署(ARPA-E)宣布将通过“OPEN 2018计划”资助1亿美元用于支持创新的变革性能源技术研发项目[1],旨在通过支持美国顶尖的研究人员开展数十个能源技术早期研发项目,促进能源技术的创新突破,产生广泛的技术选择,以解决美国最紧迫的能源问题。本次资助主要关注七大主题领域,包括电网、交通以及建筑能效、化石和核能发电、可再生能源发电、生物智质能及其他能源技术。
(1)电网。将研究电力传输系统(>69千伏)以及电网配电系统(≤69千伏)技术的规划和运行,包括交流和直流系统;电网建模、软件、算法和控制,包括电网的规划、运营或市场;电网规模储能的电池技术;用于电网规模储能的非电池技术,如抽水蓄能、压缩空气、飞轮等;在突发事件中保持电网稳定性的技术,尤其是在增加可再生能源或分布式发电的情况下。
(2)交通运输。研究替代汽油/柴油的非生物燃料制造技术;用于交通运输业的能够改进内燃机和其他发动机类型(如涡轮机)的技术;用于交通运输改进的电动汽车技术和燃料电池技术;先进或可替代的车辆设计关键技术,例如超轻型汽车、先进零部件、新的汽车设计和建筑等;交通管理、自动驾驶汽车技术,以及其他先进的交通管理方案;交通用电力电子技术,包括半导体材料、基板、电路拓扑、磁性材料、电感器、介电材料、电容器、晶体管、器件包装等的技术,以及应用于交通运输业的电子系统优化;先进飞机、人力车辆、船舶、火车等非机动车交通技术;为广泛的汽车应用提供改进的电池技术,包括混合动力电动汽车(HEVs)、插电式混合动力车(PHEVs)和纯电动车(EVs);应用热储能和非电池储能技术,如超级电容器和其它专门用于交通运输业的技术。
(3)建筑能效。开展新热电联产(CHP)设计方案的相关技术研究;提高建筑供热和制冷系统效率的技术研究;需求响应和管理技术,例如智能电表;其他建筑节能技术,例如自动控制系统等;通过建筑设计提高能源效率,适用于窗户、隔音、屋顶等的技术以及节能环保的先进照明技术。
(4)化石和核能发电。通过化石燃料的利用改进涡轮发电机;与使用化石燃料发电相结合的改进的燃料电池研究;加强核裂变、核聚变或材料的技术研发,提高核能发电的安全性;碳捕集、利用与封存的相关技术研发;改善化石燃料发电计划和运行的技术;能在发电中节约大量用水的技术,例如水回收和再循环系统。
(5)可再生能源发电。研究地热能技术,包括泵、支撑剂、诱导地震、增强型地热系统(EGS)、钻井、资源识别(传感器、模型、示踪器)、区域隔离技术、强大的设备以及低温发电等;用于捕获或转换诸如海洋、渗透、潮汐等流体动力能源的技术,以及用于水资源识别和建模的技术;以及太阳能光伏/聚光光伏系统技术,包括材料、电池结构、光学太阳能聚光器、可将光转换成电力或燃料的平衡部件以及太阳电池其他技术。
(6)生物质能。研究提高生物质能特性的技术,以增加产量和可持续性,降低生产和用水成本;用生物制剂在一个或多个主要步骤将原料转化为燃料的技术及对供应链发展至关重要的技术,如原料收集和处理。
(7)其他能源技术。可应用于多个领域的热能存储技术;提高大型计算机、数据中心和计算基础设施能源效率的技术;不限于热电、斯特林发动机、换转热器、废热转换、触底循环、热捕获方法、材料、装置等的热回收技术;设计用于承受极高温度的材料,以实现新的能源生产的技术;便携式电源应用技术,如压电、便携式燃料电池等。
“OPEN”计划是ARPA-E的变革性能源技术研发资助计划,要求技术创新必须覆盖能源创新价值链的全谱段,且已在2009年、2012年和2015年完成了三轮资助,旨在加快新型能源技术研发突破,解决美国能源问题,应对气候变化挑战。 (吴勘 郭楷模)
[1] Department of Energy Announces $100 Million Open Solicitation for Transformative Energy Projects. https://energy.gov/articles/department-energy-announces-100-million-open-solicitation-transformative-energy-projects