9月底至10月，美国能源部（DOE）宣布多项资助信息，共计投入约73.3亿美元支持能源基础研究、可再生能源、氢能、碳捕集与封存（CCS）等技术的研发及示范部署，并启动最后一个“能源攻关计划”——建筑脱碳节能攻关计划。

一、基础研究

9月29日，DOE宣布为29个项目未来4年投入2.64亿美元[1]，推进基础研究以解决实现能源攻关计划面临的关键科学挑战。该笔资助将支持由DOE国家实验室主导的11个能源攻关计划研究中心（EERC）和18个由大学研究团队主导的前沿交叉领域研究项目。

1、能源攻关计划研究中心。1.95亿美元支持8个国家实验室建设11个EERC，解决2023年前启动的6个能源攻关计划的基础研究挑战。

（1）氢能。支持2个中心：离聚物水电解研究中心（CIWE），由劳伦斯伯克利国家实验室主导，通过分析离子导电聚合物（离聚物）在低温电解中的应用以改善制氢，将结合先进的表征和建模，从根本上了解离聚物界面形态和化学性质如何影响电解槽的耐用性和效率；等离子体增强制氢科学中心（PEHPr），由普林斯顿等离子体物理实验室主导，将增进对等离子体和等离子体-表面相互作用中的能量流动和化学的基本理解，并可通过开发高效等离子体介导的催化过程，推进清洁制氢的范式转变。

（2）长时储能。支持1个中心：电热储能降解反应研究中心（DEGREES），由国家可再生能源实验室主导，将耦合理论、先进计算工具和新颖表征方法，增进对储热材料降解的理解，控制降解和不稳定性，设计耐用且高强度的改进材料。

（3）负碳技术。支持2个中心：精准生物策略土壤固碳研究中心（RESTOR-C），由劳伦斯伯克利国家实验室主导，将应用领先的分子和计算方法来增加植物对碳的吸收，促进向土壤的运输，并在农业系统中提高其在土壤中的持久性；仿地成形土壤研究中心，由劳伦斯利弗莫尔国家实验室主导，将通过基因编辑植物和微生物加速碳固存，研究促进土壤矿物-有机物相互作用的策略，开发预测土壤小孔隙中碳耐久性的模型，对可增加土壤碳去除的地点进行区域范围估算。

（4）增强型地热（EGS）。支持2个中心：水泥基复合材料耦合化学力学中心（C4M），由布鲁克海文国家实验室主导，阐明和控制用于增强地热系统的可持续复合材料的化学变化和机械性能，以推动地热能发展；地下信号和渗透率研究中心（CUSSP），由西北太平洋国家实验室主导，将开发预测和控制流体通过增强型地热系统裂隙网络的能力，了解流体与受压热岩的相互作用随时间改变流动行为的机理，并研究如何通过先进实时传感工具远程监控这些变化。

（5）浮动式海上风电。支持2个中心：浮动式海上风电研究中心，由西北太平洋国家实验室主导，将发展对气象和海洋条件关键现象的新认识，并利用机器学习迅速推进浮动海上风力涡轮机和发电场的设计、控制及与电网的整合；浮动式海上风电建模与仿真中心，由国家可再生能源实验室主导，将建立下一代数据驱动的替代模型，增进对浮动式海上风能系统的认知，包括气候变化对海上风力资源的影响、浮动式风电场的物理原理和涡轮机尾流动力学，以及风力涡轮机在运行和极端事件期间的载荷和动力学。

（6）工业供热。支持2个中心：电合成炼钢电气化研究中心（C-STEEL），由阿贡国家实验室承担，将探索电化学炼铁技术，克服电沉积制备纯铁的基础科学挑战；高效反应非平衡能量传递中心（NEETER），由橡树岭国家实验室承担，重点研究利用电气化过程取代大量稳态供热过程，利用非平衡化学过程中的瞬态温度和压力条件，遵循具有高能量效率和原子效率的非常规反应途径，实现工业供热的电气化以降低排放。

2、能源攻关计划科学基金。6910万美元支持18个大学主导的前沿跨学科研究项目，包括：氢弧等离子体高效无碳炼钢基础研究；用于清洁能源系统弹性和风险降低的百亿亿次模拟、观察和深度学习混合框架；储热材料和复合材料中的热化学机械转变研究；电催化的原子级组成复杂性研究；极端数据条件下的学习简化模型，用于复杂系统的设计和快速决策；利用解构木质素废料和木质素价值化过程中捕集的二氧化碳合成生物油，开发工业平台化学品丙烯的生物路线；可再生能源弹性优化中心；解决根际影响土壤碳循环的悖论；工程孢粉素及其碳供应；基于高性能计算的能源系统模拟；使用快速和模块化组装进行多孔框架的设计、发现和合成科学；新型液流电池开发；界面电催化环境的分子和原子工程；用于控制脆性地壳中裂隙网络生成的基于过程的实验和机器学习方法；双极板-隔膜电化学系统中的质子和离子管理；跨尺度地下能源系统的先进多物理机器学习；利用光合作用和固氮作用生产富氮化合物；碳去除及高性能计算。

二、可再生能源

1、风能。10月20日，DOE风能技术办公室（WETO）宣布向18个风能项目提供165万美元用于理念创新和新概念探索^[2]。

（1）数据建模/人工智能。支持5个项目：开发多模态大语言模型以有效利用不同选址的复杂风能数据，促进对风能新概念的研发和采用；利用边缘计算和多普勒激光雷达，开发一套转子附近风速实时监测评估系统；通过机器学习/强化学习指导协调控制器，以减少风力涡轮机尾流损失；风力发电机和电源转换器低成本高效运维的模型设计，提供解决方案以最大限度降低故障率；为海上风电场开发一种数据驱动的建模方法，建立多尺度、多学科、多级预测和分析模型。

（2）新型风电架构、方法及组件。支持9个项目：浮动式顺风涡轮机的系统概念设计和可行性研究；用于浮动式海上风电的智能自愈性混凝土浮式平台研究；通过模块化、可定制的充气叶片实现更大尺寸的转子结构；评估用于大型转子边缘加固的替代玻璃纤维配方；新型叶片根部连接方式和变桨轴承系统；利用主动混合建模扩大深水浮动式海上风电的系泊系统测试规模；开发先进的叶尖和叶根形状设计，在弯矩变化不大情况下将风电效率提高5%；机载风能试验台潜力评估；在风力叶片装配设计中使用碳-玻璃纤维复合材料，将大型风力涡轮机中的碳纤维用量最多减少40%。

（3）系统集成。支持2个项目：风电场与电解制氢耦合的模拟与控制策略研究；海上风能传输海底动态电力电缆的电子-热力学研究。

（4）开放主题领域。支持2个项目：用于风力涡轮机叶片前缘的可修复和耐久涂层；热塑性叶片原位打磨和修复的自动化技术。

2、生物质能。9月29日，DOE宣布投入1670万美元资助5个项目[3]，以推进低成本生物燃料和生化产品生产，减少温室气体排放。具体资助包括：①无细胞合成异丁醇（377万美元），开发一种优化的无细胞工艺来高效合成生物燃料异丁醇，该工艺利用黄色凹痕玉米淀粉，结合高效的原位分离技术，使异丁醇能够在数天内以高产率持续生产；②溶剂定向回收和沉淀（STRAP）工艺制备合成气（240万美元），通过预分选和分馏技术开发STRAP工艺，并去除氯、氮和硫污染物，通过气化生产合成气，还将回收可作为高价值副产品的纯塑料树脂，从而提高整个工艺的经济性；③用于生物合成气净化的简易输送膜（FTM）台架规模开发（250万美元），开发一种生物质制合成气的新型胺载体反应介质，该项目可以通过减少气体冷却需求和消除再压缩来取代能源密集型的高成本气体净化步骤；④生物催化木质素转化为己二酸用于生产尼龙（400万美元），将利用工业木质素生产己二酸，用于中试生产聚合物尼龙；⑤利用木质纤维素原料生产生物聚合物的集成工艺（400万美元），将利用木质纤维素衍生糖开发低成本、环境安全、高性能、可生物降解的生物基超吸收性聚合物，与现有和技术工艺相比，减排潜力超过70%。

3、水电。10月12日，DOE宣布投入950万美元，支持开发加强水电灵活性并网的技术^[4]。资助3个主题领域：复合式水电示范，重点进行复合式水电配置，以增强电网服务能力，减少设备磨损，减少水流波动性变化对环境的影响；提高灵活性技术，重点寻求技术创新，以提高美国水电机组灵活性，在涡轮机和其他硬件方面实现技术突破；运营灵活性，旨在量化水电灵活能力，并完善运营战略，以更好地服务不断发展的电网。

三、氢能

10月13日，DOE宣布根据《两党基础设施法案》拨款，投入70亿美元在美国启动7个区域清洁氢能中心（H2Hub）^[5]，加快低成本清洁氢发展。7个中心将建立一个包括氢气生产商、消费者、基础设施网络的全国性系统，支持清洁氢的生产、存储、交付和终端应用。

1、阿巴拉契亚地区氢能中心。将利用本地区充足的低成本天然气生产清洁氢，并结合碳封存技术。资助金额9.25亿美元。

2、加利福尼亚氢能中心。将基于加州清洁能源技术方面的优势，利用可再生能源和生物质制氢，并为公共交通、重型卡车运输和港口运营等难脱碳领域提供解决方案。资助金额12亿美元。

3、墨西哥湾海岸氢能中心。将以美国传统能源之都休斯顿地区为核心，通过结合碳捕集的天然气制氢和可再生能源电解制氢实现大规模制氢，建立清洁氢经济，利用墨西哥湾沿岸地区丰富的可再生能源和天然气供应来降低氢气成本。资助金额12亿美元。

4、心脏地带（Heartland）氢能中心。将利用该地区丰富的能源资源，通过清洁氢能助力农业化肥生产脱碳，降低清洁氢的地区成本，并促进清洁氢在发电和寒冷季节供暖中的应用。资助金额9.25亿美元。

5、中大西洋地区氢能中心。将使用现有和创新电解槽技术，基于可再生能源和核能开发制氢装置，以降低成本并推动技术的进一步应用。资助金额7.5亿美元。

6、中西部氢能中心。位于美国重要的工业和交通走廊，将通过战略性氢能应用实现脱碳，包括钢铁和玻璃生产、发电、炼油、重型运输和可持续航空燃料。资助金额10亿美元。

7、太平洋西北地区氢能中心。将利用该地区丰富的可再生资源，通过电解生产清洁氢气。预计电解槽的大规模使用将降低电解槽成本，促进生产商更广泛应用该技术，降低清洁制氢成本。资助金额10亿美元。

四、CCS

10月26日，DOE宣布在“通过海洋观测感知人为碳排放”（SEA-CO₂）计划框架下，投入3600万美元支持11个项目^[6]，旨在支持开发测量、报告和验证海洋二氧化碳去除的新技术，并确定经济高效的碳去除解决方案。具体资助包括：开发利用图形处理单元的海洋建模系统，与使用中央处理单元的传统方法相比，可显著提高建模系统模拟速度；开发生物地球化学计算机模型，以改进对大量海洋浮游动物在深海中碳封存能力的评估；开发用于模型构建和数据同化的社区框架，该框架将提供必要的结构和流程，涵盖观测和管理模型，并满足精确碳核算的需要；开发光纤传感器电缆，可跨越数公里海洋，并可测量大面积海洋中的化学碳参数；开发模型并进行中试试验，评估美国主要沿海地区在海洋碱度增强情况下海洋二氧化碳去除技术的有效性和影响；开发一套水下光学传感器系统，利用宽波段激光传感和测量碳化合物溶解情况；开发基于浮标的光纤传感器，用于测量从海洋表面到海底海水中的酸碱度和二氧化碳浓度；开发声学传感系统，用于量化生态系统活动以及浅海海草床中的碳封存情况；开发微光学、微电子海底探测器，以延长现有海底碳封存工具的使用寿命；开发用于海洋碳通量监测的芯片系统，将现有几个商业传感器的功能集成到一个微型传感器芯片中，从而降低海洋滑翔机和浮标的功率要求，并显著降低监测成本；开发天然钍衰变传感器，用于量化颗粒有机碳到深海的通量，以去除海洋中的二氧化碳。

五、建筑脱碳

10月12日，DOE宣布启动第8个能源攻关计划——“建筑脱碳节能攻关计划”^[7]，重点关注清洁能源解决方案的研究、开发和示范，以实现建筑用能的脱碳并节省成本。DOE于2021年6月发起“能源攻关计划”（Energy Earthshots Initiative），旨在未来十年加速低成本可靠的清洁能源技术突破，“建筑脱碳节能攻关计划”是DOE部署的最后一个能源攻关计划。该计划将重点关注具有应用前景的下一代材料和技术，实现未来十年将房屋脱碳成本降低至少50%、用能成本降低至少20%的目标。将专注于3个关键领域的创新：

1、建筑改造。将探索适用于多户住宅、预制住宅和单户住宅的创新改造解决方案，包括：易于安装的高性能隔热改造面板；先进的气溶胶空气和管道密封技术；薄型三层玻璃窗和气凝胶隔热窗。

2、高效电气化。将开发高效电气化解决方案，包括：即插即用的加热、制冷和热水解决方案；低全球变暖潜能值（GWP）制冷剂；集成通风套件。

3、智能控制。将开发智能控制设备，包括：智能配电板和负荷管理；电网互动技术；负荷共享电路控制。         （岳芳 汤匀 王立伟）