2023年10月底至11月，美国能源部（DOE）宣布多项资助信息，共计投入约42.9亿美元支持清洁能源及电网、清洁能源供应链、碳捕集与封存（CCS）等技术的研发及示范部署。

一、清洁能源及电网灵活性

1、创新能源概念。11月7日，DOE宣布资助1000万美元支持具有突破性清洁能源解决方案的创新概念研究[1]。此次关注的创新能源概念将有助于减少能源消费及进口需求，降低碳排放，增强能源基础设施弹性、可靠性和安全性，改进核副产品的管理和处置。具体资助能源技术领域包括：

（1）电网领域，包括：输、配电系统（包括交流和直流）规划、建设和/或运行技术；提高电网弹性、可靠性和安全性的技术。

（2）交通运输领域，包括：动力系统改进及储能系统，如电动机、配电系统、电力电子设备、电池、燃料电池和发动机等，特别是用于空中、地面或海上运输；用于上述应用的供能及减排技术；替代传统化石燃料的低排放燃料。

（3）建筑与建造领域，关注减少建筑或其他人造结构施工或运营相关能源使用或排放的技术。

（4）发电与储能领域，包括：高效、低排放和低成本发电技术；波动性可再生能源储能技术。

（5）碳捕集、利用和封存领域，包括：从海洋或空气中捕集二氧化碳的技术；二氧化碳利用技术；碳封存，包括农业碳管理。

（6）工业能效和减排领域，关注提高工业材料（如玻璃、纸张、铁、钢、塑料、铝、水泥）生产的能效或减少排放的技术。

（7）其他能源技术。

2、增强型地热系统。11月14日，DOE宣布其位于犹他州米尔福德的地热能研究前沿观测站（FORGE）现场实验室已选择13个研究项目，共资助4400万美元支持增强型地热系统（EGS）创新^[2]。FORGE由犹他大学管理，致力于开发EGS储层创建、维持和监测相关技术，减少EGS商业开发的不确定性。FORGE收集EGS开发相关数据，包括地下流体流动、温度、岩石类型等，使研究人员能够更好地了解地下条件，确定地热能生产的最佳区域，优化地热环境中的运行。此次资助将基于FORGE现有EGS研究工作，重点聚焦可重复解决方案开发和技术数据传播。资助主题及获资助机构包括：自适应诱发地震活动监测协议，Global Technology Connection公司、劳伦斯伯克利国家实验室和犹他大学各获得1项资助；替代激发方案，国家可再生能源实验室、俄克拉荷马大学各获得1项资助；测量热波及效率的现场规模实验，加州州立大学长滩分校、桑迪亚国家实验室、得克萨斯理工大学各获得1项资助；高温支撑剂，俄克拉荷马州立大学、史蒂文斯理工学院、俄克拉荷马大学各获得1项资助；用于裸眼作业的多套管跨接封隔器，PetroQuip公司和Welltec公司各获得1项资助。

3、核聚变和等离子体科学相关的量子信息科学。10月30日，DOE宣布为6个核聚变和等离子体科学相关量子信息科学项目投入1140万美元^[3]，以增进对超高温和超高密度物质的了解，为开发聚变能奠定科学基础。具体包括：威斯康星大学麦迪逊分校开发用于聚变研究的全光量子技术；麻省理工学院开发聚变等离子体动力学的量子算法；威廉与玛丽学院开发等离子体原位无创量子增强诊断（PINQuED）技术；罗切斯特大学开发高能量密度的量子材料；桑迪亚国家实验室进行温稠密物质的量子模拟基础研究；洛斯阿拉莫斯国家实验室研究聚变等离子体中原子和分子过程的量子计算。

二、电网

1、下一代半导体技术。11月21日，先进能源研究计划署（ARPA-E）宣布向15个项目资助4200万美元^[4]，旨在开发下一代半导体技术提高电网可靠性、弹性和灵活性，以消纳更多风、光等可再生能源，助力实现脱碳目标。资助详情包括：开发光隔离的功率集成模块，可增强对电力电子转换器的控制，从而实现更高效可靠的电网；利用宽带隙III族氮化物材料开发新型半导体开关器件，以增强电网控制、弹性和可靠性；开发金刚石半导体晶体管，用于电网控制基础设施，以适应更多分布式发电和波动性负荷；开发光控半导体晶体管，用于开发未来电网控制系统，能够适应比当前最先进设备更大的电压和电流；开发超宽带隙光触发器件，可满足固态变压器快速保护的需求；开发光控电网保护装置，以抑制电网中由闪电和电磁脉冲等引起的破坏性突发浪涌；开发由无线射频信号触发的半导体开关模块，以减少损耗并改善对电网和其他应用的电力电子转换器的控制；开发新型固态避雷器，以保护电网免受快速电磁脉冲影响；利用先进的超宽带隙材料开发光电导半导体开关器件，以改善对电网的控制；开发集成异构高功率半导体模块，用于电网和电气化交通；开发超宽带隙开关器件，其电压和速度超过当前最先进技术，从而为电网提供更复杂的控制方法；开发光触发金刚石半导体开关器件，以实现电网保护技术的变革性突破；开发集成模块，采用具有光学控制和传感功能的宽带隙功率器件，以增强电网控制、弹性和可靠性；开发光触发半导体开关器件，与现有技术相比，可减少功率损耗并提高性能；开发可扩展的光触发半导体开关模块，具有集成传感功能，用于保护电网和其他配电系统。

三、清洁能源供应链

1、关键矿物可行性研究。11月2日，ARPA-E宣布为3个项目提供500万美元[5]，支持从海洋大型藻类中提取稀土元素（REE）和铂族金属（PEG）等关键矿物的可行性研究。具体包括：对矿物和金属的生物变异性进行深入分析，利用与溶液中稀土结合的特殊分子开发提取金属的物质，以有效提取稀土元素和铂族金属；利用先进金属螯合剂技术，以非破坏性方式从生产食品级海藻蛋白、琼脂、藻酸盐和卡拉胶等商品的工艺流中选择性地提取稀土元素和铂族金属；调查生长在阿拉斯加东南部博坎山稀土元素矿床海岸周围的超富集海藻物种中稀土元素的积累潜力。

2、先进电池及原材料生产。11月14日，DOE宣布根据《两党基础设施法案》拨款，投入35亿美元增强国内先进电池及原材料生产能力^[6]。该笔资金将重点用于新建、改造和扩建国内设施，以增强电池制造能力，助力实现清洁能源转型。此次重点资助制造设施的建设和改进：利用国内资源的锂分离加工，包括卤水提锂、硬岩提锂及粘土提锂等工艺；电池关键矿物回收（非锂关键材料），包括利用传统来源（硬岩、卤水等自然资源、化工过程、电池回收等）或替代来源（矿山废物、其他废物、非电池回收等）的电池级非锂关键材料制造；电池前驱体材料制造；电池电极制造；电解质盐及电解液制造；用于小型及特定市场的电池制造，包括非轻型运输、固定式储能、商用车、越野车、国防、航空航天、电动工具和其他终端应用市场；非锂电池及系统制造；其他电池及系统组件制造（开放主题）。

3、大型建筑改造的产品和材料。11月27日，DOE宣布投入2.75亿美元支持7个项目[7]，旨在增强大型建筑改造所需隔热窗、风力涡轮机及电网组件材料、关键电池材料的生产能力，助力清洁能源供应链发展。详情包括：Alpen高性能产品公司将改造其现有工厂，生产用于窗户的超薄、三层和四层隔热玻璃；波士顿金属公司将建造生产超纯铬金属和高温合金的新工厂，用作清洁能源、燃料电池和绿色钢铁供应链关键材料；卡特风力涡轮机公司将建造新工厂来扩大中型涡轮机的生产规模；CorePower Magnetics公司将改造其现有工厂，熔炼和铸造用于电网组件的先进非晶态磁性合金；FastCAP Systems d/b/a Nanoramic Laboratories将建造新设施，以生产用于电网储能的磷酸铁锂电池电极；LuxWall公司将建造生产真空隔热玻璃窗的新工厂，用于建筑改造；MP Assets公司将建设生产电动汽车锂离子电池隔膜的设施。

四、碳捕集与封存

1、碳封存基础设施。11月14日，DOE宣布根据《两党基础设施法案》拨款，投入4.44亿美元支持12个州的16个新建和扩建大规模商业碳封存基础设施项目，每个项目都将具备在30年内安全封存超过5000万吨二氧化碳的能力^[8]。

（1）9个项目受到“碳封存保障设施事业”（CarbonSAFE）计划第二阶段资助，用于研究碳封存综合体可行性，对潜在的碳封存综合体进行技术经济性评估，包括：巴特尔纪念研究所开展可行性研究，以推进伊利诺伊州东南部盆地的碳捕集和封存；科罗拉多矿业学院将开展可行性研究，以推进萨克拉门托三角洲的碳封存库；弗吉尼亚州将研究在怀斯县建立碳封存中心，以封存来自附近工业设施的二氧化碳；美国电力研究院将示范将二氧化碳从内华达州斯帕克斯市的Tracy发电厂输送到加利福尼亚州东北部陆地玄武岩封存综合体的可行性；Omnia Midstream Partners公司将研究推进二叠纪区域碳封存中心的计划，以促进德克萨斯州特拉华盆地的碳封存活动；Southern States Energy Board将对南佛罗里达州潜在的二氧化碳封存区域进行可行性研究，以减少工业二氧化碳排放；Trifecta Renewable Solutions公司将研究在密西西比州阿克曼开发碳封存中心的可行性；阿拉斯加大学费尔班克斯分校将评估在阿拉斯加中南部库克湾盆地北部建立碳封存综合体的可行性，该综合体将用于封存发电厂的二氧化碳排放；怀俄明大学将开展可行性研究，为怀俄明州中南部回声泉地区的工业设施开发盐水层碳封存中心。

（2）7个项目受到CarbonSAFE计划第三阶段资助，这些项目已经完成地质条件研究，将重点进行场地表征以及项目规划和开发许可相关研究，包括：Advanced Resources International公司将在路易斯安那州猴岛附近水域开发商业规模的二氧化碳地质封存中心；BP Carbon Solutions公司将在其位于印第安纳州莱克县的Whiting炼油厂周围开发碳封存中心；新墨西哥矿业技术学院将对新墨西哥州西北部圣胡安盆地的3个候选碳封存地点进行场地特征研究；Projeo公司将示范将二叠纪盆地成熟油气田改造成专用碳封存设施的可行性；River Parish Sequestration公司将为路易斯安那州化工走廊开发碳运输和封存解决方案；Southern States Energy Board将对服务俄亥俄州、宾夕法尼亚州和西弗吉尼亚州的碳捕集和封存中心的4个地质封存系统进行场地特征研究；坦帕电力公司将对拟建的佛罗里达州波尔克县碳封存综合体进行场地特征研究，该综合体位于天然气发电站附近。  （岳芳 汤匀 刘文浩）