1月，美国能源部（DOE）宣布多项资助信息，共计投入约11.39亿美元支持核能、能源系统可靠性、电池、电动汽车、工业脱碳和净零建筑技术研发。 

一、核能

1、高丰度低浓铀。1月9日，DOE发布关于生产高丰度低浓铀（HALEU）的征集请求，旨在建立可靠的本国HALEU供应链，为先进核反应堆研发和部署提供保障，以增强国家能源安全和气候应对能力，并创造高薪就业^[1]。此次征集重点支持将浓缩铀转化为金属、氧化物和其他先进反应堆燃料的技术，加上2023年11月的一次征集，美国《通胀削减法案》将共计提供5亿美元拨款。美国还将与伙伴国家合作，促进公共和私营部门投资，在未来3年扩大全球铀浓缩和转化能力，并建立一个不受俄罗斯影响的弹性铀供应市场。美国、加拿大、法国、日本和英国达成安全可靠核能供应链联盟，将推动42亿美元的政府主导性投资。

2、聚变反应的第一壁材料。1月11日，DOE先进能源研究计划署（ARPA-E）宣布投入3000万美元，支持开发用于聚变反应的第一壁材料^[2]，以提升聚变发电厂的设计性能。随着核聚变能源向商业化迈进，美国需要开发性能优异的核聚变第一壁材料。为此，DOE启动“知识驱动建立坚固耐用的第一壁材料”计划（CHADWICK），以支持第一壁材料的开发和生产。该计划将重新定义聚变材料的可用性，对新材料化学成分和制造工艺进行全面、广泛的调查和分析。CHADWICK计划是美国能源部核聚变系列计划中的一项，除此之外还有“加速低成本等离子体加热和组装”（ALPHA）、“热核聚变能源的突破性进展”（BETHE）和“促进与市场相适应的聚变技术发展”（GAMOW）计划。ALPHA计划旨在为未来聚变能源系统开发低成本等离子体加热和磁约束概念。BETHE计划旨在提高低成本核聚变概念的性能，改善高性能聚变概念的经济性，并支持有能力团队应用现有技术（如理论/建模、机器学习或诊断）来加速多种聚变概念的开发。GAMOW计划主要支持聚变等离子体之外的各种聚变技术，以实现核聚变商业化应用。

二、能源系统可靠性

1、能源系统弹性。1月4日，DOE宣布投入7000万美元，支持提高能源输送基础设施弹性及降低风险的技术研究^[3]，以增强美国能源系统弹性，包括电网、电力公用事业、管道和可再生能源发电设施等。资助5个主题：网络研究与开发，将开发和示范能够识别和减轻能源输送基础设施的网络安全威胁，确保设施持续运行的技术，以促进网络安全并降低风险；气候减缓研究与开发，将开发有助于识别、表征、检测和/或减轻各种极端天气事件对能源基础设施造成的水或风损害风险的工具，建立并实施创新解决方案，减少气候影响对能源传输和可靠性的影响；野火缓解研究与开发，将开发设备和基础设施故障识别技术，降低野火相关的环境风险，提高对事故的准备和响应能力，以加强能源基础设施抵御野火的能力，应对极端事件，并促进快速恢复；物理安全研究与开发，将研发和示范创新工具及技术，以增强变电站对故意破坏、入侵和损害等物理威胁的防护能力；大学研究与开发，将通过整合大学研究来改善电力行业的网络和物理安全。

2、地下埋设技术。1月16日，ARPA-E宣布为11个州的12个项目投入3400万美元，用于开发经济高效、快速和安全的地下埋设技术，推动美国电网现代化转型^[4]。资助项目将提出创新解决方案，帮助升级和扩建美国电网基础设施，降低用能成本、提高用能效率、减轻极端天气事件对电网造成的不利影响，并加快推进可再生清洁能源并网。具体包括：开发隧道机器人施工工具，用于挖掘和安装地下电力导管和电缆；开发移动传感平台，该平台将采用基于量子射频传感的雷达方法，并结合人工智能技术，以便在安装地下配电线路之前确定现有公共设施线路的位置；开发可在地下操作的电力电缆接续机，减少因接续引起的网络故障，并减少人员地下工作时间，提高安全性；开发一种人工智能系统，利用数字孪生和增强现实技术处理地球物理勘测数据，以便在安装地下配电线路之前识别现有的公共设施和其他地下障碍物；开发集成电磁和地震传感器技术的传感系统，用于指导和协助钻探，以降低电线地下埋设的成本，提高安全性能；开发使用透地雷达的实时钻孔探测器，以降低地下新输电线路安装时损坏现有公共设施的风险；采用其双螺旋技术重新设计和开发新型中压电缆接续套件，可减少电缆安装步骤并简化连接过程，从而减少人为错误，提高电力系统的可靠性；开发水射流式地下施工工具，可同时在地下铺设中压电缆和导管，无需使用硬钻头从而降低了对现有公共设施的风险；开发具有刚性结构和柔性表面的工具，具有一边挖掘一边铺设管道的功能，实现地下配电线路的简单快速安装；开发机器人挖掘工具，可改进转向和移动，在不损坏抵免的情况下挖掘隧道、铺设导管和安装电缆，在减少环境破坏的同时提高效率并降低成本；开发小直径超快挖掘施工工具，用于在非均质土壤中铺设地下输电线；开发利用无人机和电磁电阻率技术的地下传感器系统，避免在地下埋设电线时损坏现有公共设施。

三、电池

1、下一代电池制造技术。1月，DOE先进材料和制造技术办公室宣布投入1570万美元^[5]，推进发展下一代电池制造技术。该资助将提高钠离子电池、液流电池和用于储能的纳米层薄膜的可制造性和规模化，用于公用事业规模电网储能、电动汽车、可再生能源并网和微电网等。该项资助还将整合智能制造技术，提高生产力并降低电池生产成本。资助主题包括：下一代电池制造平台，涉及钠离子电池工艺与设备、液流电池可制造性工艺与设计、储能纳米层膜的规模化制造等；电池智能制造平台。

四、电动汽车

1、电动汽车电池和充电系统技术。1月18日，DOE宣布投入1.31亿美元推进电动汽车电池和充电系统技术研发^[6]，并为先进电池联盟提供资金，实现电动汽车大规模商业化应用。此外，先进电池联盟将致力于开发先进技术，实现交通脱碳。具体内容包括：①投入7100万美元资助27个项目，旨在开发创新且公平的清洁交通技术方案，保障动力电池供应链安全，增加电动汽车续航里程。资助项目包括：高容量、长循环寿命锂硫电池，开发高能量密度和长循环寿命锂硫电池的多硫化物正极材料、用于未来电动汽车的长寿命锂硫电池、基于复合硫化物正极材料的高容量正极；锂硫电池机理模型构建；高安全标准的电动汽车改良型12伏铅酸电池；先进的一体化车载充电系统，开发具有电隔离功能的多输入集成智能充电-逆变系统，以及电动汽车新型集成式三合一逆变器/板载充电器/辅助直流转换器系统；重型车辆先进无线充电概念，用于重型车辆的固定式多相无线充电技术；开发与示范用于非公路环境下具有超低氮氧化物排放的中型二甲醚发动机；氢内燃机，包括重型氢内燃机的开发与示范，开发高效低排放的重型氢内燃机，开发高功率、超低排放氢发动机；开发实现汽车轻量化和脱碳的聚合物复合材料；先进的国内镁生产，开发下一代先进电解质系统，从根本上降低海水和卤水提取金属镁的成本，以及通过镁矿的连续铝热还原降低原镁生产的能耗和碳排放；新型轻质材料，包括创新木质素基碳纤维复合材料结构部件的拉挤成型，开发用于汽车结构部件轻量化的低密度铁-锰-铝多元合金材料；提高公共交通运行效率的系统方法。②为先进电池研发联盟提供6000万美元，支持先进车用电池研发，并为电动汽车大规模商业化应用部署关键优先事项，包括：研发具有更高性能的电动汽车电池；使用储量丰富且美国可获取的原材料制造动力电池；开发轻型、中型和重型车辆电池；研发更具成本效益的电池回收工艺。

五、工业脱碳

1月25日，DOE宣布为49个项目提供1.71亿美元，推进加速工业脱碳的突破性技术开发，另外宣布开放8300万美元的资助申请，重点关注排放密集型工业的脱碳技术[7]。

1、加速突破性工业减排技术。资助内容包括：

（1）工业供热脱碳。2530万美元支持10个项目：先进电熔化工艺实现玻璃生产脱碳；使用超临界二氧化碳循环的中试规模高温热泵；用于高效工业热泵的相变材料储热和湿压缩集成技术；开发基于增材制造的耐火高熵合金电炉，用于生产铝；利用微波工艺将回收的聚合物分解为化学原料；开发低温电磁热催化技术，用于利用生物原料生产乙烯；开发一种高效热泵系统，能够产生温度高达200°C的蒸汽，同时可为工业过程制冷；开发新型感应加热化学反应器，通过逆水煤气变换实现二氧化碳的转化；开发新型电化学反应器，通过脉冲微波加热强化反应，用于生产氨和乙烯；示范用于高温吸热反应和其他工业应用的新型感应加热化学反应器，用于氢气和合成气生产。

（2）低碳燃料利用。2070万美元支持6个项目：开发并验证燃料灵活的100千瓦固体氧化物燃料电池热电联产系统；通过基于模型的实时控制实现热电联产系统的燃料和运行灵活性；燃料灵活的低氮氧化物再生燃烧器，使用天然气-氢气混合燃料；设计并示范一种规模化、燃料适应性强的燃烧系统，该系统可以适应各种不断变化的低碳燃料，并具有超低氮氧化物排放；开发并示范多孔介质燃烧技术，以实现氢混合燃料燃烧；验证和示范氩气动力循环技术，以实现低碳燃料的高效、低成本碳捕集，并提高热电联产发电系统的效率。

（3）跨部门探索性技术研发。1400万美元支持5个项目：验证并示范高温热电池，用于不同热工艺；集成能源管理系统储热系统，用于可再生蒸汽发电；开发高导热碳纳米管纤维以改善传热过程；开发高导热半金属材料实现高效传热；开发金属复合换热管以增强热交换器性能。

（4）化学品脱碳。3050万美元支持6个项目：开发新型催化剂将转化为乙醇用以生产丁二烯；开发一种设计和制造工艺以生产用于烯烃/石蜡分离的高性能传输膜；验证将二氧化碳动态转化为甲醇的工艺，该工艺利用波动性可再生能源电解生产的氢气为原料；在中试规模示范将木质纤维素生物质连续转化为呋喃-2,5-二甲酸；开发双循环二氧化碳转化系统，用于高效生产高纯度乙烯；开发电磁辅助碱性电化学工艺，将二氧化碳转化为乙烯、一氧化碳和丙烯酸等高价值化学品。

（5）钢铁脱碳。3700万美元支持7个项目：开发电弧炉炼钢过程中直接排放源的减排技术解决方案；验证在熔盐硫化物电解系统中利用液态金属阳极技术从矿石中电解制铁的可行性；开发使用碳循环技术从富二氧化碳流中回收碳物质生产石墨电极前驱体的工艺，并进行工业规模示范；示范固体氧化物电解槽与工业直接还原竖炉的首次集成，可将竖炉废气的废热用于制氢；示范新型熔盐硫化物电解工艺，以250公斤/天的规模生产初级铁；示范新型炼铁工艺，该工艺基于以海水为电解质的电解原理，将矿石中的氧化铁还原为金属铁；在商业规模电弧炉中示范基于气体喷射的替代搅拌、氧化和发泡技术。

（6）食品和饮料制造脱碳。1110万美元支持5个项目：开发和验证基于碳分子筛渗透蒸发膜的分离技术，用于食品和饮料行业的脱水和干燥；开发和测试实验室规模和全尺寸的能源、水、乙醇回收统原型；开发和示范用于气扫式膜蒸馏的热反射膜，以利用低品位工业废热直接从发酵液中提取乙醇；开发并示范一种超级冷凝器，可以将薯片油炸过程的蒸汽废热用于高温热泵；开发和验证加热和化学处理的协同方法，该方法将食品加工和食品级化学品的其他过程中回收的低温废热用于巴氏杀菌及清洁过程。

（7）水泥和混凝土脱碳。2000万美元支持5个项目：开发先进的水泥电解生产工艺，以减少环境中的热量损失；使用低温煅烧粘土作为替代混凝土粘合剂，实现混凝土的脱碳制造；开发创新的单组分碱活化水泥，其中含有煅烧的低品位高岭土；处理和整合大量可用的疏浚粘土沉积物，作为辅助胶凝材料，用于生产三元复合水泥；示范一种创新方法，利用水泥制造过程中的废混凝土来矿化二氧化碳。

（8）林产品脱碳。1200万美元支持5个项目：开发创新的精炼、造纸和烘干综合方法；开发和优化新型膜技术，利用低pH值木质素沉淀工艺和双极膜电渗析技术替代传统化学回收工艺；开发木质纤维素生物催化和静电辅助压榨工艺；优化共溶剂增强木质纤维素分馏技术，以替代传统硫酸盐制浆工艺；开发商业可行的置换压榨原型样机，以减少纸张和包装产品生产过程中消耗的干燥能源。 

2、应对能源和排放密集型行业的脱碳挑战。重点关注温室气体排放量最高的工业行业的应用技术研发，聚焦6个资助主题：化学品和燃料脱碳，包括将可持续原料转化为碳氢化合物和燃料的先进工艺技术，非碳氢化合物产品的先进生产工艺，化工价值链脱碳；钢铁脱碳，包括炼铁替代工艺技术，矿石改良，通过减少金属杂质来提高钢材的可回收性，低碳炼钢技术；食品与饮料脱碳，包括食品包装创新，商业餐饮服务创新，替代蛋白的脱碳生产技术，食品和饮料加工中的能量输入重新分配，减少收获后活动的能源消耗和温室气体排放；建筑和基础设施材料，包括与替代辅助胶凝材料相结合的新型水泥配方，新型石灰/波特兰水泥生产工艺，低碳沥青路面，玻璃脱碳；林产品，包括新型脱水和干燥技术，创新的纤维制备、制浆和化学回收工艺；工业预前端工程设计，包括清洁氢在工业领域的整合，工业部门碳捕集，一体化工艺的预前端工程设计。

六、净零建筑

1月17日，美国能源部（DOE）宣布拨款1.04亿美元用于推进31个联邦设施的净零项目^[8]。具体项目涉及：

1、协助净零建筑开发。主要包括：改造社会保障局供暖制冷系统；帮助美国国务院制定最佳实践、指南和净零路线，如在外交学院等设施安装地面储能电池和屋顶太阳能光伏系统等；帮助美国交通部安装LED灯、光伏窗户等以实现节能；用水冷式变流磁轴承冷水机组替代萨凡纳河场址的传统冷水机组，并将协助在该地安装10兆瓦光伏太阳能电池阵列和电池储能系统；在布鲁克海文国家实验室进行大型热回收系统的可行性研究和方案设计；通过安装热泵系统等节能措施提高国家能源技术实验室部分楼层能效；对美国西部地区电力管理局的建筑进行评估，为开发净零建筑制定整体路线图，包括安装屋顶太阳能、节能窗户，改进暖通空调等；帮助美国大章克申现场支持中心翻新大楼，包括深度能源改造、楼宇自动化系统、地热热泵、电气化、现场可再生能源、LED照明和节水等；协助美国陆军工程与支持中心进行零能耗陆战部署，实现净零能源装置，以减少能源使用、提高能效、回收能源、部署热电联产、使用可再生能源；在Bay Pines退役军人事务医疗保健系统开发净零社区生活中心，节能措施包括优化采光、探索先进暖通空调技术、整合可再生能源、配备冷水机组、安装电动汽车充电站、建立电池储能系统等。

2、现有项目中改造净零建筑。主要包括：在阿卡迪亚国家公园增加光伏系统；在莫纳罗亚天文台安装太阳能电池板和电池储能系统；采取措施提高美国夏威夷卡胡卢伊机场的能效和水效率，包括更换暖通空调系统，改进建筑围护结构，安装太阳能光伏系统、先进计量系统和节水装置等；改造罗纳德·里根大厦和国际贸易中心的供暖系统；将美国联邦行政学院改造成净零校园；在五角大楼安装屋顶太阳能电池板、热回收热泵系统和太阳能集热器；将美国能源部总部大楼的单窗格改造成低辐射双窗格以减少建筑能耗。

3、支持新建/在建净零建筑项目。主要包括：进一步升级美国克里奇空军基地的光伏和储能项目，包括扩大规模，升级控制系统，采用LED照明，改进暖通空调等；在美国博福特海军陆战队航空基地停车场安装1.16兆瓦太阳能光伏车棚；在惠德比岛海军航空站新建电气化供暖和制冷系统，并增加光伏设施、热泵、微电网、小型碳捕集设施、LED照明及其控制装置；通过扩建光伏阵列、更换空气处理器、升级冷却器等增强金斯湾海军潜艇基地能效；改造中南部海军支援站基础设施，建设太阳能光伏和电池储能系统；在德国威斯巴登驻军地增加太阳能光伏阵列；用电锅炉替代汉福德基地废物处理与固化厂的柴油蒸汽锅炉；支持普林斯顿等离子体创新中心实施节能措施；更换SLAC国家加速器实验室照明灯具；帮助交通部为联邦空中交通管制塔提供可靠、自给自足的清洁能源解决方案；将新奥尔良海运管理局的码头仓库改造成净零排放示范设施；在丹佛联邦中心部署太阳能光伏和地热供暖制冷设施。

这些项目部署完成后，将使联邦设施的现场无碳发电量增加1倍，增加27兆瓦的清洁能源发电容量，撬动超过3.61亿美元的私人投资，运营首年将节省超过2900万美元的用能和用水成本，减少相当于2.3万辆汽车的温室气体排放量，节约相当于近3万个家庭的全年用电量。

                                         （汤匀 岳芳 李岚春 万勇 董金鑫 张超星 秦冰雪）