美国能源部发布储能大挑战路线图

2020-12-30 12:09

12月21日，美国能源部（DOE）当天发布了储能大挑战路线图（Energy Storage Grand Challenge Roadmap），这是美国发布的首个关于储能的综合性战略。该路线图提出了极具野心的目标：到2030年，可以在美国国内开发、制造能够满足美国所有市场需求的储能技术。路线图包含“三大课题”和“五大路径”，并列举了储能的“三个技术方向”，其中氢储能（HES）作为一种重要的储能技术被提及。

1.“三大课题”和“五大路径”

“三大课题“探讨如何从研发、制造和应用三个方向实现储能领域的自给自足，并出口相关产品和服务。

“五大路径”将DOE储能战略细分，从技术研发，到打造自给自足的原材料供应链，再到技术转化、政府支持和教育培训，层层推进美国在储能领域的发展，打造以终端使用为目标、研发和产业相结合的完整产业链。

2.氢电双向储能成为主要探讨对象

三个储能技术方向包括：双向电力储能（固定式和移动式），化学能储和热能存储，灵活生产和可控负荷。其中，氢储能（HES）主要包括电氢双向转化储能和盐穴存储两种，前者为主要探讨对象。

电氢双向储能是只通过电解水方法制造并储存氢气，再通过燃料电池将氢重新转化成电和水，形成一个完整的能源利用闭环。可逆燃料电池（RFC）为其中一种有效技术，包括分离式RFC和一体化RFC两种。 ? 分离式RFC：电解槽和电堆单独设置进行双向转化? 一体化RFC：在同一电堆中完成水电双向转化 RFC面临两个问题：

1）技术不成熟，示范应用少。目前RFC的示范应用很少，短期内分离式RFC或较为可行，但只能应用于MW级固定式燃料电池；一体化RFC处于研发的早期阶段，如得到应用将大幅度降低成本和系统复杂程度。

2）双向转化的能量损耗较高。低温RFC的转化效率较低，小于40％；高温RFC可将转化效率提升至70％，但对热管理方面有一定要求。对两种技术路线的研究同时进行。文中表示，电解水是短期制氢的重要方法，未来可探索太阳光直接制氢技术，如何提高电解槽转化效率和降低工业化应用成本是今后的重要课题。