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采集报告共计 133 条信息

1 美国能源部支持增强型地热系统前沿技术开发 2021-09-16

2021年2月24日,美国能源部(DOE)宣布在“地热能研究前沿观测研究”(FORGE)计划框架下投入4600万美元,支持17个增强型地热系统(EGS)前沿技术开发项目。FORGE计划于2015年启动,旨在建立一个地下实验室进行EGS的前沿研究、钻探和技术测试,形成一套降低工业开发风险和促进EGS商业化的可复制方法。该计划于2018年进入第三阶段,从第一阶段资助的5个候选场址中最终选择了犹他大学的犹他场址进行资助,计划在五年内投入1.4亿美元促进EGS前沿技术的开发、测试和突破。此次资助项目是FORGE计划建立的犹他场址地下实验室(Utah FORGE)的首批资助项目,主要涉及5个研究主题: (1)适用于地热条件下沿套管井和裸眼井进行分段(区域)隔离的设备。资助总金额1200万美元,入选机构为Welltec公司、PetroQuip能源服务公司、科罗拉多矿业学院。 (2)应力参数估计。资助总金额300万美元,入选机构为巴特尔纪念研究所、劳伦斯利弗莫尔国家实验室、俄克拉荷马大学。 (3)储层激发和演化过程的现场规模表征,包括热传递、流体流动、力学和化学(THMC)效应。资助总金额800万美元,入选机构为克莱姆森大学、斯坦福大学、劳伦斯伯克利国家实验室。 (4)Utah FORGE地下实验室地热井的激发和构造。资助总金额1200万美元,入选机构为Fervo能源公司、德克萨斯大学奥斯汀分校。 (5)THMC过程相互作用的实验和模型综合研究。资助总金额1100万美元,入选机构为宾夕法尼亚州立大学、劳伦斯利弗莫尔国家实验室、美国地质调查局、俄克拉荷马大学、普渡大学。 查看详细>>

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2 英国投入1.71亿英镑支持工业脱碳技术研发部署 2021-09-08

2021年3月17日,英国研究与创新署(UKRI)宣布在“工业战略挑战基金”(ISCF)支持下,通过“工业脱碳挑战”计划向9个项目投入1.71亿英镑,旨在通过技术开发与部署,支持至少一个英国工业集群到2030年实现大幅减排,并将验证各项目所在地到2040年实现净零排放的可能性,以支持英国到2050年实现碳中和。“工业脱碳挑战”计划是ISCF的一部分,将支持开发减少重工业和能源密集型工业(如钢铁、水泥、炼油和化工)碳足迹的技术,以提高工业竞争力,支持英国低碳经济发展。此次资助包括3个海上碳捕集、利用和封存(CCUS)项目以及6个陆上碳捕集和/或氢燃料转换项目,将在英国最大的工业集群中进行部署和推广。资助详情如下: 1、HyNet海上及陆上项目 HyNet为英国最先进、低风险和低成本的全链条氢能和CCUS工业脱碳项目之一,该项目构建了全区域氢经济基础设施的基础,改造现有油气设施以部署CCUS。本次资助将分别投入1332和1945万英镑支持HyNet海上和陆上项目,由Progressive Energy公司牵头,将共同建立氢气输送、储存的专有网络,该网络还将提供基础设施以运输和封存制氢过程中以及工业集群排放的CO2。 2、苏格兰净零排放基础设施(海上)及(陆上)项目 本次资助将分别投入1135和1996万英镑支持苏格兰净零排放基础设施(海上)和(陆上)项目,由Pale Blue Dot Energy公司牵头,重点开发Acorn海上封存场地及相关海上基础设施,将开发海上封存关键组件,包括海上管道、海底封存及相关基础设施,用于运输CO2并将其注入海底确保长期安全封存。 3、净零排放蒂赛德(海上)项目 该项目获得2805万英镑资助,由英国石油勘探作业公司牵头,将在蒂赛德地区开发配备CCUS系统的天然气发电厂,该发电厂计划于2026年投入运营,年捕集约200万吨CO2,使750兆瓦规模的天然气发电设施脱碳,捕集的CO2将永久封存于北海南部一个大型地质含水层中。 4、Northern endurance伙伴关系项目 该项目获得2400万英镑资助,由英国石油勘探作业公司牵头,将建设一个海上CO2运输和封存系统,该项目将与2个陆上项目联合,包括蒂赛德地区的750兆瓦天然气发电厂和汉伯地区的Saltend化工厂,前者将实现年捕集200万吨CO2,后者将通过转用蓝氢实现每年减少100万吨CO2排放。该联合项目将为世界首创。 5、零碳汉伯(ZCH)伙伴关系项目 该项目获得2150万英镑资助,由Equinor新能源公司牵头,将建立创新的低碳基础设施,包括连接该地区主要碳排放源的CO2以及H2输送管道。ZCH项目将捕集和输送排放的CO2,以帮助终端用户转用氢气燃料。该项目将为H2H-Saltend项目提供支撑,后者将开发低碳氨出口产品,并对现场生产的其他产品部分脱碳。 6、汉伯净零排放项目 该项目获得1269万英镑资助,由VPI Immingham LLP公司牵头,计划通过一系列技术途径,实现到2020年代末期伊明赫姆地区的世界规模工业园区实现脱碳,即年减排约800万吨CO2。该项目将在VPI公司的热电联产电厂改造两个现有的燃气轮机和辅助锅炉,并在Phillips 66公司的汉伯炼油厂改造一个流化床催化裂化装置,为工业和电力部门脱碳提供经济高效的技术路径。 7、南威尔士工业集群(SWIC)项目 该项目获得2000万英镑资助,由科斯塔因石油天然气工艺公司牵头,将设计支持区域氢能部署的解决方案,并将开发CCUS解决方案作为过渡措施。该项目将建立工业、城镇、交通和农业之间的清洁协同增长体系,还将开发低碳炼钢和低碳水泥生产。 查看详细>>

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3 IRENA和甲醇协会联合发布可再生甲醇创新展望报告 2021-09-01

2021年1月27日,国际可再生能源机构(IRENA)和甲醇协会(Methanol Institute)联合发布《创新展望:可再生甲醇》报告,探讨了可再生甲醇在石化原料、交通燃料等主要市场的现状和前景。报告指出,当前可再生甲醇的成本偏高、产量较低,但扩大可再生甲醇在上述领域的应用有助于推动工业和交通部门的脱碳。如果政策措施得当,2050年以前可再生甲醇将具备成本竞争力。为此,报告探索了以合理成本生产可再生甲醇的方法,并为政府和产业界提出了七项建议。主要内容如下: 一、全球甲醇市场状况 甲醇是化工行业最重要的基本化学品之一,主要用于生产甲醛、醋酸和塑料等化学产品,此外还可用做车辆、船舶、工业锅炉和烹饪燃料。当前甲醇主要由化石燃料(天然气或煤炭)制取,其全生命周期CO2排放量约为3亿吨/年,约占化学和石化行业排放总量的10%。过去10年,全球甲醇产量几乎翻了一倍,到2019年达到约9800万吨/年,其中中国煤制甲醇贡献最大。未来甲醇需求将持续增长,到2025年产量预计达到1.2亿吨/年,到2050年将增加至5亿吨/年。如果上述产量只由化石燃料生产,到2050年CO2碳排放量将达到15亿吨/年。 二、可再生甲醇生产现状 甲醇也可由其他含碳原料制成,包括生物质、沼气、废物流和CO2(如通过从烟气中捕集或直接空气碳捕集获取)等。可再生甲醇主要通过两种途径制取(图1):(1)由生物质制生物甲醇,关键的潜在可持续生物质原料包括农林业废料及副产品、垃圾填埋场沼气、污水、城市固废和造纸黑液等;(2)由可再生能源结合碳捕集获取的CO2,如生物质能与碳捕集结合(BECCS)或者通过直接空气碳捕集(DAC)获取,以及使用绿氢(可再生能源电力制氢)和CO2催化合成甲醇(e-甲醇)。 受到全球气候变化和碳减排压力影响,可再生甲醇逐渐引起关注。当前全球可再生甲醇年产量不足20万吨,主要为生物甲醇,大多以其他工业过程中的废物流和副产品流为原料。例如,荷兰正在运营一家利用生物甲烷生产生物甲醇的商业规模工厂;加拿大正在运营一家从城市生活垃圾中生产生物甲醇的工厂;冰岛正在结合地热发电厂生产的可再生氢和CO2生产e-甲醇。这些项目都受益于一些有利条件,如原料成本较低(如生物甲烷)、与传统工业过程结合(如造纸工业),或拥有非常廉价的可再生能源电力(如地热能)。根据当地条件,还有其他潜在机会用于生物甲醇和e-甲醇的生产。例如,从甘蔗中提取生物乙醇的一体化生产,将生物质原料和化石燃料混合作为原料,以及热、电和其他化学品联产。将可再生原料(如生物质、CO2、绿氢、可再生能源电力)共同输入天然气或煤制甲醇生产设施中,即逐步在传统甲醇生产中引入可再生甲醇生产,是降低传统甲醇生产的环境影响和碳强度的一种过渡策略,这些工厂生产的甲醇被称为低碳甲醇。采用可再生甲醇作为原材料和燃料,将对化工和交通部门的脱碳发挥重要作用。 图1甲醇主要生产路线 三、生物甲醇的生产成本 目前生物甲醇产量较低,实际成本相关数据有限,意味着需要估算其潜在成本。生物甲醇的生产成本取决于原料成本、投资成本和转化过程效率。目前,生物质和城市固废原料的成本在0-17美元/吉焦。由于生物甲醇的原料成本较低(大部分在6美元/吉焦以内),预计最终生产成本在320-770美元/吨范围内,取决于具体项目的资本支出、运营成本和转化过程效率的差异。随着工艺的改进,如果原料价格仍维持较低水平,生物甲醇最终生产成本区间可降至220-560美元/吨;如果原料价格较高,最终成本区间也相应较高(如图2所示)。其中,利用其他工业过程的废物流(如造纸黑液和城市固废)生产生物甲醇,将简化原料物流和提高工厂整体经济效益。热、电或其他化学品联产也可能提高生物甲醇生产的经济性。短期内,生物质可以被混合送入煤基气化炉,沼气可以送入天然气基甲醇工厂,因此在传统原料中逐步引入生物质作为原料,将使甲醇生产更可持续,生产成本更低。 四、绿色e-甲醇的生产成本 e-甲醇的成本在很大程度上取决于氢气和CO2成本。CO2成本取决于捕集来源,例如生物质、工业过程或DAC。如果CO2来自BECCS,其成本为10-50美元/吨,e-甲醇的最终生产成本预计为800-1600美元/吨。如果通过DAC获得CO2,其成本为300-600美元/吨,e-甲醇的最终生产成本将在1200-2400美元/吨。未来绿氢成本主要取决于可再生能源电力和电解槽成本的进一步降低,以及设备效率和使用寿命的提高。随着可再生能源电力价格下降,预计到2050年e-甲醇最终成本将下降到250-630美元/吨(如图2所示)。 图2生物甲醇和e-甲醇当前和未来生产成本比较 五、提高生物甲醇竞争力的方法 1、技术成熟和成本下降。石油和煤的气化是一项成熟技术,已应用于多个大型装置。然而,各种生物质和城市固废的气化技术还处于早期商业化阶段,需要进一步发展才能完全商业化。最理想的情况是,生物甲醇成本接近化石燃料制甲醇。但目前,生物甲醇的生产成本是化石燃料制甲醇的两倍。由于原料成本预计在未来不会大幅下降,通过规模经济和其他改进方法(如工艺改进、改进工厂配置和规模以提高效率和降低成本),减少资本支出将是降低生物甲醇生产成本的最大因素。 2、可持续和低成本的生物质原料。生物甲醇生产规模扩大将取决于低成本生物质原料的获取(原料成本在总生产成本中占比可高达50%)。生物甲醇生产需要可靠和稳定的原料供应。虽然在某些情况下,生物质原料供应可以在当地获取,但仍有许多国家的项目需要更广泛的原料供应链支持。此外,必须以可持续的方式获取生物质原料。需要对可持续发展进行评估和监测,以充分考虑并管理经济、环境和社会的不利影响带来的风险。到2030年,全球可持续生物质最大可用量约为147艾焦。世界各地的生物质原料成本可能根据类型和地点的不同而变化,最高可达17美元/吉焦,最低为6美元/吉焦,主要受到城市固废和残余物可用性的影响。由于生物质有广泛的能源用途和多样的工业原料用途,未来生物甲醇生产将具有潜在竞争力。 六、提高e-甲醇竞争力的方法 1、丰富且低成本的绿氢。大规模生产e-甲醇将取决于低成本的绿氢和CO2获取途径,以及工厂的资本成本。从成本角度看,制氢所需的可再生能源电力成本和工厂利用率(尤其是电解槽)将是e-甲醇生产成本的主要影响因素。目前,e-甲醇成本仍然高昂。然而,由于风能和太阳能发电成本在大多数市场上已经能与化石燃料发电相竞争,预计未来几十年可再生能源电力成本将继续下降。因此,e-甲醇成本将显著降低。规模经济效应和电解槽技术创新也将进一步降低e-甲醇的最终成本。 2、可持续且负担得起的碳源。e-甲醇生产所需的CO2可以从各种来源捕集,包括发电厂和工业废气流(如钢铁和水泥生产)。然而,要实现可再生和可持续发展,CO2必须从生物质燃烧、发酵和沼气等可再生资源中获取。需扩大碳捕集来源,DAC将是最具潜力的技术,但其成本需要大幅降低。将生物甲醇和e-甲醇生产集成到单个设施将带来极大益处,生物甲醇生产中产生的过量CO2可用作生产e-甲醇的原料。 七、发展可再生甲醇的益处与挑战 目前全球对甲醇的需求接近1亿吨/年,并且还在持续增长,可再生甲醇的潜在市场很大。除了现有的甲醇用途外,可再生甲醇还可以直接或间接通过甲醇衍生物替代大多数石油基碳氢化合物和石化产品,每年潜在市场需求将达数十亿吨甲醇。可再生甲醇代替化石燃料生产的甲醇可减少温室气体排放,某些情况下还可以减少其他有害物质(如硫氧化物[SOx]、氮氧化物[NOx]、颗粒物[PM]等)的排放。此外,可再生甲醇是一种多功能燃料,可用于化工和交通部门,如用于内燃机、混合动力汽车、燃料电池汽车和船舶等。甲醇在室温环境下是液体,易于储存、运输和分配,并与现有的基础设施具有较好兼容性,可与传统燃料相混合。利用生物质、CO2和氢气生产甲醇的技术已进入商业化阶段,可以用于生物甲醇和e-甲醇的生产。 目前,影响可再生甲醇应用的主要障碍是其成本高于利用化石燃料生产的甲醇,而且这种成本差距将在未来一段时间内持续存在。然而,可再生甲醇的价值在于与现有技术相比具有减排潜力。解决工艺差距以及促进大规模生产和使用将有助于降低可再生甲醇生产成本,但这将需要各种政策支持。在正确的支持机制和最佳的生产条件下,可再生甲醇生产成本将实现与化石燃料甲醇相当的生产成本和价格。 八、推动向可再生甲醇转型的建议 1、确保对整个价值链进行系统投资,包括技术开发、基础设施和部署。甲醇可用于现有内燃机以及更先进的动力总成和化学生产工艺中。现阶段可使用常规的灰色甲醇和蓝色甲醇,随着时间的推移,绿色甲醇的替代规模会逐步扩大。规模经济效应和技术改进将使可再生甲醇在多个行业形成成本竞争力。同时,对可再生甲醇的针对性投资必须得到支持,包括直接补贴和对电解槽、碳捕集和合成设备等生产设施资本成本提供贷款担保。工业界和政府还需要在主要试点项目以及燃料基础设施部署方面建立合作伙伴关系,以降低成本和减轻风险。 2、通过公共政策建立公平竞争环境,以促进部门融合。推动电力部门对可再生能源电力的投资以及农业/林业部门对生物质的利用,可扩大规模以减少可再生甲醇的运营成本。还需对BECCS或DAC捕集CO2进行投资。可再生甲醇可用于交通和工业领域,各部门可能会寻求通往碳中和的不同路径,公共政策应通过促进部门融合鼓励协同增效。 3、发挥化学行业的市场力量,重点关注消费产品的碳强度。可再生甲醇可以成为数百种与日常生活息息相关产品的重要组成部分,通过碳足迹和溢价定价机制,能够为循环经济做出贡献。 4、明确可再生甲醇如何在“欧洲绿色协议”、经济复苏计划和氢能战略中助力实现碳中和。应明确碳中和支持战略框架中包括低碳液体燃料和化学原料,如可再生甲醇。 5、将减少碳排放的政策目标转化为监管和支持措施,以推动可再生甲醇的长期增长。燃料标准/配额相关监管措施应考虑目标市场的碳强度,实施价格激励措施,以实现稳定的持续增长和投资。 6、鼓励在制定贸易战略上开展国际合作,以在生产和消费地区创造就业机会并培育具有竞争力的e-甲醇新产业。作为一种电力合成燃料和电力合成化学品,可在具有大量可再生能源资源的地区生产e-甲醇,作为易于运输的液体形式载体。在不同国家投资e-甲醇工厂将使能源和原料供应多样化,并减少政治风险。 7、制定政策工具,以确保公平税收,并为可再生甲醇和其他有前景燃料提供长期保底价。燃油消费税和其他税收应基于能源含量而非数量(如“美元/千瓦时”而非“美元/升”)。可以为包括生物甲醇和e-甲醇等可再生甲醇在内的可再生燃料提供能源税减免,还可以通过差价合约(CfD)激励投资先进的可再生甲醇生产项目。 查看详细>>

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4 NETL推进旋转爆轰燃烧技术研发 2021-08-22

2021年3月23日,美国能源部国家能源技术实验室(NETL)发布专题文章,阐述了在推进旋转爆轰燃烧技术方面的研究进展。文章指出燃气轮机等内燃机具有较高效率,但其受到压力和功率输出的限制。旋转爆轰发动机能够产生可控的连续爆轰波,避免常规燃气轮机的压力损失和随后的效率下降。旋转爆轰过程可以捕获和利用更多燃料能量,从而实现更高功率输出,更少燃料消耗,并能减少对环境的影响。 NETL研究人员已经将一种优化的、低损耗的燃料空气喷射器和排气扩散器集成到旋转爆轰燃烧室(RDC)中。计算模型表明,这一革命性的新技术可以使效率提高3-5个百分点,并且显著降低燃料消耗和碳排放。此外,由于爆轰过程的高火焰速度,RDC能够良好适应高氢含量燃料。RDC技术具有高度通用性,可以用于陆基发电,也可以用于船舶、飞机和航天器的动力推进系统。NETL的研究人员正对RDC过程进行机理研究,并开发新的诊断方法来表征RDC性能,进一步推进该技术的进步,使其能够吸引更多私营投资者以加速推进该技术的研发和商业化进程。 在普渡大学合作伙伴的支持下,NETL已经在设计和制造新的RDC部件,其目的是减少空气动力学损失,达到预期的压力增益。未来18个月内,NETL将开发和测试三种候选的低损耗几何构造,目前第一种设计已经配置在燃烧室中成功进行了组装和压力测试。低损耗几何结构设计将减少整个喷射器的压力损失,以达到提高压力增益的目的。NETL将与美国空军、海军、航空航天局的研究组织、大学和私营公司合作,共同探索这一潜在的变革性概念。 查看详细>>

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5 英国资助零排放航空氢电替代动力技术开发 2021-08-14

2021年1月27日,英国商业、能源和工业战略部(BEIS)宣布投入8460万英镑支持开发开创性的绿色航空技术,旨在推动航空行业的变革发展,实现方便、快捷的零排放航空飞行。本次资助共支持3个研发项目,重点关注利用氢或电力作为替代动力开发零排放航空技术,以减少航空业对化石燃料的依赖。资助经费由政府和工业界各承担一半。资助项目详情如下: 1、氢电混动系统(H2GEAR) H2GEAR项目将公私投入5440万英镑,由GKN航空公司(GKN Aerospace)主导。该项目将开发创新的液氢电动混合推进系统,用于区域航线飞行,并确保可扩大规模至更大型飞机用于更长航线。 2、HyFlyer二期项目 HyFlyer二期项目将公私投入2460万英镑,由ZeroAvia公司主导。该项目将扩大其零碳排放发动机规模在19座飞机上进行示范,预计最早可在2023年1月进行首次示范飞行,2023年底实现零碳排放商业飞行。该项目一期于2019年获得资助制造零碳发动机,已成功完成6座氢电混动飞机(全球最大氢电飞机)的试飞。 3、电动飞机飞行控制、储能和推进综合系统(InCEPTion) InCEPTion项目将公私投入560万英镑,由蓝熊系统研究公司(Blue Bear Systems Research)主导。该项目将开发全电动零排放推进系统,可用于短途飞行的小型飞机,具备静音、高效等优点。如果扩大规模,则可为包括无人机、客机在内的各种飞机提供动力,用于运送大宗物品、区域通勤等,促进形成新型交通服务。 除此以外,英国政府还计划通过“未来飞行挑战”(Future Flight Challenge)资助计划,总计投资1.25亿英镑支持开发未来航空飞行器技术,促进实现新型电动或自动驾驶飞行器。除了提供研发资助,英国政府还成立了零排放航空理事会(Jet Zero Council),该理事会将推动政府和工业界建立合作伙伴关系,旨在促进可降低航空排放的新型技术和创新方法的发展。 查看详细>>

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6 日本NEDO支持CO2合成液体燃料一体化生产技术开发 2021-08-07

2月22日,日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)宣布将在“碳回收和下一代火力发电等技术开发”计划框架下新增两个研发主题,支持开发以CO2为原料的液体合成燃料一体化生产技术,以降低汽车及飞机的温室气体排放。 此次资助共计投入约45亿日元,资助期限为2020-2024年,将利用炼油厂和工厂排放的CO2为原料,结合可再生能源电力、可再生氢气与费托合成(F-T)技术,开发液体合成燃料(汽油、柴油、航空燃料等)一体化生产技术。具体而言,利用可再生能源电力共电解CO2和H2O生成合成气,或是以甲基环己烷(MCH)为储氢介质从海外运输可再生氢气用作原料,通过F-T合成技术生产液体燃料。两个新增研发主题为:(1)下一代费托(F-T)合成技术研发,将重点研发如下技术:①直接F-T合成技术;②F-T反应产物的选择性调控。(2)利用可再生能源电力的液体合成燃料生产技术研发,将重点研发如下技术:①CO2共电解制合成气技术;②CO2制液体合成燃料一体化生产工艺;③液体合成燃料的利用技术。 查看详细>>

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7 欧洲能源研究联盟发布能源数字化战略研究与创新议程 2021-07-31

2021年1月13日,欧洲能源研究联盟(EERA)宣布新推出“能源数字化”(DfE)联合研究计划,旨在通过信息技术和能源数字化支持实现零碳欧洲目标。EERA是欧洲最大的低碳能源研究非营利性国际协会,是欧盟战略能源技术规划(SET-Plan)的研究支柱,此前共开展了17个低碳能源技术领域的联合研究计划,本次新增的DfE联合研究计划是在能源和数字技术交叉领域的研发部署,是EERA的首个跨领域联合研究计划。该计划发布了《能源数字化战略研究与创新议程》,确定了到2024年能源数字化的研发目标和关键优先事项,重点关注2个特定领域:高性能计算,数据科学与人工智能;以及4个交叉领域:能源系统集成交叉领域技术,材料、工艺和设备多尺度建模,水电数字化技术,核材料物理模型、健康监测和无损显微结构检验。关键内容如下: 一、高性能计算 1、目标及重点任务 该领域的目标是设计可利用百亿亿次(Exascale)超级计算机的软件、工具和服务,以解决能源领域新科学挑战。主要包括两个子目标: (1)通过高性能计算实现变革性的能源科学发现。将重点完成如下任务:①利用百亿亿次超级计算机实现低碳能源科学的突破性进展,将识别EERA低碳能源技术领域的科学挑战,确定各领域最新技术、瓶颈、成本、领域间协同作用、差距分析,并设计开发领域适用软件;②设计和开发最先进的计算方法和高性能计算软件,使数值模拟工具能用于百亿亿次超级计算机并可管理生成的数据。 (2)推进百亿亿次超级计算机服务。将重点进行如下活动:促进协同设计软件开发方法并在能源业界中使用数值工具,将设计一个“软件即服务”(SaaS)门户,作为EERA高性能计算服务的主要入口。 2、研究主题及预期产出 本议程已确定了至2023年的部分研究主题及预期产出,包括:①识别科学挑战,预期产出为评估相关低碳能源技术所需开展的计算活动,并确定其科学优先级和协同作用(到2021年);②识别技术挑战,预期产出为确定能源领域适用的高性能计算工具和服务(到2021年);③用于能源领域的高性能计算开发方案,预期产出为EERA和能源百亿亿次计算卓越中心(EoCoE-2)合作发布的立场文件(到2021年);④开发SaaS门户,预期产出为设计和实施SaaS门户,包括服务和代码(到2022年);⑤建立能源高性能计算社区,预期产出为建立一个大型欧洲平台,以协调高性能计算在能源领域的部署,并实施具有挑战性的举措(到2023年)。 二、数据科学与人工智能 1、目标及重点任务 该领域目前处于启动阶段,主要包括三个子目标: (1)实施FAIR和开放原则,即基于FAIR和开放原则构建开发能力,同时考虑数据安全性、隐私和主权要求,以支持开发有价值的可利用数据治理基础架构。将重点完成如下任务:①建立一个EERA跨联合研究计划论坛,讨论公平和开放的数据标准;②为所有联合研究计划开展FAIR相关活动和研讨,建立FAIR和开放能源数据的成熟标准,包括元数据标准;③建立EERA以外的FAIR和开放能源数据社区,形成足够规模以开发和正式批准建立能源领域的FAIR和开放(元)数据标准;④汇集用于FAIR和开放数据的平台服务,长期目标是使EERA成为欧洲能源研究人员和能源数据企业查找、访问和交换能源(元)数据的枢纽。 (2)开发人工智能方法。将重点进行如下活动:①实现FAIR和开放数据服务与AI工具所需协议的数据格式和扩大服务过程的无缝连接;②在能源系统管理中应用机器学习技术,如确定能源价格、需求和存储的最佳平衡方案,精准预测,智能电网,故障预防等;③应用深度学习方法,如开发确定性和概率预测方法,以及利用深度神经网络处理大规模能源数据集的非线性复杂关系。 2、研究主题及预期产出 本议程已确定了至2024年的部分研究主题及预期产出,包括:①识别技术挑战,预期产出为确定能源社区感兴趣的资源库和数据库(到2021年),确定EERA需要的AI工具和服务(到2021年),确定低碳能源社区的元数据标准(到2021年),确定将数据库无缝连接到AI工具和服务需实现的技术方法(到2022年);②实现FAIR数据论坛和平台服务,预期产出为网站、资料库等(到2023年);③正式批准FAIR和开放能源数据标准(到2024年)。 三、能源系统集成交叉领域技术 1、目标及重点任务 该领域的目标是收集、存储和处理来自各种数据源的数据和信息,并将各种方法和工具结合起来,以优化综合能源系统的设计和运营,提高系统效率、经济性和弹性,同时确保用户侧的易用性、隐私性和环境友好性。主要包括三个子目标: (1)收集相关数据和信息,以对综合能源系统进行建模和仿真。将重点完成如下任务:①确定建模和预测所需的最少数据和信息,该任务将确定所需使用的传感器数量和理想的采样率;②集成非传感器来源的数据和信息,此类信息可能来自能源系统中的服务及维护和/或组件升级,以及与发电和需求的潜在变化相关信息。 (2)数据驱动的建模和预测相关混合工具和方法。将重点完成如下任务:开发并提供必要的专有知识和技术,以在所有时空尺度上进行汇总、预测、控制和优化。 (3)建模和数据集成。将重点完成如下任务:开发一种新方法、技术和解决方案,采用考虑不同能源网络(电、气、石油、热力、交通)之间潜在协同作用的综合方法,确保系统各参与者和组件之间的有效交互。 2、研究主题及预期产出 本议程已确定了至2023年的部分研究主题及预期产出,包括:①确定建模和预测所需的最少数据和信息,预期产出为降低安装、运行/服务和维护成本(到2021年);②集成非传感器来源的数据和信息,预期产出为改善运行或预测可靠性以及能源系统可靠性(到2022年);③在不同时空尺度上对相关数据进行汇总、预测、控制和优化,预期产出为对本地和区域/国家级别的能源系统及其相互作用和关系进行建模(到2023年)。 四、材料、工艺和设备多尺度建模 1、目标及重点任务 该领域的目标是确定能源领域的材料、工艺和设备的多尺度建模和仿真面临的挑战和发展趋势,提出通用方法以进行新型材料的原子和微观特征研究,确定通过百亿亿次高性能计算、机器学习和人工智能实现大规模计算(包括数据挖掘)的新方法,定义能源应用相关的介尺度模型以及能够耦合离散模型和连续模型的关键参数,集成多物理场建模和仿真以解决与能源领域设备和工艺相关的工程问题。将重点完成如下任务:①开发材料微尺度(原子及分子)模型和工具;②开发设备和工艺的介尺度及大尺度模型,如利用输运方程的蒙特卡洛法、有限元法、有限体积法等,通过介尺度和大尺度建模研究材料结构中的缺陷、裂纹、晶界等,评估固体和流体能源材料的特定参数和行为,研究设备或工艺中的化学或物质输运过程,优化对最优材料的筛选过程等;③开发集成仿真平台、模型降阶方法和应用工具;④与高性能计算、数据科学和人工智能相关的新计算范式,包括材料模拟、数据库和材料筛选、机器学习和人工智能用于材料发现和加速计算、百亿亿次高性能计算用于材料设计等。 2、研究主题及预期产出 本议程已确定了至2023年的部分研究主题及预期产出,包括:①电化学界面的多尺度建模,预期产出为批准该主题相关的大型欧洲资助计划,组织电化学界面多尺度建模相关的国际会议或座谈会(到2023年);②基于机器学习的新材料性能识别,预期产出为借助欧盟及成员国的高性能计算资源投入,资助该主题相关的大型欧洲计划(到2023年)。 五、水电数字化技术 1、目标及重点任务 水电行业正处于数字化转型的开始阶段,该领域第一阶段的目标是确定研究重点和主题,包括:确定该领域的最新技术及其发展水平;确定水电数字化的相关应用案例;总结水电数字化相关的国家级和国际研究计划;增进对水电站运行、负荷、老化和寿命之间关系的理解;通过更多基于数据的决策确定未来挑战(如安全性);支持学术界和行业共同参与数字化计划和项目。将重点完成如下任务:①设备级技术方面,包括:监控系统的安装和管理;数据的质量保证和统一;涡轮和发电机的数字孪生;关键设备的异常检测安装和管理。②系统级技术方面,包括:支持辅助服务的虚拟电厂;网络攻击的安保和预防;大数据基准;与其他数字化活动的接口。③经济方面,包括:经济高效的运行和维护;数字平台的新商业模式。④环境方面,包括:根据新的可用数据改进水力模型;通过河床扫描建立河流数字孪生;基于卫星流量监测的模型验证;识别鱼类行为和鱼梯影响的图像处理技术。⑤社会方面,包括:促进对现有和新技术的接纳;减轻跨学科合作的复杂性;维护和运行方面的专有知识管理。 2、研究主题及预期产出 本议程已确定了至2023年的部分研究主题及预期产出,包括:①水电应用案例,预期产出为水电数字化相关应用案例报告(到2021年);②水电数字化研究动态,预期产出为水电数字化国内外研究动态报告(到2021年);③水电站整修,预期产出为开发一种确定水电站最佳整修时间的工具(到2023年)。 六、核材料物理模型、健康监测和无损显微结构检验 1、目标及重点任务 该领域重点关注核材料的物理建模、健康监测和无损检验,以将材料微观结构、性能、加工参数、建模与核电厂组件的在役检查和状态检测联系起来。主要包括两个子目标: (1)物理建模,开发模型以实现通过实验数据推断安全运行条件。该领域考虑的物理模型涵盖所有范围,从使用量子力学和物理数学进行电子结构计算,到使用有限元方法求解连续模型。将进行以建模为目的、使用几种先进材料表征技术的实验,在不同尺度下观察材料微观结构特征和变化,对暴露后的材料进行检查以研究物理机理及不同尺度变化之间的相关性。 (2)材料健康监测和无损结构检验,开发和优化智能无损检验技术,包括用于材料和组件表征以及结构监测的认知自适应传感器技术。将开发和优化用于材料健康监测和无损结构检验的机器学习和人工智能算法,处理和分析生命周期各阶段的材料健康监测和无损结构检验数据,并存储在核材料数据库的数字孪生文件中,并开发和应用可预测材料特性的模型。 (3)与高性能计算、数据科学和人工智能相关的新范式。将采用多种方法进行多尺度建模,包括量子力学、物理数学和有限元法等,通过大数据和人工智能来处理、选择和分析各种材料性能表征技术产生的大量数据。 2、研究主题及预期产出 本议程已确定了至2024年的部分研究主题及预期产出,包括:①用于材料的机器学习和人工智能技术,预期产出为对欧洲最新技术、差距和需求进行汇编(到2021年);②用于材料健康监测和无损结构检验的机器学习和人工智能技术,预期产出为开发和优化能够处理和分析相关数据的机器学习和人工智能算法(到2022年);③数字孪生数据库,预期产出为建立核材料全生命周期数字孪生数据库(到2024年);④用于材料性能预测的机器学习和人工智能技术,预期产出为开发和应用材料特性预测模型(到2024年)。 查看详细>>

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8 加拿大支持净零排放清洁技术创新 2021-07-24

2021年2月11日,加拿大创新、科学和经济发展部(ISED)宣布投入5510万加元,支持企业开发用于能源、农业和资源部门的净零排放清洁技术,为建立更强大、绿色和弹性的经济奠定技术基础。此次资助由加拿大可持续发展技术基金(SDTC)具体实施,将资助20家中小型清洁技术公司的创新技术,涵盖能源勘探与生产、能源利用、发电、废物管理和农业5个领域,资助项目详情如下: 1、能源勘探与生产 该领域将资助如下项目:①Carbon Cap公司获得60万加元资助,用于开发废物能源回收系统,可提高建筑物能效;②Challenger Technical Service公司获得40万加元资助,开发多组分井下注入系统,将一种特殊的环氧树脂应用于石油或天然气井,以阻止甲烷和其他气体泄漏至地面;③Novamera公司获得300万加元资助,用于开发可持续钻井开采技术,该技术为一种小孔钻井技术,能够更安全、经济、可持续地开采小规模窄脉矿床。 2、能源利用 该领域将资助如下项目:①Universal Matter公司获得450万加元资助,利用焦耳热闪蒸技术将塑料和橡胶废料以及其他低成本原料转化为石墨烯;②Edgehog Advanced Technologies公司获得250万加元资助,将推进用于太阳能电池板的下一代全向防反射、自清洁玻璃的商业化,该技术可将光伏电池的输出能量最高提升12%;③Giatec Scientific公司获得110万加元资助,开发强度实时监测技术以减少混凝土中的水泥;④Intellinox Technologies公司获得120万加元资助,用于开发下一代厨房智能通风系统;⑤Thetis Environmental公司获得150万加元资助,开发三维空间超滤膜,可在环境温度和高温下运行,用于工业废水的固/液分离;⑥AdvEn Industries公司获得390万加元资助支持其超级活性炭商业示范工厂,利用可持续低碳制造技术将富碳残留物转化为超级活性炭等高性能碳产品。 3、发电 该领域将资助如下项目:①Westgen Technologies公司获得130万加元资助,支持开发其低成本远程发电和空气压缩系统,可降低偏远油气井中气动设备的甲烷排放;②Hydrostor公司获得160万加元资助,用于将其先进压缩空气储能技术扩展至商业化,该技术可经济高效地提供6-24小时的电力;③QD Solar公司获得530万加元资助,用于开发钙钛矿-胶体量子点叠层太阳电池。 4、废物管理 该领域将资助如下项目:①Li-Cycle公司获得400万加元资助,支持其锂离子电池回收技术规模扩大以实现商业化;②Titanium公司获得1000万加元资助,支持其开发一系列从废物中创造价值的技术,包括从油砂发泡处理尾矿中回收沥青、溶剂、高价值矿物质和水;③Excir Work公司获得540万加元资助,支持其从电子废物中回收贵金属技术的大规模示范和部署,可回收95%以上的金、钯、银和铜。 5、农业 该领域将资助如下项目:①Entosystem公司获得160万加元资助,用于支持利用厨余垃圾养殖昆虫,生产黑士兵蝇蛋白粉和有机肥料;②ChrysaLabs公司获得160万加元资助,支持开发可靠的土壤肥力实时评估技术;③Precision AI公司获得400万加元资助,支持开发农业自主无人机技术,可通过人工智能和无人机技术优化农业生产,同时最大程度减少有害化学物质的使用;④Advanced Intelligent Systems公司获得40万加元资助,用于开发农业生产的定制机器人(如收割机器人等);⑤Sulvaris公司获得130万加元资助,用于开发利用废料生产钾盐和硫酸铵的技术。 查看详细>>

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9 ARPA-E资助1亿美元支持变革性清洁能源技术研发 2021-07-14

2021年2月11日,美国能源部先进能源研究计划署(ARPA-E)宣布第五轮开放招标计划(OPEN 2021),资助1亿美元支持具有潜在颠覆性影响的变革性清洁能源技术研发,确保美国在未来绿色能源技术的全球领导地位,同时助力美国2050年实现净零排放目标。本次资助主要聚焦七大主题领域,具体内容如下: 1、电网 针对大于69千伏和小于等于69千伏工作电压,分别开发电力传输系统的规划和运营技术(包括交流和直流);围绕电网开发相关的算法、模型、软件和控制技术,优化电网运行效能;开发电网级的电池储能技术;开发电网级的非电池储能技术(空气压缩储能、飞轮储能、抽水蓄能等);开发高比例可再生能源并网下的电网高效稳定运营技术。 2、交通运输 开发非生物质的替代燃料技术;开发更高燃烧效率更低排放的内燃机;开发高性能的电动汽车电驱系统;开发车用燃料电池;利用轻量化材料开发设计更加先进的车辆架构;开发先进的车辆管理系统;开发更加先进的材料、组件、电路拓扑架构、封装工艺等以优化车辆电子系统;开发更加先进的电动汽车电池储能技术;开发汽车用热储能技术。 3、建筑能效 开发先进建筑热电联产一体化技术;开发先进的建筑供热和制冷技术,提升效能;开发先进建筑能源管理系统,如智能电表、自动化控制系统;开发高能效环境友好的照明技术;开发高能效的建筑围护结构(如具备良好蓄热功能的窗户、屋顶)。 4、发电和产能 将燃料电池和化石燃料发电系统集成耦合,同步实现发电和氢能制备;针对化石燃料发电,开发更加先进的燃气轮机技术;针对固定式应用(如发电),开发先进燃料电池技术;开发提升铀利用率技术以及改善核电站安全性的材料;针对核聚变发电技术开发相关的材料提升其反应安全性;开发先进的碳捕集、利用和封存技术;开发常规和非常规化石资源的勘探和开采技术;开发提升化石燃料发电厂运行效率的技术;开发可燃性气体的存储、输运和监测技术;开发增强型化石资源化学和生物转化技术(如煤制油),提升转化效率;开发先进的火力发电厂水处理与节水技术。 5、可再生能源发电 开发更加先进的风力发电机架构、更轻量化的叶片、更高精度的风力资源预测技术;开发更加灵敏的地震感应、更加先进的地热资源识别、勘探和钻井技术;开发先进的水资源识别和流体动力学仿真技术,以及流体动能的高效收集和转换技术;开发太阳能资源的高精度识别和预测仿真技术,更高效率的太阳能发电技术;开发先进的太阳能热转化/太阳能催化转化技术;开发先进电力电子器件(如半导体、电容器、电感器等),来提升可再生能源发电效率。 6、生物能源 开发提高生物质产量和降低水资源消耗的培育技术;开发先进的催化剂提升生物质到燃料的转化效率;开发先进的生物质热解技术;更加高效的低成本生物质原料收集和处理技术;开发先进的生物基化学品生产、微生物燃料电池、微生物碳捕集技术。 7、其他能源技术 开发水资源的高效回收、处理和再利用技术;开发先进的热能存储技术;针对制造业开发先进的节能技术;针对家用电器和家用电子设备开发先进的节能技术;针对大型计算机、数据中心,开发节能技术;针对制造业开发先进节能减排技术;开发先进的废热回收利用技术;开发耐极端高温环境的材料应用于发电设施;开发新型的高性能半导体材料;针对便携式电子器件和设备开发相关的电源技术(如便携式燃料电池、储能电池等)。 查看详细>>

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10 美国能源部核能办公室提出2030年战略愿景 2021-07-06

2021年1月8日,美国能源部(DOE)核能办公室发布《战略愿景》,旨在推进先进核能科技发展以促进核能产业壮大,满足美国能源、环境和经济需求。该《战略愿景》提出了到2030年的五大愿景目标以应对美国核能领域面临的挑战,并针对各愿景提出了支撑目标和阶段性绩效指标,关键要点如下: 一、愿景及使命 愿景是:实现美国核能产业蓬勃发展,促进清洁能源发展和经济增长。使命为:推进先进核能科学技术发展,满足美国能源、环境和经济需求。 二、战略愿景五大目标 1、确保美国现有核反应堆的持续运行 (1)支撑目标:①开发降低运行成本的技术;②拓展发电以外的市场;③为现有装置的继续运行提供科学依据。 (2)阶段性绩效指标:①到2022年,示范一个可扩展的核能制氢试点电厂;②到2025年,开始用事故耐受型燃料取代美国商业反应堆的现有燃料;③到2026年,完成工程设计和许可,以在运行核电站中成功部署反应堆数字安全系统;④到2030年,实现事故耐受型燃料的广泛应用。 2、实现先进反应堆的部署 (1)支撑目标:①减少部署先进核能技术的风险和时间;②开发扩展核能市场的反应堆技术;③支持多样化设计以提高资源利用率。 (2)阶段性绩效指标:①到2024年,示范并测试一个通过先进制造技术制造的微型反应堆堆芯;②到2025年,实现商业微型反应堆的示范;③到2027年,实现核能-可再生能源多能融合系统的示范运行;④到2028年,通过与工业界的成本分担伙伴关系计划实现两种先进反应堆设计的示范运行;⑤到2029年,投运第一座商用小型模块化反应堆;⑥到2035年,通过与工业界的合作伙伴关系计划再示范至少两个新的先进反应堆设计。 3、开发先进核燃料循环 (1)支撑目标:①解决国内核燃料供应链的缺口;②弥补国内先进反应堆核燃料循环的差距;③评估建立核废料综合管理系统的方案。 (2)阶段性绩效指标:①到2021年,开始建立铀储备的采购流程;②到2022年,实现国产高含量低浓缩铀(HALEU)燃料技术的示范;③到2023年,通过非国防原料提供多达5吨HALEU燃料;④到2030年,评估先进反应堆的燃料循环。 4、保持美国核能技术的领导地位 (1)支撑目标:①扩大美国核能产业在全球市场的机遇;②保持世界一流的研发能力;③培养高水平科学家构建未来核能研发力量。 (2)绩效指标:①到2021年,资助多达50个大学研发项目以及500万美元的学生奖学金和助学金;②到2021年,重启大学使用的铀氢锆(TRIGA)研究堆;③到2021年,与5个有意开展核能计划的国家建立正式合作;④到2021年,建立一种全面方法协助各国制定核能计划;⑤到2022年,增强美国在促进和平利用核能多边组织中的领导力和参与度;⑥到2026年,建造多功能试验反应堆;⑦到2026年,完成样品制备实验室;⑧到2030年,与美国国家航空航天局(NASA)合作示范用于外星球地面供电和深空探索推进动力的核裂变系统。 5、建立高效组织 (1)支撑目标:①支持并培育核能办公室高素质、多元化的人员队伍;②实现计划、项目、研发投资和合同的高效管理;③定期与利益相关方沟通。 (2)阶段性绩效指标:①到2021年,为核能办公室的每一个计划办公室制定一个多年期计划方案;②到2021年,在预算范围内按时达到里程碑目标的95%;③到2021年,通过招聘补充关键人员缺口;④到2022年,更新核能办公室战略愿景,修订目标和绩效指标;⑤到2022年,将部落地区核能工作组(NETWG)成员从11个增加至13个。 查看详细>>

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