DOE資助上億美元推進(jìn)太陽能發(fā)電技術(shù)研發(fā)和部署

:DOE日前宣布資助1.28億美元用于支持太陽能發(fā)電技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目，以進(jìn)一步推進(jìn)太陽能發(fā)電、并網(wǎng)集成和相關(guān)制造技術(shù)研發(fā)突破，提升效率減少安裝成本和發(fā)電成本，提升太陽能電力經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)改善集成太陽能電力電網(wǎng)的穩(wěn)定性和彈性，進(jìn)而擴(kuò)大太陽能電力在全美的部署規(guī)模。本次資助重點(diǎn)聚焦五大主題，包括：（1）光伏發(fā)電技術(shù)；（2）聚光太陽能熱發(fā)電技術(shù)；（3）系統(tǒng)軟成本削減；（4）太陽能制造業(yè)創(chuàng)新；（5）先進(jìn)的太陽能并網(wǎng)集成技術(shù)。具體內(nèi)容如下：

（來源：微信公眾號(hào)“先進(jìn)能源科技戰(zhàn)略情報(bào)研究中心”ID：CASEnergy）

1、光伏發(fā)電技術(shù)研發(fā)（21個(gè)項(xiàng)目，總額2360萬美元）

•光伏聯(lián)合研發(fā)項(xiàng)目：研發(fā)并驗(yàn)證使用低溫和超聲波加工III-V族化合物晶圓工藝的可行性，以代替金屬切割減少材料浪費(fèi)、降低制備成本并提高晶圓基板的使用壽命；利用先進(jìn)電池模塊原型制造設(shè)施，來提高發(fā)射極和背面鈍化電池（PERC）制造工藝水平，降低生產(chǎn)成本；針對(duì)背接觸的CdTe太陽電池開發(fā)高性能背接觸材料和工藝，以在減少功率損失前提下將該電池效率提升到25%水平；利用機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)等數(shù)字技術(shù)開發(fā)光伏電站的故障自動(dòng)監(jiān)測(cè)和診斷系統(tǒng)，以減少意外事故發(fā)生頻率，同時(shí)減少人工成本進(jìn)而降低發(fā)電成本；開發(fā)低成本、高效規(guī)模化生產(chǎn)穩(wěn)定鈣鈦礦太陽電池的沉積技術(shù)；開發(fā)高效、低成本、穩(wěn)定的雙面鈣鈦礦太陽電池卷對(duì)卷生產(chǎn)工藝；開發(fā)新型的封裝密封劑，能夠有效吸收鈣鈦礦中泄漏出的鉛元素；對(duì)暴露在高溫、強(qiáng)光和其他潛在損害因素的環(huán)境下鈣鈦礦太陽電池進(jìn)行電池結(jié)構(gòu)的原位表征，研究其降解衰退機(jī)制；開發(fā)浮法硅晶片的制作工藝替代傳統(tǒng)的線鋸切割工藝，減少制備過程的材料浪費(fèi)。

•小型創(chuàng)新項(xiàng)目：開發(fā)新型的超聲波表征手段用于表征太陽電池封裝模塊中的EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）交聯(lián)度，來減少層壓缺陷產(chǎn)生；開發(fā)新型低成本長壽命（25年）的空穴材料，以將鈣鈦礦太陽電池效率提升到超過30%水平；探索PERC結(jié)構(gòu)P型硅基電池光、高溫誘導(dǎo)的性能衰退機(jī)理；開發(fā)橫截面原位表征工具來觀測(cè)光伏器件中載流子的遷移情況，探明載流子的動(dòng)力學(xué)機(jī)理；利用機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)來收集和分析光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)，指導(dǎo)優(yōu)化光伏電站設(shè)計(jì)，并對(duì)新電站進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估，減少電站成本；搭建一個(gè)利用太陽能作為供能系統(tǒng)的兔子飼養(yǎng)房，評(píng)估其技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的可行性；通過模擬和實(shí)驗(yàn)探索異質(zhì)結(jié)硅基電池和PERC硅基電池的性能衰退機(jī)制；利用納米粒子電噴霧激光沉積技術(shù)（NELD）制備PERC電池的銀接觸點(diǎn)，以提升電池性能；III-V族太陽電池襯底的回收再利用技術(shù)研發(fā)，降低制造成本；開發(fā)高性能的發(fā)射極和背面鈍化CdTe電池，并研究其局域的載流子動(dòng)力學(xué)行為；開發(fā)新型、低成本、環(huán)保型的天然石英石轉(zhuǎn)變高純硅的生產(chǎn)技術(shù)。

2、聚光太陽能發(fā)電技術(shù)研發(fā)（13個(gè)項(xiàng)目，總額3000萬美元）

•熱能存儲(chǔ)技術(shù)；研發(fā)高效經(jīng)濟(jì)的長時(shí)（周或者季節(jié)性）儲(chǔ)能系統(tǒng)與聚光太陽能熱發(fā)電（CSP）結(jié)合，實(shí)現(xiàn)能量的全年度合理分配；開展高溫太陽能熱化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)研究，以提高太陽能熱發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益；開發(fā)一種新的復(fù)合陶瓷熱能存儲(chǔ)材料替代金屬材料以提高存儲(chǔ)罐的隔熱性和機(jī)械強(qiáng)度；驗(yàn)證使用存儲(chǔ)液化石油氣的大型儲(chǔ)罐來收集并存儲(chǔ)太陽能產(chǎn)生的熱蒸汽技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性。

•材料和制造研究：用于集中式CSP發(fā)電廠的超臨界CO2循環(huán)系統(tǒng)換熱器中鎳合金的蠕變和疲勞特性研究；開發(fā)新型的壓縮機(jī)用于超臨界CO2動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)，集成到CSP電站改善發(fā)電性能；開發(fā)利用金屬粉末壓制方法制備超臨界CO2動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)組件的工藝，以降低制造成本；碳化硅接收器替代金屬合金用于CSP電廠存儲(chǔ)高溫熔融氯化物鹽，增加接收器耐熱性和耐腐蝕性，延長壽命；研究第三代CSP發(fā)電系統(tǒng)中各組件、焊接件的熱機(jī)械行為，探索優(yōu)化工藝延長組件壽命；針對(duì)以超臨界CO2作為工質(zhì)的CSP電站開發(fā)新型的自潤滑、高效碳納米管陣列刷式密封，提升渦輪機(jī)效率同時(shí)減少成本；開發(fā)耐氧化、熱機(jī)械性能優(yōu)異（能夠承受超臨界CO2、熔融鹽腐蝕和800℃高溫）的陶瓷復(fù)合換熱器；開發(fā)一款耐高溫、抗凍的熔融鹽閥，可減輕CSP高溫工作環(huán)境下的泄漏和凍結(jié)，減少因凍結(jié)和停機(jī)而造成的運(yùn)行和管理負(fù)擔(dān)；開發(fā)基于偏振技術(shù)的成像系統(tǒng)，提高光線測(cè)量的靈敏度，用于評(píng)估CSP集熱器系統(tǒng)的性能。

3、系統(tǒng)軟成本削減（19個(gè)項(xiàng)目，總額1760萬美元）

•構(gòu)建合作伙伴解決監(jiān)管問題：成立區(qū)域太陽能項(xiàng)目管理協(xié)會(huì)，召集公共部門和私營部門的利益相關(guān)方，為地方政府、特區(qū)和其他有權(quán)安裝大型太陽能項(xiàng)目的當(dāng)局確定最佳實(shí)踐，將開發(fā)相關(guān)工具包用于太陽能項(xiàng)目的審批、許可和法規(guī)流程制定；組建可再生能源協(xié)會(huì)，匯聚智慧達(dá)成共識(shí)，提出太陽能和“太陽能+儲(chǔ)能”項(xiàng)目許可審批流程和監(jiān)管框架相關(guān)建議；開發(fā)一個(gè)在線網(wǎng)絡(luò)安全工具包，以幫助太陽能行業(yè)的決策者、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、公用事業(yè)單位以及州和地方政府在其轄區(qū)內(nèi)制定有關(guān)太陽能基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)安全政策；將與美洲原住民部落合作制定相關(guān)監(jiān)管方案，解決部落部署光伏發(fā)電和“太陽能+儲(chǔ)能”系統(tǒng)的障礙；通過確定太陽能設(shè)施共同受益權(quán)人，共同開展太陽能系統(tǒng)安裝地點(diǎn)的雨水滲透和徑流現(xiàn)場(chǎng)研究；開發(fā)一種用于繪制二次低壓的電路新方法，加速公用事業(yè)單位批準(zhǔn)太陽能連接到電網(wǎng)的互連過程；培訓(xùn)城鎮(zhèn)居民有效參與太陽能電力批發(fā)市場(chǎng)和公用事業(yè)規(guī)劃過程，幫助城鎮(zhèn)評(píng)估太陽能發(fā)展?jié)摿Α?/p>

•通過數(shù)據(jù)采集和分析評(píng)估太陽能基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)禽類生活環(huán)境影響：開發(fā)深度學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)視覺框架以監(jiān)視禽類與太陽能基礎(chǔ)設(shè)施的交互作用，通過收集和分析數(shù)據(jù)有效減少太陽能設(shè)施對(duì)禽類生活環(huán)境影響；使用兩種互補(bǔ)的遙感技術(shù)（無人機(jī)和3D成像）開發(fā)用于機(jī)器學(xué)習(xí)模型來監(jiān)控生活在太陽能設(shè)施附近的鳥類；建立一個(gè)框架用以指導(dǎo)鳥類“羽毛斑”基因表征，并了解太陽能設(shè)施對(duì)候鳥種群的影響。

•太陽能融資方法創(chuàng)新：針對(duì)低收入社區(qū)，研究和開發(fā)全新的太陽能產(chǎn)業(yè)融資模式和所有權(quán)結(jié)構(gòu)，以拓寬融資渠道，推動(dòng)太陽能產(chǎn)業(yè)在低收入社區(qū)的發(fā)展；利用聯(lián)邦低收入家庭能源援助計(jì)劃（LIHEAP）、州和地方激勵(lì)措施以及其他資金來源促進(jìn)中低收入社區(qū)太陽能設(shè)施部署；為公用事業(yè)單位、太陽能開發(fā)商以及社區(qū)和地區(qū)金融機(jī)構(gòu)提供一系列太陽能發(fā)展的成功案例和最佳實(shí)踐，以提升中低收入社區(qū)使用太陽能的經(jīng)濟(jì)承受能力；設(shè)計(jì)和實(shí)施靈活的金融信貸協(xié)議，以增加中低收入社區(qū)的選擇和提高太陽能經(jīng)濟(jì)承受能力，解決太陽能部署障礙；與社區(qū)金融機(jī)構(gòu)合作，創(chuàng)建培訓(xùn)計(jì)劃和共享資本平臺(tái)，從而擴(kuò)大信用合作社、社區(qū)銀行和社區(qū)發(fā)展金融機(jī)構(gòu)在低收入社區(qū)中太陽能融資的參與度。

•太陽能軟件開發(fā)：開發(fā)簡(jiǎn)化的太陽能電力上網(wǎng)評(píng)估軟件，以幫助農(nóng)村社區(qū)和小型公用事業(yè)單位更加輕松快捷地部署太陽能電力系統(tǒng)；開放一個(gè)小型、經(jīng)濟(jì)的光伏系統(tǒng)模擬和分析平臺(tái)，以從數(shù)據(jù)系統(tǒng)獲取真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬計(jì)算，獲得最佳運(yùn)行模式，提升發(fā)電效率，降低太陽能光伏服務(wù)商運(yùn)維成本；開展太陽能電力高比例并網(wǎng)電網(wǎng)的長期模擬仿真。

4、太陽能制造業(yè)（7個(gè)項(xiàng)目，總額680萬美元）

開發(fā)并測(cè)試模塊化的單源氣相沉積（SSVD）電池制造平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)下一代薄膜太陽電池（鈣鈦礦太陽電池）高通量低成本規(guī)模化制造；開發(fā)一種機(jī)械破碎碳化硅晶圓制造技術(shù)，減少制造過程的材料浪費(fèi)，提高產(chǎn)率降低成本；開發(fā)一種具有成本效益的金屬漿料，以增強(qiáng)太陽電池中的金屬連接，提高其抗斷裂性，并最大程度地減少由降解和封裝處理引起的裂紋，延長電池壽命；開發(fā)用于高效制造透明導(dǎo)電薄膜的單束離子源沉積技術(shù)，降低導(dǎo)電薄膜制造成本；先進(jìn)的分布式電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，減少分布式太陽能系統(tǒng)的安裝和材料成本；新型的太陽能玻璃的減反射和防污涂層技術(shù)；發(fā)展光伏電站現(xiàn)場(chǎng)安裝工廠，以縮減時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本。

5、先進(jìn)并網(wǎng)集成技術(shù)（15個(gè)項(xiàng)目，總額5000萬美元）

•配電網(wǎng)自適應(yīng)保護(hù)：開發(fā)和測(cè)試穩(wěn)定可靠的太陽能光伏設(shè)施模型，以使電力系統(tǒng)工程師能夠計(jì)劃、操作和保護(hù)輸配電系統(tǒng)；開發(fā)一個(gè)匹配太陽能光伏系統(tǒng)的自適應(yīng)配電保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用動(dòng)態(tài)模型來確定電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)是否健康；開發(fā)大型光伏系統(tǒng)高級(jí)模型套件，用以捕獲不同條件下系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)信息，以減少瞬時(shí)停電，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；高比例太陽能并網(wǎng)電網(wǎng)的自適應(yīng)保護(hù)和控制系統(tǒng)，提高保護(hù)系統(tǒng)的選擇性和靈敏度；開發(fā)具有高級(jí)量測(cè)體系（AMI）數(shù)據(jù)集成功能的分布式能源的風(fēng)險(xiǎn)信息分層控制系統(tǒng)，以提高太陽能占比的電網(wǎng)系統(tǒng)可靠性；通過儲(chǔ)能技術(shù)、人工智能和區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)富余太陽能的優(yōu)化利用。

•先進(jìn)光伏控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)：開發(fā)基于逆變器的電網(wǎng)建模和自動(dòng)化分析工具系統(tǒng)，研究太陽能并網(wǎng)對(duì)大電網(wǎng)穩(wěn)定性影響；開發(fā)和部署適用于分布式能源系統(tǒng)的安全通信技術(shù)，提高分布式能源網(wǎng)絡(luò)安全性；研究和驗(yàn)證100%可再生能源的微電網(wǎng)技術(shù)，能夠在變化的條件下保持電壓和頻率穩(wěn)定來改善電網(wǎng)的穩(wěn)定性和彈性；開發(fā)一種不依賴通信網(wǎng)絡(luò)的防黑客逆變器，即使出現(xiàn)電網(wǎng)故障也可以避免連鎖停電，并且無需借助傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)的幫助即可啟動(dòng)電網(wǎng)；開發(fā)并示范一種具有網(wǎng)絡(luò)彈性的光伏配電系統(tǒng)的主動(dòng)防御機(jī)制，防范網(wǎng)絡(luò)攻擊，解決光伏系統(tǒng)的逆變器和系統(tǒng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)安全問題。

原標(biāo)題:DOE資助上億美元推進(jìn)太陽能發(fā)電技術(shù)研發(fā)和部署