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根据上周发表在《焦耳》杂志上的一篇论文，未来新型的混合能源系统可能会导致清洁能源生产的范式转变。
来自美国能源部(DOE)的三个应用能源实验室爱达荷州国家实验室(INL)、国家可再生能源实验室(NREL)和国家能源技术实验室(NETL)的研究人员共同撰写了这篇论文，描述了这种综合能源系统。
他们的工作概述了新的概念，同时利用不同的能源发电机，包括可再生能源，核能和化石碳捕获，提供电力，热量，流动性和其他能源服务。核能、可再生能源和化石能源实验室之间的历史性合作旨在从客观、整体的角度应对国家的重大挑战。
“综合能源系统的设计是一个重大的挑战和机遇，”INL主任马克·彼得斯博士说。三个应用型国家实验室的合作，以及在其测试设施中设置和运行真实世界的实验，是一项透明和客观的全面和集中的努力。这项工作将有助于实现未来先进的能源系统，这将有助于我国扩大负担得起的能源选择，并为大规模的脱碳努力作出重大贡献。
为新能源产品和新产品的优化提供了一个新的基于产品和服务的建模和优化的新产品和服务的框架。
简而言之，它勾勒出了一条可行的混合能源系统发展道路。这种系统能够利用多种能源，使每种能源的价值最大化。他们通过创造更高价值的产品，向工业提供低排放的能源，以及更好地协调需求和能源生产来实现这一目标。
“通过合作，国家应用能源实验室的研究人员已经确定了不同发电源之间的关键协同作用，这对转变我们的能源经济至关重要。我们期待着通过合作，推进这些创造性的解决方案，”NREL主任Martin Keller博士说。
本文描述了这些系统的多输入、多输出特性的一个例子：一个假设的、紧密耦合的工业能源园区，利用高度灵活的先进核反应堆、小型化石发电机和可再生能源技术，通过电解生产电能和氢气。
“在这种情况下，根据市场定价，电力和/或热量可以出售到电网中，就地使用或储存起来供以后分配和使用，”NETL战略系统分析与工程高级研究员、文章合著者大卫·C·米勒(David C.Miller)博士说此外，输出流还可用于生产氢气或其他有价值的化学品和产品。”
这种灵活性可以为更大的净零排放能源系统提供充足的清洁能源供应。这样的系统可以支持工业和运输等较难脱碳的经济部门。
“考虑到各种能源技术之间的互补属性，为满足多种能源服务和最大化经济价值的资产使用优化提供了新的机会，”NREL执行董事、战略公私伙伴关系和该研究报告的主要作者Douglas Arent博士说。
本文的基础工作始于2018年，当时NETL、NREL和INL主办了第一次tri-lab研讨会，以响应美国能源部副部长马克?梅内泽斯(Mark Menezes)的呼吁，要求能源部应用能源实验室开展更协调的工作。基于合作期间获得的知识，2019年4月举行了一次重点研讨会，主题是当前和未来能源系统的建模与分析。第三次tri-lab研讨会于2019年7月31日至8月1日举行，重点是解决与设计、开发和部署新的和先进的材料和部件相关的科学和技术挑战，这些材料和部件将使集成的混合能源系统成为可能。
“国家能源技术实验室很自豪能与INL和NREL合作开展这项基础性工作，”NETL主任Brian J.Anderson博士说这三个实验室的免费专业知识正在为如何设计和优化未来的综合能源系统带来革命性的想法。”
正如迄今为止的NETL-NREL-INL研究所表明的，混合能源系统的设计将需要来自能源研究领域的专家的投入。为此，三个应用国家实验室的工作，包括tri-lab研讨会和最近的焦耳文章，代表着朝着实现未来先进能源系统迈出了重要的一步。
“国家实验室提供了多样的专业知识，这将使我们能够实现有效的跨部门合作，这是解决我们这个时代真正的能源和环境重大挑战所必需的，”综合能源系统国际实验室(INL)负责人、文件合著者Shannon Bragg Sitton博士说。
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