气候变化领域集成服务门户

2019年10月11日，美国能源部（DOE）宣布投资700万美元资助7个项目，用于在“Coal FIRST”计划^[1]下推进煤炭发电项目，旨在推动煤炭发电超越当今最先进的能力，并使燃煤发电厂更好地适应不断发展的电网。2019年10月22日，DOE宣布投资2800万美元资助13个项目，用于在全国范围内推动风能的发展。项目的主要信息如下：

1 煤炭发电项目

（1）针对300兆瓦（MW）零排放的Allam循环^[2]燃煤电厂开展预前端工程设计（FEED）研究。研究人员将整合煤气化技术和目前由NET Power公司示范的Allam 循环核心技术。

（2）为多联产平台开展预FEED研究，以推进Coal FIRST的目标。通过中等温度的鼓泡流化床和干燥过程为流化准备原煤，促进更广泛的可接受的煤原料（包括各种废煤流）用于流化床气化炉生产合成气，提高系统的整体适应性及操作灵活性。

（3）针对未来电厂概念开展预FEED研究，该概念将最先进的超临界250 MW燃煤电厂与80 MW天然气涡轮机和能源存储相结合。

（4）针对高效灵活的负载循环功能开展预FEED研究。项目支持采用加压流化床燃烧器和超临界蒸汽循环的新型燃煤发电循环的概念设计。

（5）针对利用先进技术的燃煤电厂开展预FEED研究，该电厂结合了3项创新技术：超临界二氧化碳功率循环，加压流化床燃烧和电热能存储。

（6）对具有过热温度/再热温度/过热温度出口压力的300兆瓦电煤粉电厂进行预FEED研究，该电厂具有高效灵活的低负荷运行能力。

（7）针对利用煤浆或微粉化的模块化电厂进行预FEED研究。该工厂将在再热布雷顿循环中将高效、灵活的往复式发动机与常规燃气轮机相结合，同时还包括蒸汽的底层循环以最大程度地提高热效率。

2 风能项目

（1）农村经济发展风能创新领域的4个项目获得总计600万美元的联邦资金，旨在通过开发将风能与其他分布式能源整合的技术，以及通过标准化解决方案简化分布式风能项目开发的方式，来支持农村电力公司。①博力风能公司（Bergey WindPower）将开发一种标准化的分布式风能/电池/发电机微电网系统，农村公用事业可以将其提供给农村家庭和企业，以提供弹性、节能和可靠的电力。②美国电力研究院（Electric Power Research Institute，EPRI）将开发新颖的建模、规划与操作方法，以部署和运营风能和电池存储技术，从而在保持农村电网可靠性的同时增加风能。③爱荷华州立大学（Iowa State University）将设计优化模型和控制算法，以帮助农村公用事业协调利用分布式风能与其他分布式能源。④国家乡村电力合作协会（National Rural Electric Cooperative Association）将提供技术援助，并开发标准化的风力工程解决方案、指标、案例研究、最佳实践和财务模型，以帮助农村合作社以经济有效的方式利用分布式风能。

（2）6个项目将获得总计700万美元的资金，利用现有的国家级测试设施进行测试，以支持创新的海上风能研发。其中2个项目涉及设施升级。①克莱姆森大学（Clemson University）将通过硬件在环（hardware-in-the-loop）功能来改善海上规模的风机机舱测试。②里海大学（Lehigh University）将升级其地基-基础（soil-foundation）相互作用实验室，结合计算机模拟与物理测试，以建模研究风、波浪、洋流和其他因素对海上风力涡轮机结构的影响。③马萨诸塞州清洁能源中心（Massachusetts Clean Energy Center）将升级其风力技术测试中心，以进行85~120 m长叶片的结构测试。④俄勒冈州立大学（Oregon State University）将使用数值模型来模拟风浪对波浪盆地中海上风力涡轮机的综合影响。⑤塔夫茨大学（Tufts University）将量化疲劳对各种船用混凝土混合物的刚度、强度和耐久性的影响，以促进开发具有成本效益的、有弹性的海上混凝土风电支撑结构。⑥马萨诸塞大学洛厄尔分校（University of Massachusetts–Lowell）将开发和验证一种新颖的自主方法，使用测得的声压来检测风力涡轮机叶片的退化和损坏。

（3）2个海上风能技术示范项目将获得总计1000万美元的资金，以开展更多的项目开发活动，从而展示创新技术或方法以降低海上风能风险和成本。①伊利湖能源开发公司（Lake Erie Energy Development Corporation）将使用最先进的传感技术来表征在其伊利湖项目所在地附近鸟类的活动。②缅因大学（University of Maine）将为10~12 MW的风力涡轮机开发另一种漂浮式结构设计，以代替目前计划在缅因州蒙赫甘岛（Monhegan Island）附近部署的2个6 MW涡轮机浮动海上风力发电示范项目。

（4）1个项目将获得500万美元的资金，用于验证制造创新并展示具有成本效益的高塔技术，该技术可以克服目前阻碍美国高塔安装的运输限制。Keystone Tower Systems公司将演示160 m风轮机塔筒的现场螺旋焊接，以及使用塔吊式自动提升起重机安装上塔组件。

[1] DOE于2018年11月公布了“Coal FIRST”计划，目的是开发灵活（Flexible）、创新（Innovative）、弹性（Resilient）、小型（Small）、变革（Transformative）的适用于未来能源系统的先进燃煤电厂。

[2] Allam循环是一种耗氧的高压同流换热方法，它用超临界二氧化碳流体驱动汽轮机，将碳捕集过程融合到能源产生的核心过程中，而不是像传统方法一样在燃烧后收集。与传统的化石发电相比，Allam循环有潜力以更低的成本发电，二氧化碳捕获量超过97%。