随着美国全国各地的社区投资于可再生能源技术，必须优化储能系统以满足对发电、脱碳、电网弹性和能源效率的需求。美国国家可再生能源实验室 (NREL) 专注于开发和加速整体未来能源系统的实施，该系统采用以目的为导向的互联技术，提高灵活性和平衡性，以最大限度地提高可再生能源的生产、储存和转换。在过去的一年里，美国国家可再生能源实验室 (NREL)的研究人员在电化学、分子、热和机械储能系统的技术进步方面开创了创新、跨学科和集成的研究和开发。

由于美国国家可再生能源实验室 (NREL)开创性的储能研究，R&D World 杂志将 Wave Energy Converter Simulator (WEC-Sim) 评为过去一年最具创新性的 100 项技术之一，并获得了 R&D 100 奖。WEC-Sim 是第一个允许波浪能开发人员模拟 WEC 动力学和性能的开源代码，显着降低了 WEC 在现实海洋环境中的表现的不确定性，在这个关键且不断增长的环境中降低了成本并缩短了研发周期场地。

1、研究揭示了集成储能的机会

新的美国国家可再生能源实验室 (NREL)报告，详细介绍了美国地热发电和供热的现状和广阔的未来潜力。NREL 开发的《 2021 年美国地热发电和区域供热市场报告》展示了美国地热能使用的现状，并确定了可再生、脱碳能源系统的地热机会。地热区域供热的创新方法包括整合热泵技术和热能储存，以及能源区域的实施和优化。这份报告对政策制定者、监管机构、开发商、研究人员、工程师、金融家和其他决策者都很有价值。

2、NREL 选择模块化、经济高效、可随处构建的粒子热能存储技术

美国国家可再生能源实验室 (NREL)研究人员开发了一个原型，以测试一种改变游戏规则的新型热能存储技术，该技术使用廉价的硅砂作为存储介质。通过使用低成本热能存储和高效动力循环 (ENDURING) ，实现经济的长期电力存储，是一种可靠、经济高效且可扩展的解决方案，可以安装在任何地方。基线系统旨在经济地存储高达 26,000 兆瓦时的热能，为建筑和工业过程加热提供机会来替代煤炭或天然气。NREL 已与 Babcock & Wilcox 合作，后者拥有独家知识产权选择协议，以许可这种 ENDURING 热能存储技术。

3、深度脱碳电网中长期储能的新财务分析工具

NREL 的研究人员开发了一种严格的新存储财务分析情景工具 (StoreFAST) 模型，以在可再生能源渗透率为 85% 的未来电网框架内识别潜在的长期存储机会。StoreFAST 对储能系统和灵活的发电系统进行并排分析，以提供对能源平准化成本、财务绩效参数和时间序列图表的洞察，这对综合储能研究至关重要。最近的一篇 Joule 文章使用 StoreFAST 来确定具有地质存储和天然气的清洁氢系统，将碳捕获和封存作为长期能源存储的最低成本选择。

4、NREL 为绿色电网开发 FLASH 水电框架

新的溪流和水电关联分析框架 (FLASH) 工具提供了对可用水电数量和时间的洞察，从而改善了水电在电网运营模型中的表现。FLASH 将帮助用户更好地了解流域运营与水电可用性之间的联系，为可再生能源支持电网开辟新机遇。与风能或太阳能不同，今天不使用的水力发电可以储存起来供以后使用，并且具有额外的优势，即不必将其转换为另一种形式的能源。这使得水电成为帮助电网适应可变可再生能源的理想选择。

5、NREL 通过基于物理的机器学习在电池研究方面取得进展，加速了电池性能、寿命和安全性的表征

NREL 的储能科学家正在转向 尖端的机器学习技术， 以加强他们对先进电池材料、化学和电池设计的理解。这些复杂的计算机算法通过提供对数据集中潜在模式的洞察，有助于加速电池性能、寿命和安全性的表征。研究人员正在使用机器学习和人工智能来评估能源存储应用的制造质量、寿命和性能、材料研究和安全协议。

存储未来研究考虑了一系列存储技术何时何地具有成本竞争力，具体取决于它们的运行方式以及它们为电网提供的服务。

6、到 2050 年，美国电网规模的存储容量可能增长五倍

NREL 的 Storage Futures Study 正在进行的研究，分析了储能在 2050 年之前在维持弹性、灵活的电网方面的潜在基础作用。NREL 研究人员正在跨技术合作，以考虑特定存储方法的作用。美国电力部门昼夜存储的经济潜力，描述了到 2050 年美国电力系统中公用事业规模昼夜存储（长达 12 小时）的巨大市场潜力。研究团队Will Frazier、Wesley Cole、Paul Denholm、Scott Machen、Nathaniel Gates 和 Nate Blair，发现了存储为电网增加了最大的价值，当电力系统允许存储同时提供多种电网服务并且太阳能光伏渗透率更高时，部署会增加。