【产业情报】DOE投资4700万美元支持转型能源技术项目的商业扩展

2021年1月12日，美国能源部（DOE）宣布为7个项目提供额外的4700万美元资金，作为能源高级研究项目局（ARPA-E）潜力领先的能源技术播种关键进展（SCALEUP）计划的一部分。这些选择使SCALEUP计划的总资金超过了7000万美元，而先前宣布的SCALEUP“快速通道”选择为2400万美元。这些新的SCALEUP团队正在获得资金，以支持高风险和可能具有破坏性的新型电动汽车电池的扩展、数据中心效率、电网现代化、减排和存储技术。

“ARPA-E的SCALEUP计划以该机构的研发使命为基础，以帮助将转换能源技术走出实验室并推向市场，”ARPA-E主任莱纳·格纳托斯基（Lane Genatowski）说。“这些选择直接解决了很多早期能源概念在规模扩展方面所面临的挑战，并将帮助获奖者弥合可怕的‘死亡谷’，并继续其商业化道路。”

SCALEUP是首创，旨在支持在整个能源应用范围内扩展高风险和潜在破坏性的新技术。该计划的目标是将以前资助的ARPA-E技术在实验室和实验室规模上实现的性能转化为商业可行性，以支持需要扩大规模或试点项目以实现进入市场的有前途的能源技术最终导致实现商业影响。SCALEUP获奖者的独特之处在于，他们将专注于进一步开发现有技术，这些技术已经解决了概念验证方面的研发挑战，可以通过扩展建立对现实的影响。

ARPA-E开发了SCALEUP计划，以满足已确定的需要，以帮助成功的ARPA-E资助的技术展示市场路径，并为私营部门的投资做好准备。这些新选定的SCALEUP团队将添加到2020年9月宣布的先前选定的“快速通道”团队中，这些团队由于COVID-19导致投资者和研发融资社区的中断而获得了早期资助。

SCALEUP团队的代表性项目选择如下。

在过去的10年里，锂离子（Li-ion）储能系统的成本下降，而能量密度稳步提高。然而，就在新的电气化运输应用出现之际，当前一代锂离子电池正接近性能和成本的平稳期。24M技术团队将开发并扩大电池规模，包括锂电极子组件和半固态阴极，可提供用于电动航空的较低成本储能（<70美元/kWh）、更高功率（>1.5kW/kg）和更高能量密度（450kWh/kg）。24M技术团队将开发和扩大一条商业化、模块化的大型试验生产线（1MWh/y），这为新锂离子基电池的GWh/y产能提供一条清晰的、可用于客户验证的路径。

坎布里齐电子公司（Cambridge Electronics Inc.）开发了一种破坏性的3D氮化镓（GaN）技术，其性能远远超过当今的平面GaN晶体管。其目标是围绕3DGaN技术创建一个生态系统，将其转移到US基8寸硅片制造厂，并与外延片供应商、铸造厂、半导体芯片和模块制造商合作开发产品。项目的成功将对提高能源效率、减少温室气体排放、为美国能效和绿色能源行业创造高科技就业机会产生广泛影响。

在先前的ARPA-E支持下，Sila开发了一种独特的替代硅（Si）为主的复合阳极粉末，可将汽车锂离子电池（LIB）的能量密度提高20%以上并实现快速充电。Sila已经建立了一条试生产线，在过去的2年里全天候运行，并且调试其第一家工厂（50MWh），将其硅阳极引入可穿戴和便携式电子设备以及电动汽车。作为SCALEUP的一部分，Sila致力于开发一系列技术，这些技术集中在先进的反应堆设计上，具有更高效的材料处理、在线诊断、改进的前体利用率和改进的材料处理。该拟建项目将显著（1）降低硅阳极成本；（2）提高效率，减少生产中的浪费；（3）降低工程和成本风险；（4）降低电动汽车电池成本，加快向清洁交通和可再生能源的转移。

开关电源公司正在为大型商业和工业用户以及电力公司引入下一代配电自动化技术，以经济高效的方式提高配电网的可靠性、弹性和分布式发电承载能力。开关电源公司的产品组合包括两个智能电网设备，主动管理中压系统上的真实和无功率流。下一步的关键是通过合作伙伴公用事业配电系统的结构化示范项目以及第三方绩效评估，以获得作为可行投资和经验证的公用事业技术的认可。SCALEUP将使交换源能够解决剩余的技术和问题，通过建立流程、基础设施和技术验证，将改变游戏规则的ARPA-E技术引入公用事业市场，从而带来商业采用风险。

LongPath技术公司为石油和天然气行业提出了最大的连续排放监测网络。该网络将能够实时定位美国西南部二叠纪盆地700平方英里的天然气排放量并确定其大小。项目目标包括扩大网络规模，覆盖850多个油气设施，降低系统成本，扩大传感器平台上的增值服务，并从数量上证明净收益持续受监控。潜在影响包括石油和天然气全流域生产排放量减少60-80%。

AutoGrid的FlexTM是一个能源灵活性管理和虚拟电厂软件平台，使公用事业和能源即服务提供商能够聚合和优化分布式能源资源。FlexTM允许其客户最大限度地实现价值流的货币化，例如使用时间套利（当电力成本较低时购买和储存能源，当成本较高时出售或使用储存的能源）、需求费用（高峰需求期间确定的费用）管理和电网服务。该项目建议通过实时协同优化存储资产的数量，将其扩展到100000个，并将其特性和功能用于电动汽车车队管理用例，从而显著提高FlexTM的能力。

离子材料将验证其聚合物电解质的三个关键要素，从而消除走向商业化道路上的关键技术、制造和市场风险：聚合物电解质材料和组件的高容量、商业质量可制造性；大容量锂离子电池的安全性；与商业规格一致的电池性能。该团队将推动离子材料的聚合物电解质粉末生产成本降低15%，并获得超高容量汽车锂离子电池（250安培小时）的第三方认证。该项目将证明离子材料聚合物电解质是一种安全、固态锂离子电池的低成本组件。