2020年初，美國能源部部長Dan Brouillette宣布將啟動一項名為“儲能重大挑戰(zhàn)”計劃，旨在加快下一代儲能技術的開發(fā)、商業(yè)化和利用，并保持美國在全球儲能領域的領導地位。據(jù)報道這項計劃建立在美國總統(tǒng)特朗普在2020財政年度預算要求中宣布的1.58億美元的高級儲能倡議基礎之上。據(jù)了解，美國能源部這些年一直在不遺余力的推廣儲能技術開發(fā)以及儲能的應用。

成立獨立部門

2016年美國能源部的《正在發(fā)生革命》提出，燃料動力電池、電網(wǎng)端儲能電池、能源管理系統(tǒng)正在成為革命性改變的新興技術。而事實上，美國能源部的技術路線和發(fā)展目標一直是我國科技部和工信部制訂新能源汽車方面科研和產(chǎn)業(yè)化政策的基本參考依據(jù)。

美國發(fā)展儲能較早，目前擁有全球近半的示范項目，并且出現(xiàn)了若干實現(xiàn)商業(yè)化應用的儲能項目。美國能源部還專門建立了全球儲能數(shù)據(jù)庫，用于對全球儲能項目進行追蹤，同時設立了多個部門來促進并規(guī)范儲能的發(fā)展。

美國能源部旗下有高級能源研究計劃署(ARPA-E)、能源前沿研究中心(Energy Frontier Research Center)，支持開展多種儲能技術研究。美國能源部專門成立了新一代電池的研發(fā)組織“儲能聯(lián)合研究中心(JCESR)”。

還有美國能源部的勞倫斯伯克利國家實驗室，鼓勵在固態(tài)電池領域的創(chuàng)業(yè)項目，Seeo就是勞倫斯伯克利國家實驗室唯一授權擁有核心專利的電池公司。

對儲能技術的資金支持

美國聯(lián)邦和各州政府正在鼓勵儲能部署的發(fā)展。聯(lián)邦層面的儲能部署已經(jīng)從美國能源部供應的有針對性的貸款和激勵計劃，以及美國聯(lián)邦能源管理委員會(FERC)努力清除批發(fā)市場參與的途徑中受益。美國能源部的研究著重于電池材料革新、電芯電化學優(yōu)化、增強可持續(xù)性和降低成本。

美國能源部自2008年開始支持鈉鎳電池平面化技術研發(fā)，規(guī)劃到2016年實現(xiàn)商業(yè)化，以替代現(xiàn)有鉛酸、鋰離子、鎳氫等化學電池；重要應用于電力儲能。

美國能源部能源效率與可再生能源辦公室（EERE）于2013年公布《電動汽車普及大挑戰(zhàn)藍圖》（EV EveryWhere Grand Challenge Blueprint），提出2022年電動汽車發(fā)展目標，力圖使美國成為世界上第一個能夠生產(chǎn)每戶家庭都能負擔得起的電動汽車的國家。

該藍圖提出的技術目標包括：電池方面，2022年成本要求降低到125美元/kWh，能量密度要求達到250Wh/kg，體積能量密度要求達到400Wh/L，功率密度要求達到2000W/kg。輕量化方面，通過輕量化技術使汽車重量降低30%。電驅系統(tǒng)方面，2022年成本要求降低到8美元/kW，功率重量密度要求達到1.4kW/kg，功率體積密度要求達到4kW/kg，能量轉換效率要求達到94%。

2016年七月，當時的奧巴馬政府宣布發(fā)起了Battery500計劃，用五年、投資額5000萬美元，打造能量密度500wh/kg，循環(huán)壽命1000次的電芯。這一電池的技術路線是高比能鋰離子正極（鎳鈷錳）和鋰金屬負極。2017年這一項目已經(jīng)實現(xiàn)了309wh/kg，但循環(huán)次數(shù)只有275次；2018年，已經(jīng)實現(xiàn)350wh/kg，循環(huán)次數(shù)150次。

韓國LG化學為例，在美國能源部支持下，進行了電動汽車用高能量電池和模組的開發(fā)，該電池以富錳NCM做正極材料，Si基材料做負極。該項目中通過大面積ALD包覆來提高富錳正極材料的循環(huán)壽命，并開發(fā)高填料密度電極來提高能量密度，以實現(xiàn)可用能量密度640Wh/L, 循環(huán)壽命1000次，電芯成本$100/kWh的技術目標。項目于2018年一月結束。

2018年報道，美國能源部打算到2021年花費5000萬美元創(chuàng)建一個高達500瓦時/千克能量密度的電池。

目前美國能源部將重心轉移至電網(wǎng)改造和能源存儲，整個汽車技術部門的預算投入較大減少，其中電池和電氣預算3940萬美元，較2019年降低1.24億美元。其中減少了創(chuàng)新型電池的性能測試、先進電池材料和電化學優(yōu)化研究兩個項目的資金，取消了電池安全性和熱性測試的項目資金。此外，還將電池正極研究小組數(shù)量縮減為一組。

美國能源部2018年五月宣布，決定啟動持續(xù)新增電儲能Duration Addition to Electricity Storage (DAYS)項目，供應3000萬美元來資助能夠儲存并供應長時間的儲能系統(tǒng)，以便在電網(wǎng)規(guī)模上實現(xiàn)供應長時間儲能可靠的電力。

美國能源部高級能源研究計劃署(ARPA-E)為電網(wǎng)規(guī)?？蓴U展間歇可調度式儲能(GRIDS)設置了目標。其目標是開發(fā)能夠存儲可再生能源的儲能技術，可以在電網(wǎng)任何位置使用，投資成本低于每千瓦時100美元。

按照美國能源部的建議，可用于大規(guī)模儲能的電池需滿足以下幾個條件：在一小時內可充放的能量不低于20千瓦，至少能夠支持5千次充放電，且使用壽命不短于10年。從實用角度來說，滿足上述條件的電池的價格不應高于2000美元，也就是存儲每千瓦時能量的價格低于100美元。下表列出了電網(wǎng)規(guī)?？蓴U展間歇可調度式儲能(GRIDS)計劃中的公司及其項目描述。

2018年九月，美國能源部宣布為兩項獨立的計劃供應1.48億美元的資金，其中包括五年內為美國聯(lián)合儲能研究中心（JCESR）計劃（該中心負責電池新材料研發(fā)）供應1.2億美元的資金。這筆資金使美國聯(lián)合儲能研究中心（JCESR）能夠繼續(xù)研究能夠提高鋰離子電池能量密度的新材料，并為液流電池開發(fā)和研究供應資助。

2018年十二月，美國能源部先進能源研究計劃署（ARPA-E）宣布第四輪開放式招標計劃（OPEN 2018），即資助9800萬美元用于遴選的40項變革性能源技術開發(fā)項目，涵蓋了包括集中式發(fā)電、分布式發(fā)電、電網(wǎng)儲能、制造效率等在內的九大技術領域。

同時，美國能源部（DOE）宣布將在未來五年內為儲能聯(lián)合研究中心（JCESR）第二期投入1.2億美元，以推進電池科學和技術研究開發(fā)。未來五年，阿貢國家實驗室領導的JCESR將基于對材料原子和分子級別理論認知，采用“自下而上”模式開發(fā)用于不同電池的新型材料。其目標是設計和開發(fā)超出當前鋰離子電池容量的多價化學電池，并研究用于電網(wǎng)規(guī)模儲能的液流電池新概念。

此外，美國能源部還宣布，計劃投資2050萬美元用于回收鋰離子電池研究，其目標是將回收率提高到90%，而目前比率不到5%。美國能源部表示，其目標是開發(fā)能夠達到90%鋰離子電池回收率的先進技術，這表明市場驅動的解決方法優(yōu)于監(jiān)管解決方法。

2019年二月美國能源部宣布，將斥資1,500萬美元在芝加哥附近的阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory）展開三年的研發(fā)計劃。此研究案將結合阿貢、橡樹嶺國家實驗室、國家再生能源實驗室及數(shù)家大學之力，合作開發(fā)最新技術，冀望趕上我國在制造與回收鋰離子電池的實力。美國能源部推出了首個鋰離子電池回收中心，稱為ReCell中心，其目標是將電池成本降低至每千瓦時80美元（約480元人民幣）。

2019年二月二十八日報道，在新的鋰離子電池問世前、美國能源部還在研究一款用于汽車的先進鉛酸電池，其成本可能僅為35美元/kWh(0.235元/Wh)。而以往鉛酸電池價格較低，原因可能是來源于海外回收。除此之外美國能源部也在考量其他新的儲能技術，包括可與鋰離子電池競爭的液流電池，其電池組(不含電子連接件等)的價格為300美元/kWh(2.012元/Wh)。

美國政府在2020財年的擬議預算中，包括美國能源部電力辦公室與能源效率和可再生能源辦公室(EERE)供應的1.58億美元，這筆資金將用于促進儲能的研究和開發(fā)項目，這項被稱為“先進儲能計劃”的項目與一項耗資5900萬美元用于推進熱電廠的計劃一起得到提議。擬議的美國能源部預算還包括電網(wǎng)規(guī)模儲能系統(tǒng)，并將其作為實驗室和技術測試平臺的建議投資的一部分。其預算包括用于一個“新的電網(wǎng)儲能啟動計劃”的500萬美元，該計劃將為一個基于實驗室的電網(wǎng)規(guī)模電池儲能測試中心供應資金支持。

2019年八月，報道稱美國能源部宣布向通用汽車投入910萬美元，且其中200萬美元明確表示與固態(tài)電池的研發(fā)有關。具體而言，其中100萬美元將用于“對固態(tài)電池中的界面現(xiàn)象作基本的了解”，另外100萬美元則是研究“用硫化物玻璃電解質加熱全固態(tài)電池”。

2020年一月，美國能源部為儲能聯(lián)合研究中心第二期投入1.2億美元推進電池科學和技術研究開發(fā)，項目資金支持包括美國大型及零售側儲能系統(tǒng)補貼計劃。

2020年二月五日，美國能源部表示，在最新的1.255億美元太陽能技術研發(fā)資助中，總計3900萬美元的資金將用于建設和示范sCO2布雷頓循環(huán)技術項目。該系統(tǒng)必須實現(xiàn)550℃至630℃溫度下的熱能存儲。美國能源部的目標是到2030年帶有12個小時的（熱）儲能的CSP成本降低到50美元/兆瓦時。

近日，美國能源部宣布為25個州的55個先進制造業(yè)的研發(fā)項目供應約1.87億美元（約13億人民幣）的資助，其中約6687萬美元（約4.68億人民幣）用于11個電池儲能創(chuàng)新制造工藝項目開發(fā)，以支持美國在全球制造業(yè)的競爭力。

對儲能公司的支持

美國能源部ARPA-E項目啟動了名為IONICS的儲能計劃，為鋰金屬電極領域的早期研究供應補助，具體使用過ARPA-E補助金的單位包括24M、Ionic Materials、PolyPlus Battery Company、愛荷華州立大學等。

2009年八月，美國能源部支持美國BeaconPower公司建設了兩個20MW飛輪儲能電站。

2009年，Sion Power公司獲得美國能源部80萬美元的資金資助，以開發(fā)一種鋰硫電池用的新型電解質。2010年又獲得APPA-E 500萬美元資助以開發(fā)電動汽車用鋰硫電池。

2009年，EnerDel獲得美國能源部1.185億美元資助，重要用于擴大其在美國印第安納州的鋰離子電池年產(chǎn)量

磷酸鋰鐵電池公司A123剛開張時，總員工數(shù)只有5人，美國能源部供應了10萬美元科技項目經(jīng)費。

美國能源部2009年支持102萬美元研發(fā)高溫Sodium-Beta Batteries。該項目由EaglePicher公司與PNNL合作，修改了傳統(tǒng)的管狀鈉鎳電池結構，使用堆疊結構設計并提高電池性能，從而降低昂貴的管式結構制造成本。

2012年成立的一家基于普魯士藍電極和鈉離子電解質的新動力鋰電池技術開發(fā)商Natron Energy，得到了美國能源部高級研究計劃局 - 能源(ARPA-E)的支持。

美國能源部的主管科技研發(fā)業(yè)務的親兒子，ANL在過去若干年花了美國能源部數(shù)億美元的研發(fā)經(jīng)費用來研發(fā)鋰離子電池。

據(jù)2019年八月報道，F(xiàn)orm Energy，這家初創(chuàng)公司部分源自于麻省理工學院材料科學教授蔣業(yè)明的實驗室，在籌集了1100萬美元同時還獲得了美國能源部390萬美元的撥款。

已經(jīng)研發(fā)相關專利技術15年之久，XNRGI公司表示擁有大量與Powerchip電池技術直接相關的專利，還獲得了美國能源部的研究資助。

儲能安全領域

為解決安全問題，美國能源部于2014年公布儲能安全戰(zhàn)略規(guī)劃，并于2015年成立了儲能安全工作組，下設三個工作組，標準工作組便是其中之一，旨在推動和協(xié)調NFPA、UL、CSA、ICC、IEEE、DNV GL、FM Global等機構制修訂儲能安全相關的標準，并供應相關研究基礎數(shù)據(jù)。目前，面向儲能系統(tǒng)本體和安裝要求的相關標準重要有UL 9540、NFPA 855等，這兩項標準已被批準為美國國家標準，UL 9540同時也被批準為加拿大國家標準。

2018年報道稱美國能源部正在制定儲能安全路線圖，美國能源部桑迪亞國家實驗室(Sania National Laboratory for DOE)開展了許多制定固定儲能安全標準的小組項目活動，該項目負責協(xié)調NFPA、國際規(guī)范委員會和IEEE等代碼設置機構的工作，以及諸如DNV GL和FM Global等公司供應測試并有助于建立規(guī)范和標準。