对可再生能源的认识 当你听到可再生能源

随着不可再生资源的发掘和利用，人类已经探明的不可再生资源存储，悲观态度是只能利用几十年，几十年后，我们将以何种资源支持我们的衣食住行呢？

电能存储（EES）是指将电能转换为存储形式的过程，以后可以在需要时将其转换回电能。

电池是电能存储的最常见形式之一，在大多数人的生活中无处不在。第一个电池（称为Volta电池）于1800年开发。美国第一个大型储能设设备是1929年在康涅狄格州Housatonic河上的Rocky River Pumped Storage工厂。储能方面的研究速度急剧加快，尤其是在1970年代第一次美国石油危机之后，从而导致了可充电电池的成本和性能的提高。储能对当前和未来的可持续能源网可能产生巨大影响

EES系统的特点是额定功率以兆瓦（MW）为单位，储能容量以兆瓦小时（MWh）为单位

到2020年，美国的储能容量超过23.2GW，而总装机容量为1100GW。8.9在全球范围内，已安装的储能容量总计173.6 GW

到2020年，全球共有1,355个储能项目在运营，其中11个在建项目。40％的运营项目位于美国

加利福尼亚州在215个运营项目（4.2 GW）中领先于美国，其次是夏威夷，纽约和德克萨斯州

EES的关键技术包括：

1抽水蓄能（PHS）

2压缩空气储能（CAES）

3高级电池储能（ABES）

4飞轮储能（FES）

5热能储能（TES）

6氢能储能（HES）

其中：

ABES和FES具有较低的功率和较短的放电时间（从数秒到6个小时），但通常不受地理位置的限制

先进的电池能量存储（ABES）

ABES以化学能的形式存储电能，然后在需要时将其转换回电能

往返效率（排放到电网的净能量与用于给电池充电的净能量之比）在60％至95％之间

飞轮储能（FES）

FES主要用于电源管理，而不是长期的能量存储

FES分为两类：低速和高速。这些系统的旋转速度分别高达10,000和100,000 RPM（每分钟旋转），最适合用于高功率/低能耗应用

到2020年，飞轮在美国的额定功率中占0.058GW，效率在85-87％之间

应用领域

EES应用领域例如：管理能源成本，电能质量和服务可靠性以及可再生能源削减

EES损耗更少，并且可以快速响应电力需求的调整。在非高峰时段存储能源并在高峰时段使用该能源可以节省成本并延长能源基础设施的使用寿命

能量存储将在间歇性可再生能源不可用时存储过多的能量，从而有助于采用可再生能源

研究和发展

美国能源部（DOE）管理了1.85亿美元的《美国复苏和再投资法案》（ARRA）资金，以支持16个大型储能项目，总发电量超过0.53 GW

存储技术正在变得更加高效且在经济上可行

一项研究发现，在十年内，美国储能的经济价值为2284亿美元

美国各高校对于EES的研究非常重视，投入了大量的经历用于相关领域的研究和技术开发：

1耶鲁大学：

Published at the Yale School of the Environment

2020年12月5日的报道中也提到：在可再生能源的加速发展中，电网规模的电池存储正在兴起

“储能实际上是通向清洁能源未来的真正桥梁，”加州太阳能和储能协会执行董事Bernadette Del Chiaro

通过消除供需之间的不平衡，电池可以代替化石燃料

https://e360.yale.edu/features/in-boost-for-renewables-grid-scale-battery-storage-is-on-the-rise

2宾州州立大学帕克分校：

材料研究所：

致力于寻找改良的材料和设备来存储和管理能源，这一工作可能会在未来几十年中实现，为我们的社会供电。宾州州立大学新电池与储能技术中心联合主任，机械与核工程学教授克里斯·拉恩说：“储能研究的主要推动力是智能电网和混合动力汽车。” 众所周知，BEST中心是整个大学范围内的多学科计划，其重点是可再生能源，车辆电气化和智能电网的储能解决方案

材料科学与工程专业——能源储备研究领域

https://www.mri.psu.edu/mri/research-capabilities/impact-research-areas/energy-storage

3密歇根大学安娜堡分校：

环境领域

可持续系统中心开发并应用生命周期和系统分析方法，模型和指标，以推进可持续性和改造系统，从而更好地满足人类需求。该中心开创了生命周期分析，设计和优化的新方法，并领导了200多个研究项目，这些研究项目的主题广泛，包括替代车辆技术，可再生能源系统，建筑和基础设施，家电，信息技术，食品和农业系统，以及包装替代品

http://css.umich.edu/

4哈佛大学：

哈佛大学对于新的能源储存技术进行了详细的报告，主要针对未来能源设备尤其是电池技术进行重点的描述

电池，在人类活动正在推动气候变化的世界中，电池的未来再重要不过了。因此，至关重要的是，美国必须增加对下一代电池技术开发的投资，而不是简单地扩大现有技术的生产

能量存储，尤其是电池，可能会大大改变该系统的性质。这既可以通过抵消这些发电厂所需的最大电力供应，也可以通过允许可再生能源提供比传统电网更大的贡献来实现

https://sitn.hms.harvard.edu/flash/2017/future-energy-storage-lost-opportunity-u-s/

中国在扩大锂离子产量方面处于领先地位

目前，在中国的生产基地正在增加。例如，中国锂离子巨头CATL计划到2020年每年生产50GWh的存储容量（1GWh = 1吉瓦时，每行驶100公里，足以存储40,000辆EV）。这些公司得到了贸易保护主义政府政策的支持，这使得特斯拉这样的西方电动汽车公司很难在中国市场（全球最大的汽车市场）上站稳脚跟。此外，近年来，中国对智利和阿根廷锂矿的投资有所增加。

美国国内电池生产是由内华达州的超级工厂的发展带动的，内华达州是特斯拉汽车公司与松下公司之间的合资企业

与中国相反，美国有推动创新的历史，而创新是支撑先进企业的基础。这对于电池的未来至关重要

美国领导新电池技术研发的潜力巨大。到2025年，在价值400亿美元的市场中立足的机会也将发挥这一作用

新兴技术的兴起，新能源交通工具提高能源存储降低成本的巨大市场需求，未来储能技术新能源技术则在未来几十年呈现井喷式的发展，得到各国政府和企业的大力赞助，作为全球教育领域的领导者，美国各学校进行了广泛的研究，推荐广大留学生致力于该领域学习研究的同学们申请此类专业

其中哪些大学开设了相关研究呢，我们在此举例说明：

1， 斯坦福大学：

https://energy.stanford.edu/explore-energy/energy-degrees

本科学位：

1能源工程学理学学士

2土木与环境工程理学学士学位（主修大气/能源）

硕士学位：

1能源工程学理学硕士

2土木与环境工程理学硕士（专注于大气/能源）

3E-IPER科学联合硕士

博士学位：

1能源工程博士学位

2土木与环境工程博士学位（专注于大气/能源）

3环境，能源和自然资源经济学的博士学位

4E-IPER环境与资源博士学位

以上专业研究均有交叉：

https://energy.stanford.edu/research/research-areas

其中电池与燃料技术研究中，科学家和工程师正在测试各种有前途的低成本电池材料，包括普鲁士蓝染料，镍铁和铝。几个实验室也在努力改善固态氧化物存储设备，传统的锂离子电池以及由锂硫和其他材料制成的替代品

2， 麻省理工学院：

配电和储能研究：

全球能源系统，碳纳米管电极（能量存储定制设计），液态锡硫化合物（工业废热发电），间歇性可再生能源，未来电网，锂空气电池，超快离子电池材料，熔融金属电池等研究

HTTPS://ENERGY.MIT.EDU/AREA/POWER-DISTRIBUTION-ENERGY-STORAGE/

3， 圣母大学：

HTTPS://ENERGY.ND.EDU/RESEARCH/

4， 波士顿大学：

HTTP://WWW.BU.EDU/ISE/RESEARCH/

5， 里海大学：

太阳能——热能储存

HTTPS://WWW.LEHIGH.EDU/~INENR/RESEARCH/RENEWABLES/SOLAR.HTML

6， 莱斯大学：

能源与环境专业

https://engineering.rice.edu/research-faculty/research-focus-areas/energy-environment

七，西北大学：

材料科学与工程，研究领域：

燃料电池材料，氢气的产生和储存，太阳能转换，锂离子电池材料，轻质节能结构材料

https://www.mccormick.northwestern.edu/materials-science/research/areas-of-research/energy.html

8， 宾州州立大学帕克分校：

材料科学专业，能源储存领域：

https://www.mri.psu.edu/mri/research-capabilities/impact-research-areas/energy-storage

以上大学中，我们可以看到材料工程专业，环境工程专业开设相关专业

未来最热门的工科专业EE中的店里和能源系统的发展将更加巨大，推荐大学有：

哥伦比亚大学EE：

Smart Electric Energy

研究范围涉及电力电子，电机驱动和能量存储系统，电网弹性和安全性以及物联网的分析，设计和控制。应用包括交通电气化，智能电网，可再生能源和智能建筑系统

https://www.ee.columbia.edu/smart-electric-energy

威斯康辛大学麦迪逊分校：

Power and Energy Systems

电力系统，电力电子，再生能源，光伏和能量收集

https://www.ece.uw.edu/researcharea/power-and-energy/

加州大学伯克利分校：

Energy (ENE)

新设备和能源， VLSI电路的片上电源噪声表征和集成电源管理。移动电子产品和相关设备的电源管理。间歇性储能。有机半导体光伏。非常规驱动，传感器网络，系统研究，能源政策问题研究

https://www2.eecs.berkeley.edu/Research/Areas/ENE/

康奈尔大学：

Energy Systems

能源系统领域采用系统方法，以共生方式整合能源系统，以实现高效率和低环境影响，目前三位教授中两位教授来自材料科学与工程专业

https://www.ece.cornell.edu/energy-systems

密歇根大学安娜堡分校：

Power and Energy

电机和驱动器，电力电子，电力系统分析，优化与控制

https://ece.engin.umich.edu/research/research-areas/power-energy/

宾夕法尼亚大学：

Nanodevices and Nanosystems

研究方向涵盖从超材料，等离子光学，纳米级光子学，分形电动力学和电磁学到宏观和纳米级电子学，光电学，高分子碳复合材料，超级电容器，MEMS和集成系统

https://www.ese.upenn.edu/areas-of-focus/

申请以上大学除了优秀的GPA，语言成绩等，更重要的是看中学生的相关研究背景，从市面上录取的学生来看，出色的成绩 相关科研经历 论文 交换生经历对于申请来说更加至关重要，我们不仅拼成绩的同时，软件背景更加重要，优秀的研究经历也可以体现出为什么申请此学校的专业的理由，对于申请是极其重要的。

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