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2024 HNEI年度报告
夏威夷的能源转化是由大胆的国家政策驱动的，该政策现在包括2045年的100％可再生电力和碳中立性的授权（HRS Sec.269-92和225p-5）。HNEI使命的核心部分超出了传统的学术研究，是通过帮助促进具有成本效益和实用的解决方案来为州及其公民提供可再生能源的能源，以支持夏威夷的清洁能源转型。作为这项努力的一部分，HNEI强烈支持分析，以告知夏威夷的能源政策和决策。HNEI及其承包商进行的分析在决策中使用了公用事业和PUC。hnei也是联邦倡议的关键桥梁，以支持该州100％可再生投资组合标准和清洁运输计划。hnei被公认为是一个独立组织，提供可信赖和实用的信息，以支持可再生能源系统和技术的安全，可靠的经济发展。
2022-HNEI-Annual-Report.pdf - 夏威夷自然能源研究所
根据 HRS 304A-1891（法案 253，SLH 2007）的要求，需要提交年度活动、支出、合同开发、技术进步、与州机构和计划的协调工作以及拟议立法建议报告。1.简介 夏威夷自然能源研究所 (HNEI) 成立于 1974 年，旨在促进该州自然能源资源的开发并减少夏威夷的化石燃料使用。早期的努力包括资源评估、示范项目以及替代燃料、生物能源、太阳能和地热系统领域的研究和开发。21 世纪初期，HNEI 在公私合作伙伴关系发展中发挥了越来越重要的领导作用，以加速可再生能源技术在夏威夷能源结构中的接受和整合。HNEI 成为可持续能源开发以及新兴能源技术部署和示范的领导者。2007 年，夏威夷立法机构（第 253 号法案）根据州法律成立了 HNEI，并扩大了其职责范围，以协调州和联邦机构，以展示和部署可再生能源、能源效率和峰值需求削减技术。第 253 号法案（2007 年）还成立了能源系统发展专项基金 (ESDSF)，并指示由 HNEI 管理。三年后，即 2010 年，第 73 号法案授权对进口到夏威夷的每桶石油产品征收 1.05 美元的税款中的 10 美分
对国家 RPS 授权的评估。......
目标和意义：夏威夷州 (“州”) 的能源政策在很大程度上受到该州可再生能源组合标准 (RPS) 的推动，该标准规定了必须在不同时间从可再生能源资源中产生的电力百分比，直到 2045 年达到 100%。自 2001 年首次制定 RPS 以来，RPS 目标已通过几次立法修正案不断发展。根据夏威夷修订法规 (HRS) 第 269-92 条，现行 RPS 已由 2022 年立法机关的第 140 号法案修改，要求该州的电力公司根据包括分布式发电在内的发电百分比报告来自可再生能源的电力。根据法律要求，HNEI 定期向夏威夷公用事业委员会 (PUC) 提供技术分析和援助。作为这项援助的一部分，HNEI 每五年向 PUC 提供一次 RPS 状态更新。今年的分析报告是 HNEI 自 2008 年以来进行的第四份分析报告。PUC 在制定提交给立法机关的报告时采用了 HNEI 的分析结果。背景：夏威夷的 RPS 旨在通过鼓励开发和实施连接到夏威夷公用电力系统的本地可再生能源发电来促进夏威夷的能源政策目标，从而取代现有的化石燃料发电并减少该州对进口石油的依赖。根据法规，PUC 需要每五年评估一次夏威夷的 RPS，并向立法机关报告评估结果。目标是根据迄今为止的进展确定 HRS § 269- 92 制定的标准是否仍然有效且可实现，并分析未来实现 RPS 目标的选项。夏威夷的第一个 RPS 建立于 2001 年（2001 年夏威夷会议法第 272 号法案）。 RPS 的最新修改发生在 2022 年 7 月。第 240 号法案 (HB 2089) 已签署成为法律，该法案将 RPS 计算从可再生能源占销售额的百分比修订为可再生能源占系统总发电量的百分比。新的计算基于总发电量（包括私人屋顶太阳能发电量，分母）和总可再生能源发电量（包括私人屋顶太阳能发电量，分母）
电池智能：诊断和预测
目标和意义：本项目旨在通过非侵入性现场技术开发方法、工具和协议，以改善电池诊断和预测。背景：电池诊断和预测是一项艰巨的任务。锂离子电池和钠离子电池比传统电池复杂得多，其退化具有路径依赖性，因为不同的用途（电流、温度、SOC范围、SOC窗口等）会导致不同类型的退化。此外，由于大型电池组由数千个电池组成，因此无法使用复杂模型或大量传感器。传统上，电池诊断通过两种相反的方法进行。学术路线旨在实现最大准确性，并通过投入大量资源来实现这一目标。第二种路线——通常在部署的系统上使用——使用尽可能少的资源，并且不能具有破坏性。因此，它无法有效预测真实的健康状况。这种对最新技术的评估促使 HNEI 定义并开发了第三条与行业兼容的中间路线，以经济高效且无损的方法实现准确诊断，仅使用电池组中已有的传感器，同时需要有限的计算能力。HNEI 开发了一个机械建模框架，其中电池数字孪生由单个电极数据构建，电池退化通过一个电极相对于另一个电极的缩放或平移来模拟。使用此框架，电压
电网集成 椰岛直流微电网
目标和意义：HNEI 的电网系统技术高级研究团队 (Grid START) 在夏威夷大学夏威夷海洋生物研究所 (HIMB) 所在地椰子岛开发了一个基于直流的微电网试验台。该项目旨在展示和评估为两座 HIMB 建筑提供服务的直流微电网的可靠性、弹性和能源效率。它将比较正常运行期间使用交流电和直流电为照明、冷却和插头负载供电的效率。此外，微电网将在电网供电中断期间支持关键建筑负载，并提供清洁的交通选择，例如主要由屋顶太阳能供电的电动船。该项目的研究结果可以为夏威夷及其他地区未来的基于直流的微电网提供参考。
Nelha和MTA氢站以及燃料电池电动总线
o BOXTIVE和S SIMATICANICE：2022年，HNEI在夏威夷岛上委托了65公斤的氢生产和分配站，位于夏威夷天然能源实验室夏威夷管理局（NELHA）（图1）（图1），并证明了电力燃料燃料燃料电池混合加油的现场燃料。该项目的总体目标是评估设备的技术和财务性能和耐用性，并支持由夏威夷县大众运输局（MTA）运营的三氢燃料电池电动巴士（FCEB）的机队。该项目中获得的知识将为MTA提供有关从柴油巴士机队过渡到零排放的福利和问题，以支持夏威夷县的清洁运输目标。知识还将有助于为其他岛屿的决定提供信息。
用于储氢的硼化镁醚化合物
目标和意义：本项目的目标是合成和表征新型改性硼化镁 MgB2 材料，该材料具有改进的氢循环动力学和储氢能力，并证明其能够满足美国能源部 (DOE) 的储氢目标。如果成功，固态改性 MgB2 材料将比市场上的高压压缩 H2 (700 bar) 或液态 H2 替代车载储氢系统更安全、更便宜。背景：硼氢化镁 Mg(BH4)2 是少数几种已证实重量储氢容量大于 11 wt% 的材料之一，因此已证实可用于满足 DOE 储氢目标的储氢系统。然而由于动力学极其缓慢，Mg(BH 4 ) 2 和 MgB 2 之间的循环只能在高温（~400°C）和高充电压力（~900 bar）下完成。最近，四氢呋喃 (THF) 与 Mg(BH 4 ) 2 复合已证明可以大大改善脱氢动力学，能够在 <200°C 下快速释放 H 2 以高选择性生成 Mg(B 10 H 10 )。然而，这些类型的材料的氢循环容量要低得多。该项目专注于开发改性 MgB 2，方法是将镁硼醚脱氢扩展到 MgB 2 或在添加剂存在下直接合成改性 MgB 2。该项目旨在改善镁硼化物/镁硼氢化物系统的氢循环动力学和循环容量，以帮助实现 DOE 氢存储的最终目标。该项目旨在 1) 合成和表征新型改性镁硼化物，尤其是醚改性材料，与未改性的 MgB 2 相比，其氢循环动力学和氢存储容量有所改善；2) 确定新型改性硼化物的可逆氢化是否显示出显著改善的氢循环动力学和循环容量，达到实际可行的水平。这个由 HNEI 领导的项目是 UH（HNEI 和化学系）和 DOE-Hydrogen Materials 的合作成果
社区主导的能源规划和气候正义的模型：夏威夷莫洛凯岛的可再生能源开发
摘要本文研究了夏威夷莫洛岛岛上正在进行的清洁能源过渡。减少岛上对进口柴油燃料的依赖和暴露于挥发性石油价格的努力需要改善获得能源的机会并减轻气候变化的影响。Molokai不是依靠或改造不平等的遗产模型，而是选择追求低成本，清洁和负担得起的分布式本地能源。本文认为，通过使用公民参与来产生夏威夷自然能源研究所（HNEI）和夏威夷州的工作，可以用作社区驱动器能源的模型，以作为在美国大陆的社区驱动器能源规划模型，将其用于产生社区赋权和整合，这是通过使用公民参与来产生社区授权和整合的当代模型。Molokai的清洁能源过渡是如何通过将可再生能源项目纳入现有能源基础设施的同时，同时应对能源正义的关注，从而减轻气候影响的重要例子。
为 PIC 开发可再生能源存储系统。......
目标和意义：HNEI 通过其电网系统技术高级研究团队 (Grid START) 正在根据合同向世界银行提供技术援助，用于其为太平洋岛国 (PIC) 项目开发可再生能源存储系统。该项目的目标是支持 11 个 PIC，即斐济、基里巴斯、马绍尔群岛共和国 (RMI)、密克罗尼西亚联邦 (FSM)、瑙鲁、帕劳、萨摩亚、所罗门群岛、汤加、图瓦卢和瓦努阿图，设计区域电池储能系统 (BESS) 政策框架和指南，并为每个 PIC 提供基础技术/商业评估，以支持私营部门参与 BESS 开发。背景：每个太平洋岛屿国家都设定了较高的电力行业可再生能源 (RE) 渗透率目标，但它们面临着在孤岛系统上整合可再生能源资源所固有的挑战，包括解决因严重依赖昂贵的进口化石燃料而导致的能源不安全和价格波动、对相关系统可靠性产生影响的电网运行挑战、以及气候变化对能源弹性造成的日益严重的威胁。能源存储系统，尤其是 BESS，将是实现高 RE 渗透率目标和缓解未来 PIC 能源挑战的关键。对于 PIC 孤岛电网，估算电网范围内的 BESS 需求（即总 BESS 容量 (MW) 和能量 (MWh)）作为增加可变可再生能源 (VRE) 渗透率的函数，通常可分为增加 BESS 部署的四个连续阶段：1) ~0-20% VRE，用于电网服务和可再生能源支持；2) ~20-30% VRE，用于发电容量延期和/或化石燃料机组退役； 3）~30-70% VRE，用于通过能源转换缓解过量可再生能源削减；4）~70- 90+%，用于长期能源转换。