一項(xiàng)使用復(fù)雜計(jì)算模型的新研究發(fā)現(xiàn)，智能固態(tài)變壓器(SST)可用于制造穩(wěn)定，可靠的“智能電網(wǎng)” - 允許配電系統(tǒng)將可再生能源從家庭和企業(yè)輸送到電網(wǎng)。

智能電網(wǎng)不僅可以處理從電力公司到家庭的電力流，而且還可以處理從我們家到電力公司的想法已經(jīng)存在多年了。除了其他好處之外，這種電網(wǎng)還可以提高可再生能源和儲(chǔ)存的有效利用率。但是，到目前為止，智能電網(wǎng)主要是概念性的。新的研究表明，它可以在不久的將來使用已經(jīng)存在的技術(shù)從概念轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。關(guān)鍵技術(shù)是SST。

變電站位于變電站和較大電網(wǎng)內(nèi)的配電點(diǎn)。傳統(tǒng)的變壓器將電力線中使用的高壓電力轉(zhuǎn)換為可在家庭和企業(yè)中安全使用的較低電壓電力。

2010年，美國國家科學(xué)基金會(huì)北卡羅來納州立大學(xué)FREEDM系統(tǒng)中心的研究人員推出了第一臺(tái)SST，它不僅可以完成傳統(tǒng)變壓器的所有功能，還可以根據(jù)需要重新定向電源，以應(yīng)對(duì)供需變化。

“SST是智能電網(wǎng)概念的基本組成部分，”北卡羅來納州立大學(xué)電氣和計(jì)算機(jī)工程杰出教授，F(xiàn)REEDM中心主任Iqbal Husain說。“它可以降低電壓，用于家庭和企業(yè)，但它也可以擴(kuò)大太陽能電池板或其他住宅規(guī)模可再生能源的電壓，以便將電力輸送回電網(wǎng)。

“因?yàn)镾ST是一種智能技術(shù)，它可以根據(jù)需要在這兩種功能之間來回切換，”Husain說，他是一篇關(guān)于新建模工作的論文的共同作者。

我們的想法是讓這些SST在整個(gè)較大的電網(wǎng)中協(xié)同工作，以有效地協(xié)調(diào)配電。

“我們知道個(gè)別SST是如何工作的，但自2010年以來的問題一直是它們?nèi)绾巫鳛槲㈦娋W(wǎng)的一部分工作 - 以及這些微電網(wǎng)如何在更大電網(wǎng)的背景下工作，”電氣學(xué)副教授Aranya Chakrabortty說。和NC州的計(jì)算機(jī)工程和論文的共同作者。“這不是電力行業(yè)可以承受的錯(cuò)誤，我們需要確保這個(gè)概念提高效率 - 因此值得投資 - 而不會(huì)對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性產(chǎn)生負(fù)面影響。”

為此，研究人員開發(fā)了一個(gè)復(fù)雜的模型，模擬配電系統(tǒng)的行為，考慮了SST，可再生能源和能源儲(chǔ)存。該模型是可擴(kuò)展的，因此可用于預(yù)測任何規(guī)模的配電系統(tǒng)的行為。

“使用這種模型，我們發(fā)現(xiàn)SST可以大大增強(qiáng)未來電網(wǎng)的功能，”Chakrabortty說。“但是，需要維持某些運(yùn)營邊界。”

從本質(zhì)上講，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員和運(yùn)營商需要確保系統(tǒng) - 在每個(gè)級(jí)別 - 考慮客戶電力需求，可再生能源發(fā)電和能量存儲(chǔ)容量，以避免提供太多或太少的電力。

“解決這一挑戰(zhàn)是SST旨在解決的問題之一，”Husain說。“現(xiàn)在我們知道網(wǎng)格可以更好地與SST一起使用，我們的下一步是開發(fā)SST所需的算法，以便做出使系統(tǒng)保持在其操作范圍內(nèi)所需的瞬間決策 - 這是我們已經(jīng)在研究的問題。我們計(jì)劃在不到一年的時(shí)間內(nèi)證明這一能力，并希望在未來六個(gè)月內(nèi)。“