智能变压器让可靠的智能电网成为现实

一项使用复杂计算模型的新研究发现，智能固态变压器（SSTs）可以用来制造稳定、可靠的“智能电网”——让配电系统将可再生能源从家庭和企业输送到电网。
 
一个智能电网可以处理电力的想法不仅从电力公司流向我们的家，而且从我们的家回到电力公司已经存在了多年。除其他好处外，这种电网将改善可再生能源和储存的有效利用。但是，到目前为止，智能电网主要是概念性的。新的研究表明，它可以在不久的将来利用已经存在的技术从概念转向现实。关键技术是SST。
 
变压器存在于变电站和较大电网内的配电点。传统的变压器将电力线路中使用的高压功率转换为较低的电压功率，可以在家庭和企业中安全使用。
 
2010年，美国北卡罗来纳州立大学国家科学基金会FREEDM系统中心的研究人员为第一台SST揭幕。该系统不仅实现了传统变压器的所有功能，还可以根据需要重新定向供电，以应对供需变化。
 
“SST是智能电网概念中的一个基本组成部分，”ABBN C州电气和计算机工程杰出教授、FREEDM中心主任Iqbal Husain说。“它可以降低家庭和企业使用的电压，但也可以提高太阳能电池板或其他住宅规模的可再生能源的电压，以便将电力反馈到电网中。
 
“而且，由于SST是一种智能技术，它可以根据需要在这两种功能之间来回切换，”Husain说。
 
这个想法是让这些SSTs在整个较大的电网中共同工作，以有效地协调电力分配。
 
“我们知道单个SSTs是如何工作的，但自2010年以来的问题是它们如何作为微电网的一部分工作——以及这些微电网如何在更大的网格背景下工作，”NC State的电气和计算机工程副教授、该论文的合著者Aranya Chakrabortty说。“这不是电力行业所能承受的错误，我们需要确保这一概念提高效率——因此值得投资——而不会对电网的稳定性和可靠性造成不利影响。”
 
为此，研究人员开发了一个复杂的模型，模拟了配电系统的行为，包括SST、可再生能源和储能。该模型是可伸缩的，因此可以用来预测任意大小的配电系统的行为。
 
查克拉博蒂说：“使用这个模型，我们发现SST可以极大地增强明天电网的功能。”不过，需要维持某些业务界限。
 
基本上，系统设计人员和操作人员需要确保系统在每一级都考虑到客户的电力需求、可再生能源发电和能源储存能力，以避免提供太多或太少的电力。
 
侯赛因说：“应对这一挑战是SST设计解决的问题之一。“现在我们知道网格将更好地使用SST，我们的下一步是开发必要的算法，使SST做出必要的秒决策，使系统保持在其操作范围内-这是我们已经在努力的。我们计划在不到一年的时间内，并希望在未来六个月内展示这一能力。