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智能變壓器可以使可靠的智能電網成為現實

        一項使用復雜計算模型的新研究發現,智能固態變壓器(SST)可用于制造穩定,可靠的“智能電網” - 允許配電系統將可再生能源從家庭和企業輸送到電網。

        智能電網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存在多年了。除了其他好處之外,這種電網還可以提高可再生能源和儲存的有效利用率。但是,到目前為止,智能電網主要是概念性的。新的研究表明,它可以在不久的將來使用已經存在的技術從概念轉變為現實。關鍵技術是SST。

        變電站位于變電站和較大電網內的配電點。傳統的變壓器將電力線中使用的高壓電力轉換為可在家庭和企業中安全使用的較低電壓電力。

        2010年,美國國家科學基金會北卡羅來納州立大學FREEDM系統中心的研究人員推出了第一臺SST,它不僅可以完成傳統變壓器的所有功能,還可以根據需要重新定向電源,以應對供需變化。

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

        “因為SST是一種智能技術,它可以根據需要在這兩種功能之間來回切換,”Husain說,他是一篇關于新建模工作的論文的共同作者。

        我們的想法是讓這些SST在整個較大的電網中協同工作,以有效地協調配電。

        “我們知道個別SST是如何工作的,但自2010年以來的問題一直是它們如何作為微電網的一部分工作 - 以及這些微電網如何在更大電網的背景下工作,”電氣學副教授Aranya Chakrabortty說。和NC州的計算機工程和論文的共同作者。“這不是電力行業可以承受的錯誤,我們需要確保這個概念提高效率 - 因此值得投資 - 而不會對電網的穩定性和可靠性產生負面影響。”

        為此,研究人員開發了一個復雜的模型,模擬配電系統的行為,考慮了SST,可再生能源和能源儲存。該模型是可擴展的,因此可用于預測任何規模的配電系統的行為。

        “使用這種模型,我們發現SST可以大大增強未來電網的功能,”Chakrabortty說。“但是,需要維持某些運營邊界。”

        從本質上講,系統設計人員和運營商需要確保系統 - 在每個級別 - 考慮客戶電力需求,可再生能源發電和能量存儲容量,以避免提供太多或太少的電力。

        “解決這一挑戰是SST旨在解決的問題之一,”Husain說。“現在我們知道網格可以更好地與SST一起使用,我們的下一步是開發SST所需的算法,以便做出使系統保持在其操作范圍內所需的瞬間決策 - 這是我們已經在研究的問題。我們計劃在不到一年的時間內證明這一能力,并希望在未來六個月內。“


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