新型智能變壓器橫空出世推動智能電網(wǎng)發(fā)展

今天的變壓器是單一功能的設(shè)備。它們改變電壓，從一種水平變?yōu)榱硪环N，比如從高電壓變?yōu)榈碗妷?，高電壓就是家用?20伏或240伏配電水平。新的固態(tài)變壓器靈活得多。他們使用晶體管和二極管以及其他基于半導(dǎo)體的裝置，不像電腦芯片所使用的晶體管，這些晶體管根據(jù)設(shè)計可以處理高功率水平和非?？焖俚那袚Q。根據(jù)公用事業(yè)公司或家庭的信號，它們可以改變它們所產(chǎn)電力的電壓和其他特征。它們可以輸出交流電或直流電，或并入風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能電池板的交流電和直流電，并改變頻率和電壓，以適應(yīng)電網(wǎng)需要。它們有處理器和內(nèi)置的通信硬件，能夠連通公用事業(yè)機(jī)構(gòu)運(yùn)營商，以及其他智能變壓器和消費者。

　　由于這種變壓器有通信和處理能力，如果幾個鄰居接通自己的汽車同時充電，變壓器可以防止電路過載，因為它可以放慢或推遲充電，這要根據(jù)消費者的喜好和公用事業(yè)機(jī)構(gòu)的價格信號。同樣的設(shè)備也可以用來傳送直流電，就是從太陽能電池板傳送到電網(wǎng)，這就就會摒棄一些設(shè)備，這些設(shè)備目前用于轉(zhuǎn)換太陽能電池板的功率，并消除電壓波動，這些波動不消除就可能導(dǎo)致電池板斷開并停止產(chǎn)生電力。

   這種設(shè)備非常靈活，研究人員仍然在研究如何最好地使用它。有幾種可能性。今天，在家里給電動汽車充電需要許多小時，即使插入一個專用充電器，配有220/240伏電路，而不是更常見的110/120伏插座，也很慢。直流充電器充電可以節(jié)省時間，充電充滿一個24千瓦小時的電池，就像新的日產(chǎn)Leaf中的電池，可以由8小時降低到30分鐘，但它們效率不高，會浪費約百分之10至百分之12的電力，就是充進(jìn)去的電力。新的變壓器可取代這些專用充電器，而且它們更有效率，只浪費大約百分之四的電力，阿林達(dá)姆 梅特拉（ArindamMaitra）說，他是電力科學(xué)研究院的高級項目經(jīng)理，這家研究院正在開發(fā)智能變壓器。

　　電力用戶比如大型倉儲式超市都開始安裝更多的太陽能板和儲電設(shè)備，所以智能變壓器就是關(guān)鍵，因為要整合的電力就來自這些來源和電網(wǎng)，梅特拉說。存儲系統(tǒng)和分布式能源可以讓商店決定何時從電網(wǎng)取電，何時向電網(wǎng)送電，這取決于某一特定時刻的電價。智能變壓器可以協(xié)調(diào)這種電壓上的迅速變化，就是從買電轉(zhuǎn)變?yōu)橘u電的變化，同時保持電網(wǎng)穩(wěn)定，防止鄰居的燈光變暗。它們甚至可以讓人們從鄰居買電，亞歷克斯 黃說?！叭绻阍谝归g插上電動車充電，你充電時就可以與一些鄰居協(xié)商，如果鄰居有多余電力的話，”他說?！澳銓嶋H上可以支付鄰居。你不必支付公用事業(yè)機(jī)構(gòu)。”

  　新的智能變壓器可快速為汽車充電，并使電網(wǎng)減少耗電3%，相當(dāng)于美國全年太陽能電池板發(fā)電量好幾倍。

　　新的基于半導(dǎo)體的設(shè)備管理電網(wǎng)電力使“智能電網(wǎng)”更加聰明。它們將使電動汽車快速充電，并讓公共事業(yè)機(jī)構(gòu)可以合并大量太陽能和風(fēng)電，不會造成停電或電壓浪涌（powersurges）。這些設(shè)備的研發(fā)者是很多小機(jī)構(gòu)，其中有一些機(jī)構(gòu)最近得到的新基金，是來自先進(jìn)研究項目局能源處(ARPA-E)和國家科學(xué)基金會。

　　智能變壓器：智能固態(tài)電子變壓器原型，是電力研究所研制的。它比今天的變壓器更小，用途更廣。左邊的模塊把電網(wǎng)高壓交流電轉(zhuǎn)換成直流電。右邊是一個變壓器，把電力轉(zhuǎn)換成120伏的交流電，就是標(biāo)準(zhǔn)的墻壁電源插座出口電壓。右邊插座是另外二個接口，一是240伏特交流電，另一個是400伏直流電。

　　公用事業(yè)機(jī)構(gòu)開始推出智能電網(wǎng)，都是集中于收集信息，比如及時測量用電所使用的智能電表就安裝在家庭和企業(yè)。但是，隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，他們將增加一些裝置，比如智能固態(tài)變壓器，這會加強(qiáng)對線路功率流的控制，“如果智能電表是智能電網(wǎng)的大腦，”他說，“固態(tài)變壓器設(shè)備就是肌肉?！边@些設(shè)備將有助于改變電網(wǎng)，原來的系統(tǒng)中功率流是單向的，就是從電站到消費者，轉(zhuǎn)變后的系統(tǒng)中業(yè)主和企業(yè)也普遍發(fā)電。