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智能变压器可以使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(SST)可用于制造稳定,可靠的“智能电网” - 允许配电系统将可再生能源从家庭和企业输送到电网。

        智能电网不仅可以处理从电力公司到家庭的电力流,而且还可以处理从我们家到电力公司的想法已经存在多年了。除了其他好处之外,这种电网还可以提高可再生能源和储存的有效利用率。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使用已经存在的技术从概念转变为现实。关键技术是SST。

        变电站位于变电站和较大电网内的配电点。传统的变压器将电力线中使用的高压电力转换为可在家庭和企业中安全使用的较低电压电力。

        2010年,美国国家科学基金会北卡罗来纳州立大学FREEDM系统中心的研究人员推出了第一台SST,它不仅可以完成传统变压器的所有功能,还可以根据需要重新定向电源,以应对供需变化。

        “SST是智能电网概念的基本组成部分,”北卡罗来纳州立大学电气和计算机工程杰出教授,FREEDM中心主任Iqbal Husain说。“它可以降低电压,用于家庭和企业,但它也可以扩大太阳能电池板或其他住宅规模可再生能源的电压,以便将电力输送回电网。

        “因为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,他是一篇关于新建模工作的论文的共同作者。

        我们的想法是让这些SST在整个较大的电网中协同工作,以有效地协调配电。

        “我们知道个别SST是如何工作的,但自2010年以来的问题一直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电网的背景下工作,”电气学副教授Aranya Chakrabortty说。和NC州的计算机工程和论文的共同作者。“这不是电力行业可以承受的错误,我们需要确保这个概念提高效率 - 因此值得投资 - 而不会对电网的稳定性和可靠性产生负面影响。”

        为此,研究人员开发了一个复杂的模型,模拟配电系统的行为,考虑了SST,可再生能源和能源储存。该模型是可扩展的,因此可用于预测任何规模的配电系统的行为。

        “使用这种模型,我们发现SST可以大大增强未来电网的功能,”Chakrabortty说。“但是,需要维持某些运营边界。”

        从本质上讲,系统设计人员和运营商需要确保系统 - 在每个级别 - 考虑客户电力需求,可再生能源发电和能量存储容量,以避免提供太多或太少的电力。

        “解决这一挑战是SST旨在解决的问题之一,”Husain说。“现在我们知道网格可以更好地与SST一起使用,我们的下一步是开发SST所需的算法,以便做出使系统保持在其操作范围内所需的瞬间决策 - 这是我们已经在研究的问题。我们计划在不到一年的时间内证明这一能力,并希望在未来六个月内。“


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