智能變壓器:讓智能電網(wǎng)更加聰明

　　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%，相當于美國全年太陽能電池板發(fā)電量好幾倍。

　　新的基于半導體的設備管理電網(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)機構可以合并大量太陽能和風電，不會造成停電或電壓浪涌powersurges。這些設備的研發(fā)者是很多小機構，其中有一些機構最近得到的新基金，是來自先進研究項目局能源處ARPA-E和國家科學基金會。

　　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)高壓交流電轉換成直流電。右邊是一個變壓器，把電力轉換成120伏的交流電，就是標準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)機構開始推出智能電網(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，這會加強對線路功率流的控制，亞歷克斯黃AlexHuang說，他是國家研究基金會一個研究中心的主任，這個中心就開發(fā)這種設備?！叭绻悄茈姳硎侵悄茈娋W(wǎng)的大腦，”他說，“固態(tài)變壓器設備就是肌肉?！边@些設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，轉變后的系統(tǒng)中業(yè)主和企業(yè)也普遍發(fā)電。

　　今天的變壓器是單一功能的設備。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，或并入風力發(fā)電機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)機構運營商，以及其他智能變壓器和消費者。

　　這種設備非常靈活，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，阿林達姆？梅特拉ArindamMaitra說，他是電力科學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。

　　更重要的是，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)機構的價格信號。同樣的設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備，這些設備目前用于轉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致電池板斷開并停止產(chǎn)生電力。

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