一項使用復(fù)雜計算模型的新研究發(fā)現(xiàn)，智能固態(tài)變壓器（SSTs）可以用來制造穩(wěn)定、可靠的“智能電網(wǎng)”——讓配電系統(tǒng)將可再生能源從家庭和企業(yè)輸送到電網(wǎng)。
 
一個智能電網(wǎng)可以處理電力的想法不僅從電力公司流向我們的家，而且從我們的家回到電力公司已經(jīng)存在了多年。除其他好處外，這種電網(wǎng)將改善可再生能源和儲存的有效利用。但是，到目前為止，智能電網(wǎng)主要是概念性的。新的研究表明，它可以在不久的將來利用已經(jīng)存在的技術(shù)從概念轉(zhuǎn)向現(xiàn)實。關(guān)鍵技術(shù)是SST。
 
變壓器存在于變電站和較大電網(wǎng)內(nèi)的配電點。傳統(tǒng)的變壓器將電力線路中使用的高壓功率轉(zhuǎn)換為較低的電壓功率，可以在家庭和企業(yè)中安全使用。
 
2010年，美國北卡羅來納州立大學(xué)國家科學(xué)基金會FREEDM系統(tǒng)中心的研究人員為第一臺SST揭幕。該系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了傳統(tǒng)變壓器的所有功能，還可以根據(jù)需要重新定向供電，以應(yīng)對供需變化。
 
“SST是智能電網(wǎng)概念中的一個基本組成部分，”ABBN C州電氣和計算機工程杰出教授、FREEDM中心主任Iqbal Husain說。“它可以降低家庭和企業(yè)使用的電壓，但也可以提高太陽能電池板或其他住宅規(guī)模的可再生能源的電壓，以便將電力反饋到電網(wǎng)中。
 
“而且，由于SST是一種智能技術(shù)，它可以根據(jù)需要在這兩種功能之間來回切換，”Husain說。
 
這個想法是讓這些SSTs在整個較大的電網(wǎng)中共同工作，以有效地協(xié)調(diào)電力分配。
 
“我們知道單個SSTs是如何工作的，但自2010年以來的問題是它們?nèi)绾巫鳛槲㈦娋W(wǎng)的一部分工作——以及這些微電網(wǎng)如何在更大的網(wǎng)格背景下工作，”NC State的電氣和計算機工程副教授、該論文的合著者Aranya Chakrabortty說。“這不是電力行業(yè)所能承受的錯誤，我們需要確保這一概念提高效率——因此值得投資——而不會對電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性造成不利影響。”
 
為此，研究人員開發(fā)了一個復(fù)雜的模型，模擬了配電系統(tǒng)的行為，包括SST、可再生能源和儲能。該模型是可伸縮的，因此可以用來預(yù)測任意大小的配電系統(tǒng)的行為。
 
查克拉博蒂說：“使用這個模型，我們發(fā)現(xiàn)SST可以極大地增強明天電網(wǎng)的功能。”不過，需要維持某些業(yè)務(wù)界限。
 
基本上，系統(tǒng)設(shè)計人員和操作人員需要確保系統(tǒng)在每一級都考慮到客戶的電力需求、可再生能源發(fā)電和能源儲存能力，以避免提供太多或太少的電力。
 
侯賽因說：“應(yīng)對這一挑戰(zhàn)是SST設(shè)計解決的問題之一。“現(xiàn)在我們知道網(wǎng)格將更好地使用SST，我們的下一步是開發(fā)必要的算法，使SST做出必要的秒決策，使系統(tǒng)保持在其操作范圍內(nèi)-這是我們已經(jīng)在努力的。我們計劃在不到一年的時間內(nèi)，并希望在未來六個月內(nèi)展示這一能力。