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智能變壓器:讓智能電網(wǎng)更加聰明

編輯：│ 發(fā)表時(shí)間： 2011/6/14│ 瀏覽次數(shù)：5038
　　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(guó)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(dòng)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(huì)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(xiàng)目局能源處(ARPA-E)和國(guó)家科學(xué)基金會(huì)。
　　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(gè)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(gè)接口，一是240伏特交流電，另一個(gè)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(shí)測(cè)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(huì)加強(qiáng)對(duì)線路功率流的控制，亞歷克斯？黃(AlexHuang)說，他是國(guó)家研究基金會(huì)一個(gè)研究中心的主任，這個(gè)中心就開發(fā)這種設(shè)備。“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。”這些設(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(fèi)者，轉(zhuǎn)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(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)榈碗妷海唠妷壕褪羌矣玫?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(jì)可以處理高功率水平和非常快速的切換。根據(jù)公用事業(yè)公司或家庭的信號(hào)，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(yíng)商，以及其他智能變壓器和消費(fèi)者。
　　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(dòng)汽車充電需要許多小時(shí)，即使插入一個(gè)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(shí)間，充電充滿一個(gè)24千瓦小時(shí)的電池，就像新的日產(chǎn)Leaf中的電池，可以由8小時(shí)降低到30分鐘，但它們效率不高，會(huì)浪費(fèi)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(fèi)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(jí)項(xiàng)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(gè)鄰居接通自己的汽車同時(shí)充電，變壓器可以防止電路過載，因?yàn)樗梢苑怕蛲七t充電，這要根據(jù)消費(fèi)者的喜好和公用事業(yè)機(jī)構(gòu)的價(jià)格信號(hào)。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(huì)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(dòng)，這些波動(dòng)不消除就可能導(dǎo)致電池板斷開并停止產(chǎn)生電力。

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