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智能變壓器:讓智能電網(wǎng)更加聰明
【世界機(jī)械網(wǎng)】 時(shí)間:2011-05-19 來源:本站整理 【收藏本頁
      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(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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