利用基于半導(dǎo)體的固態(tài)裝置來管理電網(wǎng)電力,可以使智能電網(wǎng)更加“智能”。智能固態(tài)變壓器可以使電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)快速充電,并可以讓公共事業(yè)機(jī)構(gòu)并入大量太陽能和風(fēng)電,不會(huì)造成停電或浪涌。
當(dāng)前電網(wǎng)使用的變壓器屬于單一功能設(shè)備,美國(guó)電力科學(xué)研究院(EPRI)研制出一種智能固態(tài)電子變壓器原型,比今天的變壓器更小,用途更廣。該原型其中一個(gè)模塊可把電網(wǎng)高壓交流電轉(zhuǎn)換成直流電,另一模塊變壓器把電力轉(zhuǎn)換成120 V的交流電、240 V交流電以及400 V直流電。
新的固態(tài)變壓器則靈活得多,配置有晶體管和二極管等組成的處理器和內(nèi)置通信硬件,具有通信和處理能力,可以處理高功率水平電壓并進(jìn)行快速切換。新固態(tài)變壓器根據(jù)信號(hào),不僅可以改變電力的電壓等特征,還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。
更重要的智能變壓器可以防止電路過載,用來傳送直流電,消除電壓波動(dòng),協(xié)調(diào)電壓上的迅速變化,同時(shí)保持電網(wǎng)穩(wěn)定。另一個(gè)潛在好處是節(jié)約能源,可以在任何特定時(shí)間設(shè)置供電電壓,以便設(shè)備處于適當(dāng)運(yùn)行所需的最低水平。最近的一項(xiàng)研究表明,這樣可以使美國(guó)電網(wǎng)減少耗電3%,相當(dāng)于美國(guó)全年太陽能發(fā)電量的好幾倍。如果智能變壓器向數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器供應(yīng)的是直流電而不是交流電的話,節(jié)能空間更大。杜克能源公司的實(shí)證研究表明,供應(yīng)直流電可以減少數(shù)據(jù)中心能耗的15%。
不過,智能固態(tài)變壓器還處在開發(fā)階段,有可能需要數(shù)年才可以走向市場(chǎng)。利用直流電的性能優(yōu)勢(shì)就需要開發(fā)新的制造標(biāo)準(zhǔn)來適用于家庭和企業(yè)。固態(tài)變壓器將需要配備其他設(shè)備以控制電網(wǎng)功率,這些設(shè)備在很多地方或許不具成本效益。然而,從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,智能變壓器和其他智能固態(tài)裝置可以實(shí)現(xiàn)空前級(jí)別的雙向功率流。(馮瑞華)