Новое исследование с использованием сложных вычислительных моделей показывает, что интеллектуальные твердотельные трансформаторы (SST) могут использоваться для создания стабильной и надежной «умной сети», позволяющей системе распределения электроэнергии направлять возобновляемую энергию от домов и предприятий в энергосистема.
Идея интеллектуальной сети, которая может управлять потоками электроэнергии не только от энергетической компании к нашим домам, но и обратно от наших домов к энергетической компании, существует уже много лет. Помимо других преимуществ, такая сеть повысит эффективность использования возобновляемых источников энергии и ее хранения. Но на сегодняшний день интеллектуальная сеть была в основном концептуальной. Новое исследование показывает, что в ближайшем будущем он может перейти от концепции к реальности, используя уже существующие технологии. Ключевой технологией является SST.
Трансформаторы находятся на подстанциях и в распределительных пунктах в рамках более крупной энергосистемы. Обычные трансформаторы преобразуют мощность высокого напряжения, используемую в линиях электропередач, в энергию более низкого напряжения, которую можно безопасно использовать в домах и на предприятиях.
В 2010 году исследователи из Центра систем FREEDM Национального научного фонда в Университете штата Северная Каролина представили первый SST, который не только выполнял все функции традиционного трансформатора, но и мог перенаправлять энергию по мере необходимости для устранения изменений. в спросе и предложении.
«SST является фундаментальным строительным блоком в концепции интеллектуальной сети», - говорит Икбал Хусейн, заслуженный профессор электротехники и вычислительной техники ABB в штате Северная Каролина и директор центра FREEDM.«Он может уменьшать напряжение для использования в домах и на предприятиях, но он также может увеличивать напряжение от солнечных батарей или других возобновляемых источников бытового масштаба, чтобы подавать эту энергию обратно в сеть.
«И поскольку SST - это интеллектуальная технология, она может переключаться между этими двумя функциями по мере необходимости», - говорит Хусейн, соавтор статьи о новой работе по моделированию.
Идея состоит в том, чтобы эти SST работали вместе в рамках более крупной энергосистемы, чтобы эффективно координировать распределение электроэнергии.
«Мы знаем, как работают отдельные SST, но с 2010 года вопрос заключается в том, как они могут работать как часть микросети - и как эти микросети могут работать в контексте более крупной сети», - говорит Аранья Чакрабортти, адъюнкт-профессор электротехники и вычислительной техники в штате Северная Каролина и соавтор статьи. «Энергетическая отрасль не может позволить себе ошибиться, и мы должны убедиться, что эта концепция повышает эффективность - и, следовательно, достойна инвестиций - без негативного влияния на стабильность и надежность сети."
С этой целью исследователи разработали сложную модель, которая имитирует поведение системы распределения электроэнергии с учетом SST, возобновляемых источников энергии и накопления энергии. Модель масштабируема, поэтому ее можно использовать для прогнозирования поведения систем распределения электроэнергии любого размера.
«Используя эту модель, мы обнаружили, что SST могут значительно расширить функциональные возможности энергосистемы завтрашнего дня», - говорит Чакраборти. «Однако определенные операционные границы необходимо будет поддерживать».
По существу, проектировщики и операторы систем должны обеспечить, чтобы система на каждом уровне учитывала потребности клиентов в электроэнергии, выработку электроэнергии из возобновляемых источников и емкость хранения энергии, чтобы не допустить слишком много или слишком много энергии. мало мощности.
«Решение этой проблемы - одна из задач, для решения которых предназначены SST», - говорит Хусейн. «Теперь, когда мы знаем, что сеть будет лучше работать с SST, наш следующий шаг - разработать алгоритмы, необходимые для SST, чтобы принимать решения за доли секунды, необходимые для удержания системы в пределах ее операционных границ - над чем мы уже работаем. Мы планируем продемонстрировать эту возможность менее чем через год и, надеюсь, в течение следующих шести месяцев».