智能变压器助阵智能电网

　　新的基于半导体的设备管理电网电力使“智能电网”更加聪明。它们将使电动汽车快速充电，并让公共事业机构可以合并大量太阳能和风电，不会造成停电或电压浪涌(powersurges)。这些设备的研发者是很多小机构，其中有一些机构最近得到的新基金，是来自先进研究项目局能源处(ARPA-E)和国家科学基金会。

　　智能变压器：智能固态电子变压器原型，是电力研究所研制的。它比今天的变压器更小，用途更广。左边的模块把电网高压交流电转换成直流电。右边是一个变压器，把电力转换成120伏的交流电，就是标准的墙壁电源插座出口电压。右边插座是另外二个接口，一是240伏特交流电，另一个是400伏直流电。

　　公用事业机构开始推出智能电网，都是集中于收集信息，比如及时测量用电所使用的智能电表就安装在家庭和企业。但是，随着智能电网的发展，他们将增加一些装置，比如智能固态变压器，这会加强对线路功率流的控制，亚历克斯?黄(AlexHuang)说，他是国家研究基金会一个研究中心的主任，这个中心就开发这种设备。“如果智能电表是智能电网的大脑，”他说，“固态变压器设备就是肌肉。”这些设备将有助于改变电网，原来的系统中功率流是单向的，就是从电站到消费者，转变后的系统中业主和企业也普遍发电。

　　今天的变压器是单一功能的设备。它们改变电压，从一种水平变为另一种，比如从高电压变为低电压，高电压就是家用的120伏或240伏配电水平。新的固态变压器灵活得多。他们使用晶体管和二极管以及其他基于半导体的装置，不像电脑芯片所使用的晶体管，这些晶体管根据设计可以处理高功率水平和非常快速的切换。

　　根据公用事业公司或家庭的信号，它们可以改变它们所产电力的电压和其他特征。它们可以输出交流电或直流电，或并入风力发电机和太阳能电池板的交流电和直流电，并改变频率和电压，以适应电网需要。它们有处理器和内置的通信硬件，能够连通公用事业机构运营商，以及其他智能变压器和消费者。

　　这种设备非常灵活，研究人员仍然在研究如何最好地使用它。有几种可能性。今天，在家里给电动汽车充电需要许多小时，即使插入一个专用充电器，配有220/240伏电路，而不是更常见的110/120伏插座，也很慢。直流充电器充电可以节省时间，充电充满一个24千瓦小时的电池，就像新的日产Leaf中的电池，可以由8小时降低到30分钟，但它们效率不高，会浪费约百分之10至百分之12的电力，就是充进去的电力。

　　新的变压器可取代这些专用充电器，而且它们更有效率，只浪费大约百分之四的电力，阿林达姆?梅特拉(ArindamMaitra)说，他是电力科学研究院的高级项目经理，这家研究院正在开发智能变压器。

　　更重要的是，由于这种变压器有通信和处理能力，如果几个邻居接通自己的汽车同时充电，变压器可以防止电路过载，因为它可以放慢或推迟充电，这要根据消费者的喜好和公用事业机构的价格信号。同样的设备也可以用来传送直流电，就是从太阳能电池板传送到电网，这就就会摒弃一些设备，这些设备目前用于转换太阳能电池板的功率，并消除电压波动，这些波动不消除就可能导致电池板断开并停止产生电力