德克薩斯州A＆M研究人員在計(jì)算機(jī)模擬中設(shè)計(jì)并測(cè)試了帶有太陽(yáng)能的房屋和未經(jīng)設(shè)計(jì)的房屋的混合鄰域，以測(cè)試新型智能能源設(shè)備。空心圓圈表示房屋擁有PINE設(shè)備及其相關(guān)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)。深色實(shí)心圓圈是房屋沒(méi)有PINE的節(jié)點(diǎn)。所有房屋都從電網(wǎng)獲得能量。

研究人員開(kāi)發(fā)了一種新的智能設(shè)備，可以通過(guò)改善電網(wǎng)與住宅太陽(yáng)能系統(tǒng)之間的流量和能量控制，幫助房主減少對(duì)電網(wǎng)的依賴。

德克薩斯農(nóng)工大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種智能設(shè)備，可以幫助改善居民點(diǎn)太陽(yáng)能系統(tǒng)和電網(wǎng)之間的能量傳遞。

該設(shè)備稱為網(wǎng)絡(luò)邊緣的電力電子智能設(shè)備（PINE），旨在幫助房主和公用事業(yè)公司以經(jīng)濟(jì)高效的方式控制能源分配。

一位研究人員稱該設(shè)備為“智能能源路由器”，它可以幫助控制電網(wǎng)與人們?cè)诩抑性O(shè)置的任何太陽(yáng)能電池板配置之間的能量流，以確保不會(huì)丟失或浪費(fèi)能源。

德州農(nóng)工大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程系模擬工程教授Prasad Enjeti說(shuō)：“它可以調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓，集成本地生產(chǎn)的太陽(yáng)能，并智能地管理和引導(dǎo)各個(gè)方向的能源。”

支持能量流

在過(guò)去的十年中，太陽(yáng)能電池板的成本有所下降，因此，這是一種經(jīng)濟(jì)高效且可再生的方式，可為人們提供住房電力。這激發(fā)了使用屋頂太陽(yáng)能電池板的住宅系統(tǒng)的更廣泛的安裝和使用。

這些系統(tǒng)通常在電能準(zhǔn)備好用于住宅使用之前，將面板中的能量輸入逆變器，并對(duì)太陽(yáng)能備用電池進(jìn)行充電。另一組電力電子設(shè)備通常將太陽(yáng)能電池板和電池連接回電網(wǎng)。

盡管這些常規(guī)系統(tǒng)可以為家庭提供可再生電力，但是它們也具有一些明顯的缺點(diǎn)，特別是因?yàn)橹灰鼈冋＿\(yùn)行就一直與電網(wǎng)連接。

研究人員說(shuō)，問(wèn)題之一是由于電力線損壞或過(guò)載造成的電網(wǎng)電壓波動(dòng)會(huì)影響家庭中連接的設(shè)備。從太陽(yáng)能家庭注入電網(wǎng)的電流可能存在某些不規(guī)則現(xiàn)象，即諧波，會(huì)影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量。

另一個(gè)問(wèn)題是，公用事業(yè)公司不能做太多事情來(lái)限制太陽(yáng)能家庭所消耗的電網(wǎng)電量。 Enjeti說(shuō)，當(dāng)自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，當(dāng)其他社區(qū)或基本服務(wù)（如醫(yī)院）需要能源支持時(shí)，這種缺陷可能會(huì)帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。

他在新聞稿中說(shuō)：“目前，尚無(wú)調(diào)節(jié)或限制能源消耗的系統(tǒng)。” “使用太陽(yáng)能系統(tǒng)的最終用戶繼續(xù)從電網(wǎng)汲取電力，因?yàn)楣檬聵I(yè)公司無(wú)法對(duì)其進(jìn)行控制。”

接通電源

PINE可能可以用來(lái)解決這些問(wèn)題。該設(shè)備可以安裝在房屋外，以簡(jiǎn)化住宅太陽(yáng)能系統(tǒng)與電網(wǎng)之間的連接。 PINE具有三個(gè)主要連接：一個(gè)連接到家庭，一個(gè)連接到公用電網(wǎng)，另一個(gè)連接到太陽(yáng)能電池板和電池，并且可以控制這些方向中任何一個(gè)的電流。

Enjeti說(shuō)，可以對(duì)該設(shè)備進(jìn)行編程，以便授權(quán)的外部用戶（例如公用事業(yè)公司）可以控制到達(dá)其所連接房屋的電網(wǎng)電量。還可以對(duì)安裝在不同家庭中的PINE系統(tǒng)進(jìn)行編程，以使其相互之間以及與配電操作員進(jìn)行通信。

研究人員在電氣與電子工程師協(xié)會(huì)的《新興與電力電子學(xué)精選期刊》上發(fā)表了有關(guān)其工作的研究報(bào)告。

為了測(cè)試PINE及其創(chuàng)建符合研究人員想象的功能的網(wǎng)絡(luò)的能力，他們構(gòu)建了設(shè)備原型，并使用大量的計(jì)算機(jī)模擬來(lái)創(chuàng)建一個(gè)方案，說(shuō)明它如何在混合社區(qū)中工作，其中有些房屋裝有PINE系統(tǒng)，而有些房屋則沒(méi)有。

測(cè)試表明，使用PINE系統(tǒng)的房屋具有更清潔、穩(wěn)定的電壓。從這些家庭在電網(wǎng)級(jí)別注入的電壓也很穩(wěn)定，因?yàn)镻INE系統(tǒng)也在對(duì)此進(jìn)行調(diào)節(jié)。