导读


美国加州大学圣迭戈分校的工程师团队开发出新算法,在停电期间,它战略性地将这些设备(太阳能逆变器)从电网中断开,从而让家庭可使用和共享可再生能源电力。这种算法与现有技术相适应,可提高系统的可靠性达25%到35%。


关键字

可再生能源电力太阳能算法


背景


停电,不仅会为我们日常生活带来诸多不便,而且会照成巨大的经济损失。不用说长时间的停电,仅几个小时的停电就会给人们的财产造成巨大损失。据悉,美国每年有700万客户经历过停电,停电超过5到10分钟,每年给客户照成的损失超过800亿美元。

也许有条件的家庭会这么想:自己家屋顶的太阳能发电设备可用来应急供电。可是仔细再一想,这方法并不可行。停电时,你家中的设备仍然与电网相互连接,但是基于安全考虑,管理太阳能板的设备会被关闭。换句话说,因为这些设备与电网之间的固定连接,让业主无法获取他们自家的可再生能源设施产生的电力。


(图片来源:维基百科)


创新


美国加州大学圣迭戈分校的工程师团队想要改变这个状况。他们开发出新的算法,战略性地将这些设备(太阳能逆变器)从电网中断开,在停电期间,让家庭可使用和共享可再生能源电力。这种算法与现有技术相适应,可提高系统的可靠性达25%到35%。研究人员在一篇发表于西雅图召开的美国控制会议上的论文中,描述了算法及应用的细节。


(图片来源:加州大学圣迭戈分校


论文的第一作者、加州大学圣迭戈分校机械工程专业的博士研究生 Abdulelah H. Habib 表示:


“飓风桑迪影响美国东海岸800万人,其中有些人两周都没有电力供应。因此,我们开始着手研究一种在停电期间利用可再生能源的新方法。”


技术

(图片来源:加州大学圣迭戈分校


这项创新的关键技术就是:在停电期间,通过算法优先分配可再生能源电力。这些方程式考虑到了对于太阳能和风能产量的预估,以及目前可用的能源存储量,包括电动汽车、电池等等。该算法将这些信息与居民预计使用的能源量以及一组房屋可以产生的能源量相结合。

这个算法也可以通过编程,引入一个基于不同参数的优先级函数。例如,在停电期间,愿意支付更多的客户将优先获取电力;或者相比正常操作期间生产出更多电力的客户,在停电期间将不会失去电力;更重要的是,该算法能够给那些急需电力的客户更多优先级,例如这些客户使用的是维持生命的设备。

研究人员研究了何种能量存储配置与他们算法配合得最好。尽管在每个家庭中都拥有能量存储系统会导致性能最优,但大多数客户选择共享社区级的能量存储系统,这将大幅降低成本


虽然该算法可以适配现有技术,但是它需要每个房屋都装备可远程控制的断路器,而这些设备还没有普及。此外,供电公司还必须安装先进的通信设备,让居民区的电力系统可以相互通信。


此外,所有具备太阳能电池板的家庭需要装备逆变器,将面板产生的直流电转化为可以在电网中流通的交流电。这些逆变器也称为“电网跟随”设备,因为它们只能连接到电网。为了将一群房屋集合到一起,每个房屋装备了一个“网格形成”逆变器,它可以连接到其他住宅的类似设备。


价值


毋庸置疑,这项研究最大价值在于:该算法也兼容现有技术,并且在停电时,让家庭可以利用和共享可再生能源提供电力。这样不仅可以保证人们的正常生活,也减少了经济损失。


加州大学圣迭戈分校的机械工程系教授、论文又一高级作者 Raymond de Callafon 表示:


在停电期间,房屋联网在一起将更加灵活。它们对于价格波动也更具弹性。他们比共享资源的效果更佳,且惠及每个房屋。”


未来

下一步的工作包括:在实验室中,通过相关的软硬件,验证设备的可靠性。最终,还需要相关的法律法规配套。在美国大多数州,单个业主不允许向其他居民售卖电力。研究人员指出,等到有新的法规出台,这项技术也将惠及那些装配可再生能源设施的企业,它们需要持续的电力,而又没有备份的发电机。

参考资料


【1】http://jacobsschool.ucsd.edu/news/news_releases/release.sfe?id=2299



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新算法:未来停电时,有望实现可再生能源电力共享!
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