智能变压器将推动智能电网的发展

新的智能变压器可快速为汽车充电，并使电网减少耗电3%，相当于美国全年太阳能电池板发电量好几倍。

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，他是美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，他是美国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。

电力用户比如大型仓储式超市都开始安装更多的太阳能板和储电设备，所以智能变压器就是关键，因为要整合的电力就来自这些来源和电网，梅特拉说。存储系统和分布式能源可以让商店决定何时从电网取电，何时向电网送电，这取决于某一特定时刻的电价。智能变压器可以协调这种电压上的迅速变化，就是从买电转变为卖电的变化，同时保持电网稳定，防止邻居的灯光变暗。它们甚至可以让人们从邻居买电，亚历克斯•黄说。“如果你在夜间插上电动车充电，你充电时就可以与一些邻居协商，如果邻居有多余电力的话，”他说。“你实际上可以支付邻居。你不必支付公用事业机构。”