將ICT與可再生能源相結(jié)合的智能電網(wǎng)需要怎樣的電源？

在人類不斷努力實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展社會的過程中，智能電網(wǎng)（下一代輸電線路）正在成為推動太陽能和風力等可再生能源采用的關(guān)鍵技術(shù)。智能電網(wǎng)是一種利用計算機和通信技術(shù)來提高輸電和供電效率的能源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。TDK 的雙向直流-直流轉(zhuǎn)換器在此范式中發(fā)揮著重要作用。

智能電網(wǎng)對于利用可再生能源至關(guān)重要
在我們努力實現(xiàn)脫碳社會的過程中，推廣對環(huán)境友好的可再生能源是我們目前在全球范圍內(nèi)面臨的一大挑戰(zhàn)。然而，因難以平衡供需，太陽能和風能等可再生電力來源存在固有的劣勢，主要原因是由于其發(fā)電量會根據(jù)天氣條件和其他因素而波動。由于電力難以大量儲存，供需必須始終保持平衡。如果這種平衡被打破，作為電力質(zhì)量關(guān)鍵指標的頻率就可能會下降，在最壞的情況下可能會引發(fā)大范圍的停電。

作為解決這一問題的一種途徑，智能電網(wǎng)的建設(shè)正在引起全世界的關(guān)注。由于智能電網(wǎng)利用 ICT 和其他技術(shù)來優(yōu)化電力的供需平衡，它們對于基于可再生能源的電力系統(tǒng)來說可謂是不可或缺的。

區(qū)域智能電網(wǎng)（智慧城市）的概念圖

智能電網(wǎng)還可以通過雙向通信利用智能電表，利用數(shù)值以及圖表可視化的顯示住宅、辦公室和工廠的用電量，從而有助于節(jié)約能源。此外，每個設(shè)施的發(fā)電和儲電量可以在智能電網(wǎng)內(nèi)共享，以提高效率。

直流-直流轉(zhuǎn)換器在智能電網(wǎng)中的作用及其面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)
智能電網(wǎng)使用直流電源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的商用交流電源，因為太陽能、風能和其他能源在直流（直流微電網(wǎng)*1）中產(chǎn)生電力。剩余電力使用鋰離子電池和其他類型的充電電池進行儲存。直流微電網(wǎng)和充電電池之間的電力交換通過一種稱為直流-直流轉(zhuǎn)換器的電源設(shè)備實現(xiàn)。直流-直流轉(zhuǎn)換器通過將直流轉(zhuǎn)換為另一種形式的直流，在為電子設(shè)備產(chǎn)生最佳穩(wěn)定電壓上發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

為了穩(wěn)定可再生能源產(chǎn)生的波動功率，直流-直流轉(zhuǎn)換器必須精確且連續(xù)地控制充電電池的充電和放電，這需要先進的電力轉(zhuǎn)換技術(shù)。給電網(wǎng)的電池充電和放電還需要兩個獨立的直流-直流轉(zhuǎn)換器，每個方向一個，這就是另一個問題了。

直流-直流轉(zhuǎn)換器在智能電網(wǎng)中的作用

在單個單元中雙向交換直流電源的直流-直流轉(zhuǎn)換器解決方案
TDK 的EZA 系列雙向直流-直流轉(zhuǎn)換器通過一個單元即可實現(xiàn)電池充電和放電所需的電力轉(zhuǎn)換，從而解決了上述問題。

它們采用最新的數(shù)字控制技術(shù)，實現(xiàn)了先進功率轉(zhuǎn)換這一具有挑戰(zhàn)性的目標，在雙向上都實現(xiàn)了高達 94% 或更高的效率。EZA 系列還具有自動運行模式，可檢測直流微電網(wǎng)的電壓并自行確定轉(zhuǎn)換方向，有助于穩(wěn)定饋線網(wǎng)絡(luò)的電壓。此外，該系統(tǒng)還可以在不暫停直流-直流轉(zhuǎn)換的情況下高速切換轉(zhuǎn)換方向，即使在頻繁切換時也能實現(xiàn)無縫、不間斷的電力轉(zhuǎn)換，最終為智能電網(wǎng)的部署提供支持。 此外，過去需要兩個單獨直流-直流轉(zhuǎn)換器的任務(wù)現(xiàn)在可以在一個單元中完成，從而節(jié)省空間和能源。

除了穩(wěn)定直流供電外，EZA 系列還以多種其他方式與充電電池互操作，例如均衡功耗以及在停電期間提供備用電源。對于智能城市（智能社區(qū)）*2，即采用智能電網(wǎng)技術(shù)的下一代環(huán)保城市，它們是必不可少的先進雙向直流-直流轉(zhuǎn)換器。

同時也促進了再生能源在工業(yè)設(shè)備中的使用

除了智能電網(wǎng)，對于在一系列使用電機的工業(yè)設(shè)備中采用再生能源*3，如起重機、電梯、自動導(dǎo)引車和叉車等，EZA 系列也可以發(fā)揮核心作用。

負責 EZA 系列的 TDK-Lambda股份有限公司工程師 Hiroshige Yanagi 談到了它的未來前景?！癊ZA 系列是雙向直流-直流轉(zhuǎn)換器系列，通過 TDK 的核心技術(shù)實現(xiàn)了世界高水平的功率密度和效率。通過將其與可再生能源和充電電池相結(jié)合，可以構(gòu)建靈活、高度可擴展的系統(tǒng)。我們預(yù)計未來需求將呈增長趨勢，產(chǎn)品陣容也將得到擴充。我們致力于通過EZA系列推動實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的社會。”TDK 通過EZA 系列支持可再生能源的采用，為實現(xiàn)脫碳社會奠定基礎(chǔ)，助力推動智能電網(wǎng)的部署。

Hiroshige Yanagi
工程師
研發(fā)部 新能源系統(tǒng)部
TDK-Lambda股份有限公司

EZA 系列：絕緣型雙向直流-直流轉(zhuǎn)換器

EZA 系列是 TDK-Lambda 品牌下提供的緊湊式、薄型、高效雙向直流-直流轉(zhuǎn)換器系列，有多種型號可供選擇。有關(guān)產(chǎn)品的更多信息，請訪問產(chǎn)品中心。

術(shù)語
1. 直流微電網(wǎng)：也稱為直流電源總線。指高壓直流電源系統(tǒng)的公共部分。
2. 智慧城市（智慧社區(qū)）：一種區(qū)域能源管理形式（在本地生產(chǎn)和消費能源），利用智能電網(wǎng)技術(shù)將可再生能源、家用電器、充電電池和電動汽車相互連接，還結(jié)合了交通系統(tǒng)等。
3. 再生能源：一般是指從設(shè)備中回收后轉(zhuǎn)化為電能再利用的剩余能量。

審核編輯 黃宇