新演算法：未來停電時，有望實現可再生能源電力共享！

導讀

美國加州大學聖迭戈分校的工程師團隊開發出新演算法，在停電期間，它戰略性地將這些設備（太陽能逆變器）從電網中斷開，從而讓家庭可使用和共享可再生能源電力。這種演算法與現有技術相適應，可提高系統的可靠性達25%到35%。

關鍵字

可再生能源、電力、太陽能、演算法

背景

停電，不僅會為我們日常生活帶來諸多不便，而且會照成巨大的經濟損失。不用說長時間的停電，僅幾個小時的停電就會給人們的財產造成巨大損失。據悉，美國每年有700萬客戶經歷過停電，停電超過5到10分鐘，每年給客戶照成的損失超過800億美元。

也許有條件的家庭會這麼想：自己家屋頂的太陽能發電設備可用來應急供電。可是仔細再一想，這方法並不可行。停電時，你家中的設備仍然與電網相互連接，但是基於安全考慮，管理太陽能板的設備會被關閉。換句話說，因為這些設備與電網之間的固定連接，讓業主無法獲取他們自家的可再生能源設施產生的電力。

（圖片來源：維基百科）

創新

美國加州大學聖迭戈分校的工程師團隊想要改變這個狀況。他們開發出新的演算法，戰略性地將這些設備（太陽能逆變器）從電網中斷開，在停電期間，讓家庭可使用和共享可再生能源電力。這種演算法與現有技術相適應，可提高系統的可靠性達25%到35%。研究人員在一篇發表於西雅圖召開的美國控制會議上的論文中，描述了演算法及應用的細節。

（圖片來源：加州大學聖迭戈分校）

論文的第一作者、加州大學聖迭戈分校機械工程專業的博士研究生 Abdulelah H. Habib 表示：

「颶風桑迪影響美國東海岸800萬人，其中有些人兩周都沒有電力供應。因此，我們開始著手研究一種在停電期間利用可再生能源的新方法。」

技術

（圖片來源：加州大學聖迭戈分校）

這項創新的關鍵技術就是：在停電期間，通過演算法優先分配可再生能源電力。這些方程式考慮到了對於太陽能和風能產量的預估，以及目前可用的能源存儲量，包括電動汽車、電池等等。該演算法將這些信息與居民預計使用的能源量以及一組房屋可以產生的能源量相結合。

這個演算法也可以通過編程，引入一個基於不同參數的優先順序函數。例如，在停電期間，願意支付更多的客戶將優先獲取電力；或者相比正常操作期間生產出更多電力的客戶，在停電期間將不會失去電力；更重要的是，該演算法能夠給那些急需電力的客戶更多優先順序，例如這些客戶使用的是維持生命的設備。

研究人員研究了何種能量存儲配置與他們演算法配合得最好。儘管在每個家庭中都擁有能量存儲系統會導致性能最優，但大多數客戶選擇共享社區級的能量存儲系統，這將大幅降低成本。

雖然該演算法可以適配現有技術，但是它需要每個房屋都裝備可遠程控制的斷路器，而這些設備還沒有普及。此外，供電公司還必須安裝先進的通信設備，讓居民區的電力系統可以相互通信。

此外，所有具備太陽能電池板的家庭需要裝備逆變器，將面板產生的直流電轉化為可以在電網中流通的交流電。這些逆變器也稱為「電網跟隨」設備，因為它們只能連接到電網。為了將一群房屋集合到一起，每個房屋裝備了一個「網格形成」逆變器，它可以連接到其他住宅的類似設備。

價值

毋庸置疑，這項研究最大價值在於：該演算法也兼容現有技術，並且在停電時，讓家庭可以利用和共享可再生能源提供電力。這樣不僅可以保證人們的正常生活，也減少了經濟損失。

加州大學聖迭戈分校的機械工程系教授、論文又一高級作者 Raymond de Callafon 表示：

「在停電期間，房屋聯網在一起將更加靈活。它們對於價格波動也更具彈性。他們比共享資源的效果更佳，且惠及每個房屋。」

未來

下一步的工作包括：在實驗室中，通過相關的軟硬體，驗證設備的可靠性。最終，還需要相關的法律法規配套。在美國大多數州，單個業主不允許向其他居民售賣電力。研究人員指出，等到有新的法規出台，這項技術也將惠及那些裝配可再生能源設施的企業，它們需要持續的電力，而又沒有備份的發電機。

參考資料

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

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