结合ICT与可再生能源的智能电网需要怎样的电源？

前言

在人们不断努力实现可持续发展社会的过程中，智能电网（下一代输电线路）正在成为推动太阳能和风力等可再生能源采用的关键技术。智能电网是一种利用计算机和通信技术来提高输电和供电效率的能源网络系统。TDK的双向直流-直流转换器在此范式中发挥着重要作用。

智能电网对于利用可再生能源至关重要

在我们努力实现脱碳社会的过程中，推广对环境友好的可再生能源是我们目前在全球范围内面临的一大挑战。然而，因难以平衡供需，太阳能和风能等可再生电力来源存在固有的劣势，主要原因是由于其发电量会根据天气条件和其他因素而波动。由于电力难以大量储存，供需必须始终保持平衡。如果这种平衡被打破，作为电力质量关键指标的频率就可能会下降，在最坏的情况下可能会引发大范围的停电。

作为解决这一问题的一种途径，智能电网的建设正在引起全世界的关注。由于智能电网利用 ICT和其他技术来优化电力的供需平衡，它们对于基于可再生能源的电力系统来说可谓是不可或缺的。

▲ 区域智能电网（智慧城市）的概念图

智能电网还可以通过双向通信利用智能电表，利用数值以及图表可视化的显示住宅、办公室和工厂的用电量，从而有助于节约能源。此外，每个设施的发电和储电量可以在智能电网内共享，以提高效率。

直流-直流转换器在智能电网中的作用及其面临的技术挑战

智能电网使用直流电源代替传统的商用交流电源，因为太阳能、风能和其他能源在直流（直流微电网*1）中产生电力。剩余电力使用锂离子电池和其他类型的充电电池进行储存。直流微电网和充电电池之间的电力交换通过一种称为直流-直流转换器的电源设备实现。直流-直流转换器通过将直流转换为另一种形式的直流，在为电子设备产生最佳稳定电压上发挥着关键作用。

为了稳定可再生能源产生的波动功率，直流-直流转换器必须精确且连续地控制充电电池的充电和放电，这需要先进的电力转换技术。给电网的电池充电和放电还需要两个独立的直流-直流转换器，每个方向一个，这就是另一个问题了。

▲ 直流-直流转换器在智能电网中的作用

在单个单元中双向交换直流电源的直流-直流转换器解决方案

TDK的EZA系列双向直流-直流转换器通过一个单元即可实现电池充电和放电所需的电力转换，从而解决了上述问题。

它们采用最新的数字控制技术，实现了先进功率转换这一具有挑战性的目标，在双向上都实现了高达 94% 或更高的效率。EZA系列还具有自动运行模式，可检测直流微电网的电压并自行确定转换方向，有助于稳定馈线网络的电压。此外，该系统还可以在不暂停直流-直流转换的情况下高速切换转换方向，即使在频繁切换时也能实现无缝、不间断的电力转换，最终为智能电网的部署提供支持。此外，过去需要两个单独直流-直流转换器的任务现在可以在一个单元中完成，从而节省空间和能源。

除了稳定直流供电外，EZA系列还以多种其他方式与充电电池互操作，例如均衡功耗以及在停电期间提供备用电源。对于智能城市（智能社区）*2，即采用智能电网技术的下一代环保城市，它们是必不可少的先进双向直流-直流转换器。

同时也促进了再生能源在工业设备中的使用

除了智能电网，对于在一系列使用电机的工业设备中采用再生能源*3，如起重机、电梯、自动导引车和叉车等，EZA系列也可以发挥核心作用。

负责 EZA系列的 TDK-Lambda股份有限公司工程师Hiroshige Yanagi谈到了它的未来前景。“EZA系列是双向直流-直流转换器系列，通过TDK的核心技术实现了世界高水平的功率密度和效率。通过将其与可再生能源和充电电池相结合，可以构建灵活、高度可扩展的系统。我们预计未来需求将呈增长趋势，产品阵容也将得到扩充。我们致力于通过EZA系列推动实现可持续发展的社会。”TDK 通过EZA 系列支持可再生能源的采用，为实现脱碳社会奠定基础，助力推动智能电网的部署。

▲ EZA系列：绝缘型双向直流-直流转换器

术语

1. 直流微电网：也称为直流电源总线。指高压直流电源系统的公共部分。

2. 智慧城市（智慧社区）：一种区域能源管理形式（在本地生产和消费能源），利用智能电网技术将可再生能源、家用电器、充电电池和电动汽车相互连接，还结合了交通系统等。

3. 再生能源：一般是指从设备中回收后转化为电能再利用的剩余能量。

审核编辑 ：李倩