- 科技報導
文章專區
2020-08-15停電也不怕！讓太陽能所產電壓更穩定的裝置
464 期
Author 作者
編輯部
【本刊訊】美國德州農工大學（Texas A&M University）電子與計算工程學系助理教授謝樂（Le Xie）等人，日前開發出一款電力電子轉換器（power electronic converter），此裝置能使太陽能發電用戶製造出更穩定的電壓，並在停電期間協助優化配電作業。研究發表於近日IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics期刊。
根據科學新聞網EurekAlert!報導，由於太陽能電池成本的下降，過去幾年有許多家庭也開始安裝這種發電系統。傳統的居家太陽能發電系統中，屋頂的太陽能板所產生的電流會先經過變流器（inverter），才轉為居家用電或為太陽能後備電池（backup batteries）做充電，並藉由其他電力電子設備將太陽能板與電池連接回電網（grid）中；只要電網運作如常，白天被儲存的多餘能量便能在晚上取用。
不過，這種系統卻可能造成一些問題，包括因電源線損壞或過載所導致的電壓波動，以及進入電網的電流所產生的不規則諧波（harmonics），這些都關係到電能的品質，也可能會影響家電設備。此外，研究人員也提到，如電力公司這樣的公營事業，並不能控制這類住家的電網用電量，若因自然災害引發停電，可能會危害到醫院等社區服務，然而此前仍無調節或限制能耗的系統誕生。
有鑑於傳統太陽能發電系統需將電子設備與電網進行來回連接，研究團隊將此程序進行整合，開發出「網路邊緣的電力電子智能裝置（power electronics intelligence at the network edge, PINE）」，以期控制當中通往任一方向的電流。該裝置安裝於房屋外部，並分別接到屋內、公用電網與太陽能電池等三個連接點，且能授權外部用戶進行控制，經進一步設定後可與其他用戶或配電操作員做聯繫，如此電力公司便可調配到達家戶的電量。開發過程中，研究人員針對PINE的原型所做的測試也發現，社區中有安裝PINE的用戶，與未安裝者相比，無論是自家所得或電網端的電壓都較穩定。
對於此次的裝置開發，謝樂表示，該裝置可動態、實時地向公用電網導入電壓，因此公營事業毋須再購入價格高昂的電容器來支援饋電線（feeder lines）上的電壓之餘，也能在停電期間將電網電流做更有效率的分配。
新聞來源
Jorge Ramos-Ruiz et al., Power Electronics Intelligence at the Network Edge (PINE) – An Approach to Interface PV and Battery Energy Storage Systems at the Grid Edge, IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, 2020.