前言

在人們不斷努力實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展社會(huì)的過程中，智能電網(wǎng)（下一代輸電線路）正在成為推動(dòng)太陽能和風(fēng)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(jì)算機(jī)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(duì)于利用可再生能源至關(guān)重要

在我們努力實(shí)現(xiàn)脫碳社會(huì)的過程中，推廣對(duì)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(fēng)能等可再生電力來源存在固有的劣勢(shì)，主要原因是由于其發(fā)電量會(huì)根據(jù)天氣條件和其他因素而波動(dòng)。由于電力難以大量?jī)?chǔ)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(biāo)的頻率就可能會(huì)下降，在最壞的情況下可能會(huì)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(duì)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(gè)設(shè)施的發(fā)電和儲(chǔ)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?yàn)樘柲堋L(fēng)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(jìn)行儲(chǔ)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(shí)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(dòng)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(jìn)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(gè)獨(dú)立的直流-直流轉(zhuǎn)換器，每個(gè)方向一個(gè)，這就是另一個(gè)問題了。

▲ 直流-直流轉(zhuǎn)換器在智能電網(wǎng)中的作用

在單個(gè)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(gè)單元即可實(shí)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(shí)現(xiàn)了先進(jìn)功率轉(zhuǎn)換這一具有挑戰(zhàn)性的目標(biāo)，在雙向上都實(shí)現(xiàn)了高達(dá) 94% 或更高的效率。EZA系列還具有自動(dòng)運(yùn)行模式，可檢測(cè)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(shí)也能實(shí)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(gè)單獨(dú)直流-直流轉(zhuǎn)換器的任務(wù)現(xiàn)在可以在一個(gè)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(duì)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(jìn)雙向直流-直流轉(zhuǎn)換器。

同時(shí)也促進(jìn)了再生能源在工業(yè)設(shè)備中的使用

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

負(fù)責(zé) 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。“EZA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(shí)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(kuò)展的系統(tǒng)。我們預(yù)計(jì)未來需求將呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，產(chǎn)品陣容也將得到擴(kuò)充。我們致力于通過EZA系列推動(dòng)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)。”TDK 通過EZA 系列支持可再生能源的采用，為實(shí)現(xiàn)脫碳社會(huì)奠定基礎(chǔ)，助力推動(dòng)智能電網(wǎng)的部署。

▲ EZA系列：絕緣型雙向直流-直流轉(zhuǎn)換器

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(fèi)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(dòng)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 ：李倩