混合逆变器集成分布式能源资源，支持智能电网功能_专栏

ORNL开发的混合逆变器是一种智能电力电子逆变器平台，可以连接本地能源，例如太阳能电池板，储能和电动汽车，并与公用电网有效地交互。图片提供：美国能源部橡树岭国家实验室的卡洛斯·琼斯（Carlos Jones）

橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)的研究人员开发了一种智能电力电子逆变器平台，它可以连接本地的能源资源，如太阳能电池板、储能设备和电动汽车，并顺利地与公用电网交互。

逆变器把电能从电源产生的直流电转换成家庭和电网使用的交流电。今天的逆变器还面临着额外的挑战——如何使电力供应与消费者的负荷相匹配，如何在太阳能和风能等可再生能源中作为主要的能源转换来源，以及如何连接到现场的能源存储、电动汽车和智能家电中。混合逆变平台可以做到这一切，同时与更大的电网相互作用。

ORNL研究了在混合逆变器平台中嵌入计算能力，支持各种控制系统和基于电力电子的逆变器硬件之间的实时通信和决策。这个使用开源软件的平台被设计成可以与任何控制系统兼容——业界称之为即插即用。

在IEEE 2020电力和能源协会创新智能电网技术会议上，发表了题为“支持电表交易电力电子系统的基于代理的框架”的出版物。

“每一家提供太阳能、智能电器、电动汽车等产品的公司通常都有不同的控制系统。我们想要创造的是一种方法，利用一个共同的平台来整合所有这些系统，创建一个平稳运行的、自主的、分布式的能源系统。”他补充说，该平台鼓励安装清洁、节能的分布式资源，同时将家庭中多件设备的费用降至最低。

ORNL开发的混合逆变器是一种智能电力电子逆变器平台，可以连接本地能源，例如太阳能电池板，储能和电动汽车，并与公用电网有效地交互。图片提供：美国能源部橡树岭国家实验室的Carlos Jones。

该研究使智能电网成为可能，即一个具有实时监控和瞬时电源管理的自主功能的系统，以更好的系统稳定性和抗中断的弹性。

该平台由太平洋西北国家实验室在美国能源部建筑技术办公室(BTO)的资助下开发的伏尔泰隆开源软件启动。随后，ORNL的科学家们建立了一种新的软件代理，它可以在各种控制系统之间与电力电子驱动的逆变器硬件进行通信。

“我们制造自己的组件级硬件，这是我们带来的优势，”钦塔瓦里说。“我们自下而上设计，从零开始创建我们自己的平台，考虑到系统控制的分枝到开关。”这有助于我们设计一个整体上更好的集成系统。”

该项目由美国能源部的BTO和电力项目办公室通过电网现代化实验室联盟(GMLC)提供支持。GMLC将国家实验室资源与能源部计划办公室整合在一起，例如使国家电网现代化。

下一步该技术将扩展到更高的电压系统。当家庭使用120伏特电压时，将平台扩展到240伏特，然后扩展到480伏特，就可以在商业环境中使用，比如工厂。通过进一步扩大这项技术，使其达到13.8千伏，研究人员可以在更大的大块电网系统上适应中压应用。

研究人员史蒂文·坎贝尔（L）和米奇·史密斯（R）在ORNL GRID-C开发和测试设施中使用混合逆变器平台。图片提供：ORNL /美国能源部的Carlos Jones。图片提供：美国能源部橡树岭国家实验室的卡洛斯·琼斯（Carlos Jones）

GMLC中压枢纽下的大规模工作将在ORNL的电网研究集成和部署中心进行。grid - c研究机构致力于开发和评估安全、弹性电网的先进组件，包括创建可伸缩的电力电子设备和控制，以支持一个自主运行的电网。

“电网的自动系统可以比作汽车工业的发展，”Chinthavali说。“从手动到自动的转变使得操作人员更省力的操作系统成为可能，尤其是在拥挤地区。如今，自动齿轮系统正在支持向自动驾驶汽车的转变。混合逆变平台是未来智能、自主电网的类似基石。”

参与该项目的其他研究人员包括来自ORNL的Michael Starke、Steven Campbell、Rong Zeng、Sheng Zheng、Mitch Smith和Teja Kuruganti。

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