没有磁芯的变压器，或为绿色能源打造的电网 + test

目录

• 光建风力发电机还不够
• 什么是固态变压器
• 同一项努力的三条主线
• 直接取自植物的绝缘
• 没有“老板”的模块
• 来自实验室的数字
• 绿色不只是名义上的
• 不止是一次实验
• 需要记住的要点
• 五个问题：你有成为能源工程师的潜质吗？（测试）

⇑光建风力发电机还不够

人们谈论能源转型时，通常围绕风、阳光和水，也就是能源本身。然而，更换能源只是工作的一半。可再生能源设施产生的电力仍然需要输送和分配，这就要求建设新的电网基础设施，而且刻不容缓。

“能源转型需要更灵活、更数字化、更有韧性、能够容纳高比例可再生能源的电网，”西班牙CIRCE基金会的乔纳坦·佩里斯·里瓦斯（Jonatan Peris Rivas）说，该基金会负责协调由欧盟资助的SSTAR项目。

⇑什么是固态变压器

该项目的主角是固态变压器，简称SST。这是一种先进的电力电子设备，其中带磁芯的传统变压器被高频工作的半导体开关所取代。听上去像是专家才关心的设计变化，但实际上，它把电网的一个关键部件带进了电子学的世界。

SSTAR团队设定了一个具体目标：让这项技术走出低压阶段，为高压电网中的运行做好准备。他们想要证明，高压SST可以从概念走向经实验验证的原型，并有关于性能、安全和可持续性的可靠数据作为支撑。

⇑同一项努力的三条主线

工作在三个方向上同时展开。每个方向应对一项不同的挑战，从材料到电子器件本身，再到整个系统的控制方式：

• 一种可持续的生物基绝缘液体，旨在改善设备的绝缘性能；
• 一种基于双向感应功率传输（简称IPT）的高压SST模块；
• 一种去中心化的级联H桥控制架构，无需中央控制器即可添加更多模块。

⇑直接取自植物的绝缘

第一条主线表明，现代电力工程并不只关乎半导体。为了给原型的各个部件绝缘，团队制备了一种植物来源的液体。他们生产了200升的样品，用于变压器原型。在这种思路下，绿色不仅指能源的来源，也指设备本身所用的材料。

⇑没有“老板”的模块

第二条和第三条主线紧密相连。高压模块借助感应功率实现双向能量传输。去中心化架构则意味着，各个模块可以串联起来并增加数量，而无需单一的中央控制器来监管整体。这样的设计旨在让方案更容易扩展。

⇑来自实验室的数字

所有部件都已集成，并在两个经认证的试验台上得到验证。基于IPT技术的原型在1 500伏电压下实现了76.7千瓦的功率传输，谐振运行时的效率约为95%。

级联版本的测试同样引人关注。研究人员将28个模块串联，模拟了66千伏、100安培有效值的电网条件。这相当于每个分支660千瓦，而且全程没有中央控制器。结果既证实了系统的可扩展性，也证实了它的技术有效性。

⇑绿色不只是名义上的

团队没有局限于电气测量，还进行了可持续性评估。“我们随后的可持续性评估表明，SSTAR方案可以显著改善环境表现，尤其是在使用可再生电力供电时，”佩里斯·里瓦斯说。

研究人员还指出了这项新技术最有前景的应用场景。他们认为最有希望的是工业微电网、数据中心和海上可再生能源设施。

⇑不止是一次实验

团队认为，该项目为高压固态变压器指明了一条清晰的道路：技术上有前景、更可持续，并且贴合电网的实际需求。SST本身已成为支撑可再生能源系统的一项重要技术。

“项目没有停留在实验室的构想上，而是产出了经验证的原型、可持续性与社会影响评估，以及达到技术成熟的清晰路线图，”佩里斯·里瓦斯强调。他认为，项目最大的成功在于把技术方案与整个系统层面的愿景结合起来。研究人员正在此基础上继续开发原型，寻找产业伙伴、投资和新的资金机会。

⇑需要记住的要点

能源转型不只关乎新的能源，也关乎电网本身的新设备。SSTAR项目表明，固态变压器可以走出实验室，在高压范围内运行，具备高效率、可扩展的架构和植物基绝缘。对于学习能源工程、电气工程或电子学的学生来说，这是一个很好的例子，说明多少领域会在同一台设备中交汇：从绝缘材料，到电力电子，再到控制系统。

⇑五个问题：你有成为能源工程师的潜质吗？（测试）