本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
這是一篇客座文章，作者是羅伯特·法雷斯，德克薩斯大學奧斯汀分校的研究生，他正在研究電網儲能的好處，這是Pecan Street Inc.正在進行的智慧電網示範專案的一部分。羅伯特正在撰寫一系列客座文章，討論電網儲能技術以及儲能如何使電網受益。您可以在他的系列文章的第一篇和第二篇中閱讀 這裡 和 這裡。
在2012年10月的最後幾天，俗稱超級風暴桑迪的風暴襲擊了美國東部。這場風暴是美國曆史上破壞性最強的風暴之一，造成250多人死亡，損失超過650億美元。我們脆弱的電網加劇了風暴的影響。高速風颳倒了電線，洪水破壞了變電站，導致17個州發生電力故障，超過100萬電力客戶斷電。
新澤西州和紐約州受災最嚴重。在新澤西州，超過50萬PSE&G電力客戶和超過40萬澤西中央電力照明公司客戶斷電超過六天。在紐約州，超過28萬長島電力局客戶和超過18.5萬聯合愛迪生公司客戶在同一時期斷電。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您將幫助確保未來能夠繼續報道關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事。
當前電網的自上而下架構使其特別容易受到風暴的影響。即使是高度 локализованные 損壞也可能影響整個地區的電力客戶。德克薩斯大學奧斯汀分校的教授 Alexis Kwasinski 博士研究自然災害如何影響電力和通訊系統。他對颶風艾克分析表明電網是多麼容易受到損壞。儘管墨西哥灣沿岸地區的大部分地區受艾克的影響很小，但風暴過後，該地區的大片區域停電超過一週。
儘管目前的電網存在侷限性，但它正在顯示出向更分散式和更強大的架構過渡的跡象。自2000年以來，美國屋頂太陽能發電量大幅增長。國家可再生能源實驗室的Open PV專案跟蹤了美國太陽能電池板的安裝情況。其市場地圖顯示了所有50個州的光伏安裝歷史和價格。迄今為止，美國已安裝超過168,000個屋頂太陽能系統。州排名顯示，新澤西州和紐約州分別擁有第三和第四高的太陽能安裝量。新澤西州已安裝7,602個系統，總容量接近360兆瓦，紐約州已安裝4,494個系統，總容量為87兆瓦。
新澤西州和紐約州在分散式電網方面取得的進展在桑迪期間發揮作用了嗎？不幸的是，沒有。儘管屋頂太陽能在桑迪風暴中最惡劣的時候倖存下來，但當電網癱瘓時，太陽能電池板無法工作。在沒有電網其餘部分的情況下，沒有電力來彌補太陽能發電的不足，也沒有地方輸送多餘的太陽能電力，因此太陽能電池板無法提供安全、高質量的電力。因此，IEEE 1547 標準強制光伏電池板在停電期間完全斷開連線。
在電網中增加分散式電池系統可以改變這種情況。作為美國電力公司gridSmart計劃的一部分，許多變壓器級電池系統將在俄亥俄州哥倫布市東北部安裝。除了負載轉移和頻率調節等應用外，美國電力公司的“社群儲能”可以與屋頂光伏電池板配合使用，在停電期間形成微電網。變壓器級電池將充電和放電，以瞬時平衡當地太陽能發電和電力需求，從而將間歇性太陽能發電轉化為高質量電力。與能源管理系統相結合，這些隔離的變壓器級微電網可以被控制，以使用可用的太陽能電力無限期地為重要負載供電，或者直到電網的其餘部分恢復。
由於許多公用事業公司都在投資激勵措施來鼓勵屋頂太陽能發電，因此它們應該認真權衡社群儲能的成本和收益。社群儲能將提高現有太陽能資產在停電期間的價值，並幫助公用事業公司將太陽能發電轉移到最需要的時候。尤其是在紐約和新澤西州等地區，他們已經在為下一次重大風暴做準備，社群儲能可以與現有的、豐富的屋頂太陽能合作，使電網更具彈性，並減輕下一次超級風暴的影響。
圖片來源：照片由德克薩斯大學奧斯汀分校電氣與計算機工程系的教授 Alexis Kwasinksi 博士提供。在他的研究網頁上了解更多關於他正在進行的工作。
Robert Fares 是德克薩斯大學奧斯汀分校機械工程系的博士生。作為 Pecan Street Inc. 正在進行的智慧電網示範專案的一部分，Robert 的研究著眼於如何將儲能模型與大規模資料和最佳化相結合，以實現電池儲能的經濟運營管理。Robert 希望開發新穎的運營方法和商業模式，以幫助將分散式能源發電和儲能技術與重組的電力市場和零售電價相結合。透過他的研究，他希望證明這些新技術的市場前景和技術相容性。