本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
这是一篇客座文章，作者是罗伯特·法雷斯，德克萨斯大学奥斯汀分校的研究生，他正在研究电网储能的好处，这是Pecan Street Inc.正在进行的智能电网示范项目的一部分。罗伯特正在撰写一系列客座文章，讨论电网储能技术以及储能如何使电网受益。您可以在他的系列文章的第一篇和第二篇中阅读 这里 和 这里。
在2012年10月的最后几天，俗称超级风暴桑迪的风暴袭击了美国东部。这场风暴是美国历史上破坏性最强的风暴之一，造成250多人死亡，损失超过650亿美元。我们脆弱的电网加剧了风暴的影响。高速风刮倒了电线，洪水破坏了变电站，导致17个州发生电力故障，超过100万电力客户断电。
新泽西州和纽约州受灾最严重。在新泽西州，超过50万PSE&G电力客户和超过40万泽西中央电力照明公司客户断电超过六天。在纽约州，超过28万长岛电力局客户和超过18.5万联合爱迪生公司客户在同一时期断电。
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当前电网的自上而下架构使其特别容易受到风暴的影响。即使是高度 локализованные 损坏也可能影响整个地区的电力客户。德克萨斯大学奥斯汀分校的教授 Alexis Kwasinski 博士研究自然灾害如何影响电力和通信系统。他对飓风艾克分析表明电网是多么容易受到损坏。尽管墨西哥湾沿岸地区的大部分地区受艾克的影响很小，但风暴过后，该地区的大片区域停电超过一周。
尽管目前的电网存在局限性，但它正在显示出向更分布式和更强大的架构过渡的迹象。自2000年以来，美国屋顶太阳能发电量大幅增长。国家可再生能源实验室的Open PV项目跟踪了美国太阳能电池板的安装情况。其市场地图显示了所有50个州的光伏安装历史和价格。迄今为止，美国已安装超过168,000个屋顶太阳能系统。州排名显示，新泽西州和纽约州分别拥有第三和第四高的太阳能安装量。新泽西州已安装7,602个系统，总容量接近360兆瓦，纽约州已安装4,494个系统，总容量为87兆瓦。
新泽西州和纽约州在分布式电网方面取得的进展在桑迪期间发挥作用了吗？不幸的是，没有。尽管屋顶太阳能在桑迪风暴中最恶劣的时候幸存下来，但当电网瘫痪时，太阳能电池板无法工作。在没有电网其余部分的情况下，没有电力来弥补太阳能发电的不足，也没有地方输送多余的太阳能电力，因此太阳能电池板无法提供安全、高质量的电力。因此，IEEE 1547 标准强制光伏电池板在停电期间完全断开连接。
在电网中增加分布式电池系统可以改变这种情况。作为美国电力公司gridSmart计划的一部分，许多变压器级电池系统将在俄亥俄州哥伦布市东北部安装。除了负载转移和频率调节等应用外，美国电力公司的“社区储能”可以与屋顶光伏电池板配合使用，在停电期间形成微电网。变压器级电池将充电和放电，以瞬时平衡当地太阳能发电和电力需求，从而将间歇性太阳能发电转化为高质量电力。与能源管理系统相结合，这些隔离的变压器级微电网可以被控制，以使用可用的太阳能电力无限期地为重要负载供电，或者直到电网的其余部分恢复。
由于许多公用事业公司都在投资激励措施来鼓励屋顶太阳能发电，因此它们应该认真权衡社区储能的成本和收益。社区储能将提高现有太阳能资产在停电期间的价值，并帮助公用事业公司将太阳能发电转移到最需要的时候。尤其是在纽约和新泽西州等地区，他们已经在为下一次重大风暴做准备，社区储能可以与现有的、丰富的屋顶太阳能合作，使电网更具弹性，并减轻下一次超级风暴的影响。
图片来源：照片由德克萨斯大学奥斯汀分校电气与计算机工程系的教授 Alexis Kwasinksi 博士提供。在他的研究网页上了解更多关于他正在进行的工作。
Robert Fares 是德克萨斯大学奥斯汀分校机械工程系的博士生。作为 Pecan Street Inc. 正在进行的智能电网示范项目的一部分，Robert 的研究着眼于如何将储能模型与大规模数据和优化相结合，以实现电池储能的经济运营管理。Robert 希望开发新颖的运营方法和商业模式，以帮助将分布式能源发电和储能技术与重组的电力市场和零售电价相结合。通过他的研究，他希望证明这些新技术的市场前景和技术兼容性。