YS-B-0014642 可再生能源互联网中的微电子技术 艾科拜尔

可再生能源互联网-可再生能源互联网中的微电子技术

旁白：黄如，北京大学教授，北京大学信息科学技术学院副院长，微电子学研究院院长，教育部长江特聘教授，国家杰出青年科学基金获得者，主要研究工作集中在微电子器件技术及其相关电路应用等方面，先后主持了近20项973课题，863课题，重大科技专项课题，国家自然基金重点项目等，已合作出版著作4本，发表学术论文200余篇。

黄如：这个呢是我的总的一个汇报提纲，首先呢是简单地跟大家谈一谈关于可再生能源互联网的技术特征的一些理解以及微电子技术在其中可能发挥的作用，然后接着呢就集中汇报一下关于几项主要的微电子技术，像固态变压器，这个其实前面查亚兵老师也提到了，还有分布式储能当中的微电子技术，信息采集芯片技术，还有芯片，通信相关的芯片技术，最后是一个简单的总结。前面大家也谈到很多，由于这个能源问题呢，未来大家必然要使用可再生能源，但其实可再生能源的使用里边，还是存在一系列的问题，包括像波动性，间歇性，使得我们的产能其实是随时间、气候、季节都是有波动的，而且不可控制的，前面也提到了，而且有些时候甚至于是没有电能输出的，另外一方面呢就是采能和用能之间的不平衡性，发电的高峰期与用电的高峰期呢，往往是

不在一个时段，还有就是前面也说到这个地区的不平衡，可再生能源丰富的地区与这个用电量大的地区往往是不一致，那么所有这些问题呢都导致可再生能源它无法直接并入传统电网还有它会带来很多问题，包括电网不稳的，甚至于可能传统电网会崩溃，所以在这种情况下呢，我们必须采用信息技术来变革和改造这个传统电网。那么这个变革和改造的中心思想应该是要抛开这个传统电网的几种思路供电的这样一个模式，以及它这样一个星状或者这样一个树状结构，这样一个星状或者树状结构，其实第一，网络也很脆弱，很容易受到攻击，而且容易传递故障，那么怎么样变革它呢，其实我们就是要用一些分步式的采能，分布式的用能，而且呢尤其要引入这个分布式的储能这样的一些特点，然后来组成这样一个微电网，然后有庞大的微电网组成这个电网，然后同时结合这个信息网，最后能成为就是能源互联网，所以能连互联网的第一个首要的技术特征一定是分布式的，那么正是由于这样一个分布式的话，而且第二个问题就是这个电能一定是双向流动的，因为传统的电网，它都单向走，你只能往下取电，你不能把电放上去，所以说这个双向的流动再加上这样一个分布式储能加起来的话，这两点加起来就有可能使我们能够在采能、储能、用能之间，达到一个最大限度的一个分布式的微平衡，这样的话就有可能解决前面提到的间歇性，波动性，还有不平衡性等等这些问题，那么能够使

得我们，我们能够真的像分享互联网上的信息一样，来分享能源，实现电能的一个高效的配置，所以因此来看到的话，能源互联网其实就是两张网的一个深度的融合。一张网就是分布式的一个可再生的电网，很多的微电网把它拼起来，这已经是一个扁平化的网络，刚才是一个星状网络，然后这样一个网，主要是承载电能的，一个共享和流动，另外一张网就是这个信息网，那么这两张网的深度的融合，使得我们有可能来实现多种多类能源的这样一个高效的使用和高效的一个配置，那么正是由于这样一些技术特征，使得能源互联网有可能能够达到这么些目标，这些目标一个就包括它的高效性，安全可靠性，因为你是用分布式微电网，也可能可以自愈，而且还可以屏蔽故障，还有的话它可以实现一个电力质量的高品质，便利性还有宽泛性。当这些技术特征，或者是它的目标的达到，其实还是有非常多的技术挑战，这个我们后面还会展开一些。下面呢，就向大家汇报一下其中的几项主要的一个微电子技术，一项就是这个固态的变压器，这个作用主要是实现一个电压的变化和频率的变化，从而来实现电能的一个双向的一个流动或者双向的互联，所以从这张结构图上也可以清晰地看到，它确实是整个能源互联网当中非常重要的一个核心部件，而且它布在很多地方，不是我一个地方就行了，因为原来可能就变压站上，大家看到很多变电站上，有一个特别大个那个变压器，现在你可能要布到很

多地方，那么我们为什么，要提出用固态的变压器呢，其实一个刚才就提到它一定是一个，能源的刚才说的一个特征，它是一个双向流动，而传统的变压器，它一定是单向的，因为它是靠线圈的匝数来调电压的，所以你不可能实现双向的这个情况，另外一个的话就是它是一个分布式的。第二个特征，也导致我们需要用固态的变压器，分布式的几个方面，一个的话这样的SST，它是会装备在很多的地方，海量化的一个配备，那么包括采能、储能，还有很多的像社区、小区，未来都会需要这样的SST，所以这个需求量，是非常大的，这一个海量化的东西，你一定需要它是小型化轻量化，你不能每一个都用上，现在变电站这么大个的一个变压器，显然是不适合的。另外一个特征也使得我们必须要用SST，那么也就是它要面向一个，多样化应用的这样一个需求，因为我们看到一般传统电厂出来的电，差不多是高压的AC；然后太阳能出来的，是低压的DC信号，直流信号；风能发出来的又是低压的AC信号。然后像电动汽车，它的输入又是低压的DC，所以它这个输出，输入，非常多样化的一个需求，那么传统的变压器，显然也是不能够满足这样的要求，所以说在这种情况下呢，变压器这个问题，必须要从传统的变压器走向固态变压器，那这是两者的一个对比，这是我们看到的一个图片，大家有时候在路上，也能看见特别大个的一个东西，然后也只能，单向的输入输出，当然它效率相对是要高