国家可再生能源实验室的“小盒子挑战”竞赛(旨在鼓励制造用于将太阳能系统与电网互连的小型逆变器)由比利时的Red Electric Devils(来自CE + T Power的团队)赢得了,根据Google和IEEE最近的公告。
这一胜利使研究团队获得了100万美元的奖金,以表明“逆变器的大小可以是平板电脑的大小或更小,而不是野餐冷却器的大小。”
竞赛的获胜者是在能源部国家可再生能源实验室(NREL)位于科罗拉多州戈尔登(GREL)的校园中对各种参赛作品进行测试和分析后选定的。提交的内容已于2015年10月下旬提交给Golden的能源系统集成设施(ESIF)。
NREL项目负责人布莱克·伦德斯特伦(Blake Lundstrom)表示:“总体思路是,以与在野外使用类似的方式测试这些逆变器。”
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第一步是验证逆变器是否符合所有与安全相关的关键规格,然后简单地打开逆变器并查看其是否正常运行。接下来,是一个三小时的过程,以在多个不同的操作点操作逆变器,并验证三个小时内是否满足关键规格。经过这些挑战之后,十八个决赛选手的范围缩小到了进行到第三轮比赛的其余逆变器。
这些最终的逆变器经过了100小时的真实条件模拟,包括模拟太阳能发电系统的直流电,在间歇性阴天时,功率会快速上升和下降,以及逆变器需要提供的典型住宅的实际变化负载。每个逆变器必须满足市售逆变器所需的大多数相同规格。
“我们正在检查是否满足所有规格,并且是该领域类似太阳能逆变器会遇到的现实条件,并长期评估其热性能-这些是我们在这100个小时内一直在寻找的关键内容,伦德斯特伦继续说道。
经过Google,IEEE电力电子学会和NREL的评审后,Red Electric Devils被一致选为获胜者。
他们的逆变器的功率密度为143 W / in3-,远高于最低要求50 W / in3,比最近的竞争对手高50%-体积仅为14立方英寸,体积小于2.5英寸的立方体在每一侧。获奖的逆变器在电磁顺应性(从设备发出的电噪声量)的测量上也表现更好。
将逆变器缩小一个数量级并使它们的生产和安装成本降低,将使更多的太阳能家庭和更高效的配电网成为可能,同时有助于将电力带到偏远地区。赢得逆变器的关键因素是宽带隙半导体的使用,该技术使电力电子设备能够在更高的电压和温度下工作,从而使它们能够通过较小的体积传输更多的能量。
“与传统的硅片相比,宽带隙具有许多优势,这使团队能够实现一些在竞争中取得成功所需的小型化和效率目标,” Lundstrom指出。“并不是每个团队都使用宽带隙设备,但绝大多数团队都使用。”
Lundstrom总结道:“ Little Box Challenge实际上迫使人们试图优化空间,而这样做的一个很好的结果是,某些实现该技术的技术将对逆变器开发的其他方面非常有帮助。”“例如,一旦您的设备几乎完全集成到印刷电路板上,则制造起来会更容易。另外,一些团队能够整合所有这些创新而不会增加逆变器的任何额外成本,并且在某些情况下,这些设计在批量生产时可能会降低逆变器的成本。”
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