能量互联网

在繁忙的工作日中，只要停电几分钟，就能让人们意识到依赖工业时代的能源基础设施的危害。如果没有国家电网提供的电力，商业就会停滞，通讯网络就会瘫痪，交通就会停止，城市就会陷入黑暗。

简单地说，什么都行不通。

另外，停电也不容易控制。由于电网是一个巨大的相互连接的网络，其中一个部分的故障可能会产生级联效应，引发整个线路的连续停电。

“电网是基于20世纪早期的技术，”电气和计算机工程教授伊克巴尔侯赛因(Iqbal Husain)说。“这需要改变。”

乌亚此是主任FREEDM系统中心该组织由研究、工业和工程教育领域的领军人物组成，致力于设想并创建未来的能源网络。有了来自国家科学基金会工程研究中心(NSF)和其他行业的支持，已经激发了罗利研究三角地区数十家清洁能源企业的增长，使该地区成为智能电网发展的中心。

“我们正在尝试建立一种新的电网基础设施，我们称之为能源互联网，”亚历克斯·黄说，他是北卡罗来纳州的一名研究人员，也是一种新获得专利的软开关单级交直流转换器的联合发明人。“我们正在关注整个分销系统。这是一个巨大的工程系统。这非常非常复杂。”

根据美国能源部的说法，智能电网将更加高效，能够在不增加基础设施的情况下满足日益增长的消费者需求。它还将更加智能，能够感知系统过载并重新安排电源，以防止或减少潜在的停电。它将接受几乎任何燃料来源的能源，并在国家科学基金会资助的研究基础上，提供更好的安全性和应对自然灾害或威胁的弹性。它还将允许消费者和公用事业公司之间的实时交流，开创一个消费者选择的新时代。

能源创新

From its headquarters on NC State’s Centennial Campus, FREEDM (short for Future Renewable Electric Energy Delivery and Management) is coming at the challenge on many fronts, from the creation of new devices that will allow energy to flow in more than one direction to the development of the software architecture that will give the smart grid its brainpower.

该设施拥有1兆瓦演示集线器和实时数字仿真实验室，以及专业从事计算机科学，电力电子，储能和电机驱动技术的实验室。在Freedm伞下，世界领先和学生在佛罗里达州立大学，佛罗里达州立大学和密苏里州理工大学与佛罗里达州立大学的同事解决了十几个研究项目。

这只是今年的情况。七年来，该中心已经启动了从系统理论到智能能源管理等领域的数十个项目。

结果是之后的一种创新。研究人员开发了一种技术，允许共同的电子元件处理比现有组件高几乎七倍的电压;创建超快速故障检测，隔离和恢复系统;并发明了一种新型固态变压器，更换了100岁的电磁变压器。

这些创新持有希望使电网更具弹性，培养在全国能源基础设施中发挥着重要作用的可持续能源技术，以及推动经济增长和繁荣。

创业催生新技术

例如，创业公司General Capacitor专注于开发基于“超级电容”发现的储能产品。“超级电容”发现是由佛罗里达农工大学(Florida A&M University)和佛罗里达州立大学(Florida State University)教授郑吉姆(Jim Zheng)发明的，他是FREEDM的领导团队成员。

郑的UltraCapacitors将门打开到新一代的能量存储技术，这些技术可用于帮助稳定从可再生来源的能量流 - 如太阳能 - 进入网格。这将具有使可再生能源更加可行的效果，同时也使网格本身更具弹性。

对于未来的电网来说，整合这些新技术就像插上一盏灯。智能电网将能够收集和处理数千甚至数百万比特的数据，并智能地管理整个网络的电力流动，理想情况下，它的大部分工作都在电网边缘，靠近客户。这种被称为分布式发电的系统可能比现有的系统更高效，环境更可持续。

在距离北卡罗来纳州立大学罗利校区一英里的地方，有一家名为栅格布里奇正致力于将FREEDM技术商业化，以智能电网路由器的形式，将可再生能源和能源存储设备(包括电动汽车)集成到电网中。GridBridge得到了美国国家科学基金会小企业创新研究项目的资助。

首席执行官查德•埃克哈特(Chad Eckhardt)表示:“我们不指望公用事业公司拆除他们现有的基础设施。”“但他们需要能够帮助基础设施更好、更高效运营的产品。”

自由的另一个伙伴，能源巨头ABB该公司正在努力完善微电网背后的技术，这将显著提高电网的安全性和可靠性。

微电网本质上是模拟大型电网的运行，但正如其名称所暗示的那样，它提供较小规模的电力，例如为城镇、军事基地或大学提供服务。微电网可以独立于主电网运行，也可以与主电网并行运行。ABB的微电网旨在无缝整合能源波动的可再生能源，并输出可靠的电力。如果主电网发生故障，其微电网系统将自己与更大的电网隔离，并继续为客户提供电力。当更大的网格重新联机时，将重新建立连接。

“任何产生权力的东西可能是一个微电器，”ABB的微电网区域执行中心副总裁兼总经理Brad Luyster说。“如果电源从主电网脱落，则MicroGrid在现场有自己的一代。”

全球市场

Gridbridge和ABB不是该地区唯一盯着能源创新机会的公司。

最近的一项研究确定了13个县三角地区的169家公司，其中包括16家财富500强公司，致力于为世界的能源需求开展可持续的解决方案。该部门称，由该行业的洁净技术跨越该地区的每个县。

研究三角形区域伙伴关系执行董事李安妮尼斯，Spearheads是一个称为的协作网络研究三角形洁面技群促进该地区在全球市场的竞争优势。其成员包括一些业界最大的球员，包括公爵能源，西门子能源，ABB Inc.和Schneider电气，以及SAS，思科等主要的高科技公司，权力分析Sensus, Power Secure, RTI International和Field2Base。

这两家公司联合起来，形成了强大的力量，雇佣了数千名高技能工人，推动了能源管理、水、交通、数据分析、信息技术、可再生能源、电子和工程领域的创新。

南斯说:“在全球范围内，这是一个颠覆性和变革性的基础设施交付时代，我们的地区在这方面处于领先地位。”“我们正在采取行动，这对经济、对在这里工作和生活的人都有好处。”

编者按:这个故事的版本原本跑了美国国家科学基金会网站．