通过数字网格实现平衡

东京大学阿部力也教授多年来一直提出数字电网概念，即能够适应需求波动的电网。核电对于这里使用的电力来说太危险了，所以我们希望尽可能减少化石燃料的使用。因此，可再生能源不是建设可持续发展国家所必需的吗？到目前为止，我们一直避免增加太阳能、风能、水电等发电波动较大的可再生能源的比例。然而，即使引入可再生能源，数字电网概念也可以灵活应对波动。

图3是概念图。电网除了太阳能、风能、水力发电外，还将保留火力发电和天然气，很容易人为控制。在这里，电动汽车电池也被用作动力源。家庭和企业消耗电力。发电和消费之间必须始终保持平衡。如果你想增加发电量，你就需要消耗这个量。另一方面，如果想要消耗大量的电力，就必须产生大量的电力。不断监控一个区域内的发电量和消耗量，并在区域内进行电力交换以保持平衡。晴朗地区和大雨地区的太阳能发电量完全不同，因此如果两个地区的用电量相同，则通过从晴朗地区向大雨地区供电来实现平衡。如果整体发电量不足，则由电池供电。

[图3]数字网格概念
可以抑制可再生能源波动蔓延和连锁停电
来源：东京大学 Rikiya Abe 教授

如图2所示，在已经引入这种数字电网的区域中，使用了许多半导体，包括用于监控电量的半导体和用于向其他区域传输电力的半导体。这是因为半导体是系统的大脑、手臂和腿。

当电力供需平衡崩溃时，一个地区的电压变高，电流从一个地区流向另一个地区（称为逆潮流），导致一个地区因电力短缺而停电，而另一个地区多余的电力则被迫像闪电一样放电，造成非常危险的情况。另外，电源必须始终为50Hz或60Hz交流电源，并且必须定期控制正负相位。如果相移或电压升高，则可能发生反向功率流。因此，必须精确控制电源的电压和相位。

此外，还提出了直流输电来提高电网的效率。传统的交流电力传输会在电线周围产生磁力线，从而产生损耗，从而在电力从发电厂到达您的过程中造成巨大的损耗。因此，正在考虑将交流电转换为直流电并以更高的直流电压传输电力。已经有直流输电的例子，用于将海上风电场的电力通过海洋传输到陆地。半导体通常用于直流输电，包括用于高压开关的功率半导体、其驱动器和控制微控制器。

如果从技术角度来说，国内电力可以互换，那么应对重大灾害就会更容易，而且也可以提高可再生能源的比例。能源效率可以通过换电、电池开发、数字电网推广等多方面的努力来提高。