當傳統發電廠退役後，誰來維持電網穩定？蘇黎世聯邦理工學院提出革命性解方

歐洲正邁向以再生能源為主的供電模式，這不僅牽涉到風力與太陽能發電量的擴充，更面臨冬季供電穩定等挑戰。多數人尚未意識到，這將徹底改變現有電網運作方式——過去由水力、燃煤與核能等大型電廠的發電機，透過簡單機械裝置就能維持電網穩定；如今卻需要電子控制的變流器來擔綱重任。

要保護這些變流器免於電壓驟降或短路等電網故障的影響，絕非易事。蘇黎世聯邦理工學院複雜系統控制學教授Florian Dörfler率領的團隊，近期提出突破性解決方案。這項技術的關鍵在於理解歐洲電網運作原理：交流電每百分之一秒就會改變電流方向，這種頻率原本由大型電廠的發電機透過電網同步維持。

然而，風力與太陽能電廠產生的是直流電，必須透過變流器轉換為交流電。現有變流器僅被動跟隨電網頻率供電，這種模式在傳統大型電廠仍運作時尚可維持，但隨著燃煤與核電廠逐步退役，我們需要能主動穩定電網頻率的「電網形成型變流器」。

現行變流器遇到電網故障時會啟動保護機制斷開連線，因為若試圖補償劇烈電壓波動，瞬間湧入的高電流將導致裝置損壞。Dörfler團隊開發的新型智慧控制演演算法，能讓變流器在電網故障時持續運作，不僅維持供電，還能協助穩定頻率，完全取代傳統大型電廠的調頻功能。

這套系統透過即時監測電網引數，並運用反饋迴路動態調整變流器輸出。團隊成員Maitraya Desai博士發現，處理電網故障時應將電壓與頻率分開控制——新演演算法專注維持頻率穩定，同時限制電流避免裝置過載，容許電壓自由波動。經過理論計算、電腦模擬與實驗室測試驗證後，這項純軟體解決方案可直接整合至現有控制系統。

Dörfler教授表示：「這個領域已研究15年，我們的方案是目前最佳解方。」這項技術不僅提升電網穩定性、降低停電風險，更為從集中式大型電廠轉型為分散式再生能源系統鋪路，可說是能源轉型的重要里程碑。團隊正積極與產業合作，透過碩士生企業實習等方式加速技術落地。

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