協(xié)調(diào)智能家電和電動(dòng)汽車，或可平衡電網(wǎng)的供需。
在電網(wǎng)中，電力的供需需要精確匹配。如果消費(fèi)者需要比供電端更多的電力，或者生產(chǎn)者提供的電力比需求要多，結(jié)果都可能造成供電不穩(wěn)定。一般來說，電力公司通常會(huì)讓幾個(gè)離線電廠的渦輪機(jī)維持運(yùn)轉(zhuǎn)，以便在需求高峰到來時(shí)實(shí)時(shí)接續(xù)提高產(chǎn)量；或是采用后備的煤炭發(fā)電機(jī)，但這些方法都有過于昂貴或污染的問題。
利用電池來維持電網(wǎng)供需平衡的理論由來已久，但問題在于目前的電池技術(shù)并不會(huì)給電力公司節(jié)省多少成本。最近，麻省理工學(xué)院(MIT)的研究人員提出一個(gè)構(gòu)想，他們認(rèn)為在家庭或辦公室中的“智能家電”如自動(dòng)調(diào)溫器可以在遠(yuǎn)程做調(diào)節(jié)，而接入電網(wǎng)的電動(dòng)汽車則可以做為一個(gè)龐大的電池，為電網(wǎng)提供低成本、低排放的替代備份發(fā)電方案。
（圖片來源：MIT）
不過，虛擬電池的構(gòu)想需要能嚴(yán)格量化其容量和充放電的效率，才能讓電廠接受。研究人員為此采取了一些初步的方法。
麻省理工學(xué)院信息與決策系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室（LIDS）的博士后研究員Daria Madjidian認(rèn)為，目前已經(jīng)有很多這類靈活的電子設(shè)備了，但它們的體積通常很小，形式也多樣化，而且都分裝在不同的場(chǎng)合。盡管看起來要同時(shí)匯整這些設(shè)備看來不大容易，但“我們能開發(fā)能針對(duì)這些設(shè)備負(fù)載的能耗做排程并滿足所有約束條件的
算法，并能得知它們的充放電速度，讓它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中能做為儲(chǔ)能的電池單元而存在嗎？”
全新的配置
LIDS首席研究科學(xué)家Mardavij Roozbehan和麻省理工學(xué)院電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)教授兼數(shù)據(jù)系統(tǒng)研究所主任Munther Dahleh共同參與了這項(xiàng)研究計(jì)劃，他們與Madjidian稍早前共同針對(duì)這這個(gè)問題提出了回應(yīng)。
在收集柔性電子負(fù)載作為單一電池的處理過程中，研究人員確定了電池的容量以及電池容量及其在充放電之間的基本權(quán)衡。
這個(gè)權(quán)衡的過程可以每天甚至每小時(shí)都重新定義。若某天某個(gè)電場(chǎng)需要供給大量電能，但風(fēng)力情況并不穩(wěn)定，他們會(huì)希望能獲得快速充電以獲取風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出。而若某天所有用戶都在晚上打開了空調(diào)，電場(chǎng)也需要特殊供電方案來應(yīng)付高峰電力負(fù)載。
“傳統(tǒng)的電池做不到這一點(diǎn)，但新的方法可以，”Madjidian認(rèn)為靈活的充電設(shè)備代表著一種可調(diào)整的，可設(shè)計(jì)用于靈活供電的方法。
至于如何將收集到的電力作為電池使用，只需設(shè)想在一棟大型辦公樓中的智能恒溫器，大樓里的人群無法忍受設(shè)定的室溫大幅波動(dòng)，而且經(jīng)常調(diào)節(jié)溫度也會(huì)讓建筑物的溫度控制系統(tǒng)消耗更多的能量。對(duì)溫控器撥動(dòng)半度消耗的能量大約相等于給虛擬電池充電；而往相反的方向撥動(dòng)，讓系統(tǒng)消耗的能量減少，就相當(dāng)于將電池電量釋放到電網(wǎng)去。
同樣地，一輛停在辦公大樓里的電動(dòng)汽車也需要給電池充電，但充電可以在任何時(shí)間進(jìn)行，充電速度也可以快或慢，一般可在一至四小時(shí)內(nèi)充完即可。減慢充電速率或推遲充電時(shí)間能讓電動(dòng)汽車減少對(duì)電網(wǎng)的需求（相等于從電網(wǎng)電池釋放的能量）。而虛擬電池的充電速率則受到汽車自身電池的可用容量和最大充電速率的限制。
折衷之道
LIDS的研究人員開發(fā)了一個(gè)具有靈活負(fù)載的簡(jiǎn)單電網(wǎng)模型，其中的負(fù)載都是相同的大小而且全部連網(wǎng)。該模型建議了虛擬電池的容量和其充放電速率之間的權(quán)衡。但在調(diào)查這一權(quán)衡的原因時(shí)，研究人員確定了一個(gè)基本原則，他們認(rèn)為幾乎能控制所有的柔性負(fù)載。
現(xiàn)在，假設(shè)你有兩個(gè)電池，一個(gè)可以快速充放電，另一個(gè)則相對(duì)緩慢。假設(shè)你把這兩個(gè)真正的電池當(dāng)作一個(gè)虛擬的電池，而虛擬電池是半滿的。你如何分配虛擬電池給這兩個(gè)真正的電池充電？
如果你想最大限度地提高虛擬電池的充電速率，就必須讓充電快的電池比充電慢的那個(gè)更快耗盡，才能有效處理任何傳入的電荷。相反地，如果你想最大限度地提高放電率，你就必須讓快速充電的電池比另一個(gè)更快充滿，讓該電池能在需要時(shí)處理放電。
為理解充電率和電池容量之間的折衷權(quán)衡，研究人員假設(shè)兩個(gè)真正的電池都是空的。為了最大限度地提高虛擬電池的充電率，你需要使用兩個(gè)真正的電池，這二個(gè)電池在都可以隔離，且吸收電荷的速度都能比另一個(gè)快速。但能快速充電的電池將會(huì)在充電慢的電池充滿電前就先充飽。
因此，在最大充電速率時(shí)，虛擬電池的容量實(shí)際上就是可快速充電的真實(shí)電池容量，再加上充電速度慢的電池隨著速度快的電池充電時(shí)所充的電量。慢速電池的剩余容量不會(huì)被使用，然而，允許慢速電池隨著快速電池充到滿的時(shí)間一同充電，能夠增加總的容量。
LIDS的研究人員已在其模型中表征此一權(quán)衡措施，他們也表示正在開發(fā)更逼真的模型，其電池大小和時(shí)間負(fù)載都會(huì)變化。
加州大學(xué)伯克利分校能源與資源副教授Duncan Callaway指出，隨著可再生能源的滲透率逐漸提高，人們需要更靈活的電力系統(tǒng)。將電動(dòng)汽車和HVAC（供暖、通風(fēng)和空調(diào)）的電力需求作為虛擬電池來使用，是許多研究人員正在思考的一個(gè)有趣概念。Madjidian和他的同事們?yōu)槿绾瘟炕@些虛擬電池提出了一些新的見解，將有助于虛擬電池的量化。
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