编者按
面向“双碳”目标和新型电力系统建设等国家战略需求，清华四川能源互联网研究院（以下简称研究院）持续探索有组织研发模式，积极延伸清华大学有组织研发的体系优势。自2020年起，研究院开展有组织研发模式创新，通过改革科研项目组织管理方式，激发组织创新活力。经过持续的产学研联合攻关，研究院围绕能源互联网多个细分领域攻坚克难，形成了一批具有代表性和影响力的技术成果。
随着分布式光伏、储能和新型用电负荷快速发展，
电能不再只是沿着传统电网单向输送，
而是在不同电源、储能设备和用电终端之间灵活流动。
如何让不同类型的能源设备高效连接？
让交流、直流电能灵活转换？
让分散的电源与负荷实现协同运行？
电能路由技术及组网研究，
为构建灵活智能的新型供配电系统提供了新的解决思路。
近日，由研究院大容量电力电子与新型电能传输研究所牵头、新能源电力系统分析与优化研究所联合承担的有组织研发项目“面向新型供配电系统的电能路由技术及组网研究”顺利通过验收。项目在电能路由器组网规划、功率变换与协同控制、集成化功率变换模块研制等方面取得系列突破，为新型供配电系统建设提供了关键技术与装备支撑。
从传统供配电到灵活组网
新型电力系统对电能调控提出新要求
传统供配电系统主要依靠相对固定的网络结构，将电能从电网输送至各类用电终端，电能传输以单向流动为主。
随着波动性分布式新能源广泛接入配电网，配电网运行形态正在发生深刻变化。一方面，电能可能在不同节点之间双向流动，部分用户侧设备既能够消耗电能，也能够向电网提供电能；另一方面，不同设备对电压等级、交直流形式和运行控制的要求存在差异，给系统规划、灵活组网和协调控制带来了新的挑战。
如何让不同类型的能源设备实现高效互联，并根据“源网荷储”的深度互动要求灵活调节电能流向，成为新型供配电系统建设需要解决的重要问题，而电能路由器正是应对这一挑战的重要技术装备。
与传统配电设备相比，电能路由器利用电力电子变换和智能控制技术，能够在不同电气端口之间实现电能转换与协调控制，为分布式电源、储能设备和用电负荷的灵活接入提供支撑。
但要真正实现电能路由器的规模化应用，不仅需要解决单台设备的功率变换与控制问题，还需要研究多台设备如何合理组网、协同运行，以及如何在复杂工况下保持系统稳定。
突破电能路由关键技术
构建灵活组网与协同控制新体系
针对高比例分布式新能源接入条件下供配电系统组网复杂、协调控制困难等问题，项目围绕电能路由技术及组网研究目标，从电能路由器组网规划、功率变换组合与协同控制、集成化装备研制三个方面开展技术攻关，形成从系统规划、协同控制到装备研制与实验验证的技术体系，为电能路由技术工程化应用奠定基础。
模块化电能路由功率变换单元样机
一是突破电能路由器灵活组网与规划调度技术。
针对高渗透率分布式新能源接入条件下供配电系统灵活组网与稳定运行的难题，研究团队提出了新型供配电系统灵活组网与稳定运行能力综合评估方法，建立以电能路由器为网格单元的协同规划技术和基于网格单元组网的分层优化调度技术，为新型供配电系统的规划与运行提供了系统化方法支撑。
二是突破电能路由器功率变换组合与协同控制技术。
针对传统分立电力电子装置组网结构复杂、设备之间协调困难等问题，研究团队提出了适应灵活组网的电能路由器功率变换组合方法和基于软件定义的设备控制策略，构建电能路由器组网分层控制体系，并提出基于可控直流端口与储能协调运行的微网功率波动平抑策略，实现了设备端口间及集群系统间的深度互动与协同运行。
三是研制集成化功率变换模块与四端口电能路由器样机。
研究团队基于国产SiC MOSFET器件开展集成化功率变换模块研发，完成器件特性测试、驱动功能与主控功能验证，并研制模块化电能路由器样机。样机集成6套模块化功率变换单元，每个功率变换单元容量不小于10kVA，端口间具备电气隔离，AC-DC、DC-AC全场景闭环功能测试全部通过，功率变换单元开关频率达20kHz，验证了电能路由器工程化实现的可行性。
推动科研成果转化应用
为新型供配电系统建设提供技术支撑
经过持续的科研攻关，项目累计公开发明专利5项，覆盖高频交流母线型电能路由器多端解耦控制、直流端口控制、功率半导体器件电流测量等核心技术方向。
目前，相关研究成果荣获中国发明协会发明创业奖项目奖铜奖、中国机械工业科技进步一等奖等科技奖励。依托项目技术积累，研究团队进一步扩展与南方电网公司、国网北京市电力公司、天府永兴实验室等单位的产学研合作，带动一批电力电子关键装备合作项目落地，推动相关技术持续向工程应用延伸。
项目相关科技奖励证书
随着分布式新能源、储能、数据中心等新型能源场景不断发展，供配电系统对灵活组网、高效功率变换和智能控制的需求将持续增长，电能路由技术具有进一步拓展应用的空间。
研究院将持续推进电能路由技术迭代升级，围绕低开关损耗柔性功率模组技术开展攻关，探索柔性功率模组低损耗应用；推动相关技术从农村配电台区向光伏园区、数据中心等细分应用场景拓展，并积极参与新型智能配电装备研制与测评标准制定等工作，为新型供配电系统建设提供更加灵活、高效的技术与装备支撑。
供稿：大容量电力电子与新型电能传输研究所、科技创新部
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