配網能量路由器的多時間尺度能量平衡控制規律

《配網能量路由器的多時間尺度能量平衡控制規律》是依託清華大學，由袁立強擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：配網能量路由器的多時間尺度能量平衡控制規律
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：袁立強
• 項目類別：面上項目

項目摘要

能源網際網路是能源技術與網際網路信息技術相結合的產物，對電工學科的發展帶來巨大的機遇和挑戰。配網能量路由器在能源網際網路中占有舉足輕重的地位，其內部協調控制和在配網中的綜合控制是該領域的研究熱點問題。本項目針對配網能量路由器的多時間尺度能量平衡控制規律這一科學問題，揭示多個能量平衡瞬態行為相互影響機理，實現對整個系統的主動約束和精確控制，為能量路由器的系統設計和最佳化運行提供科學依據。研究包含兩個層面，在瞬態能量平衡過程建模及控制規律方面，包括能量分布和平衡關係、瞬態過程規律、電路參數最佳化設計和網路潮流最佳化方法；在基於能量平衡的配網能量路由器系統綜合控制方面，包括短時間尺度的能量平衡控制、中時間尺度的能量前饋控制和接入配網控制，以及長時間尺度的系統分層控制。其中項目將能量瞬態過程控制規律中的各性能相互制約關係和多時間尺度能量瞬態過程的協調控制作為關鍵問題進行解決。

結題摘要

電能路由器是新一代能源網際網路關鍵支撐設備，而高性能控制在電能路由器中占有極其重要的地位，對電能路由器系統的行為和性能產生影響，對控制規律認識不足和缺乏系統綜合控制策略，成為其控制研究中的瓶頸問題。 針對該瓶頸問題，本項目從瞬態能量平衡的角度出發，以電能路由器為研究對象，開展了“瞬態能量平衡過程建模”和“基於能量平衡的系統綜合控制”兩方面工作。在前者研究中，針對能量分布與平衡關係和能量瞬態過程規律，建立了相應數學描述方法，揭示了不同單元、不同時間尺度上的能量變化規律；針對電能路由器多級、多模組的特點，提出了電能路由器快速分析模型，仿真速度提高了兩個數量級，用於主電路和控制參數的最佳化設計中，為電能路由器的控制策略研究提供了理論支撐。在後者研究中，提出了短時間尺度的模組能量平衡控制、中時間尺度多級能量前饋控制、長時間尺度的多功率網路控制等策略，形成多時間尺度能量平衡綜合控制策略，提高了動態回響速度，降低了電壓波動，實現不同工況的平滑切換，最佳化了系統的效率和電應力，使多功率系統協調工作，顯著提高了電能路由器系統的整體控制性能。總的來說，本項目針對電能路由器的多時間尺度能量平衡控制規律這一科學問題，揭示能量平衡瞬態行為機理，實現對整個系統的主動約束和精確控制，為電能路由器的系統設計和最佳化運行提供科學依據。 理論成果發表於相關學術論文23篇(其中SCI論文7篇，EI論文16篇，國際會議優秀論文1篇)，培養博士畢業5名，碩士畢業3名，博士後出站1名。技術成果形成授權受理國家發明專利12項，軟體著作權2項，先後套用於國內企業的相關產品研發項目和示範工程中，產生了顯著經濟利潤和社會效益。本項目對團隊控制方面的研究起到支撐作用，獲得高等學校科學研究成果技術發明一等獎、日內瓦國際發明展大會特別金獎和電工技術學會科技進步一等獎等。