电能路由器在交直流配电网中的优化

《电气自动化》2021年第43卷第2期自动化装置与设备Automatio n Devices&Equipme n t s交直流混合多端口能量路由器拓扑与控制研究王加*，王颖，李梦月，张健，居荣，马刚(南京师范大学电气与自动化工程学院，江苏南京210046)摘要：为了提高可再生能源与电网的互联，提出了应用于高压配电网的交直流混合多端口能量路由器模型。

分析了级联H桥高压侧整流器、中间级DC/DC隔离器、低压交和直流端口的原理并提出了一种分布式控制策略，以直流母线电压的变化调整内部功衡。

提出的能量路由同电压等级的交/直流端口载接入，现电压隔离的同时能够有效治理电网电压畸变。

最后通过仿真验证了策略的有效性。

关键词：配电网;能量路由器;级联H桥;分布式控制；电畸DOI：10.3969/j.iss.1000-3886.2021.02.033［中图分类号］TM732［文献标志码］A［文章编号］1000-3886(2021)02-0101-04Research on Topology and ContraI of AC/DC HybriO Multigort Energy Router Wang Jiashu，Wang Ying,Ll Mengyue,Zhang Jian，Ju Rong,Ma Gang (College of Electricae and Auamation Engineering,Nanjing Normal Unyepsa,Nanjing Jiangsu210046,China$ Abtrracr：Foeihepueposeofompeoeongonieeconnecioon beiween eenewabteeneegsand ihepoweegeod，amodetwaspeesenied foeiheAC-DC hybrid multiport energy router applied to high-voltage distribution networks.The principles of the coscaded H-bridge high-vvltage side rectifier，DC/DC isolator at the inWrmediate stage，and low-vvltage AC and DC ports were analyzed，and a distribuwd control stratexy was proposed to adjust real-time balance of internal power with the change of the DC bus vvltage.The proposed energy router could texiMy provide AC/DC ports of ddferent vvltage levels for load access，so that grid voltage distortion could be controlled rffectively while vvltage isolation conversion was realized.Finally，the correctnes and vvlidity of the proposed strategy was verified through simulation.Keywordt：dis/ibution netwoTk;enemy muten cascaded H-b/dge;disnibuted contml;eltage disto/ion0引言为了缓解能源危机，再生能源发电水平,国内外学者们了能源互联网战略［1-2］"能量路由器是能源互联网的重要组成部分，作为传统现电，还.提供电压隔离和不同电压等级的交直流端口，实现不同分布式发电的接入⑶"能量路由器的拓扑结构及控制策略作为能源互联网的研究热点，了专家们的注。

电能路由器的研究与应用随着能源结构和电力系统的不不断深化改革，智能电网技术的发展越来越受到人们的。

其中，电能路由器作为一种重要的智能电网技术，具有举足轻重的地位。

本文将详细介绍电能路由器的研究现状、应用场景及其技术优势，并展望未来的发展趋势和应用前景。

电能路由器的概念与作用电能路由器是一种智能化的电力设备，它可以将各种可再生能源、分布式电源、储能装置等有机地整合在一起，实现电能的优化配置和高效利用。

电能路由器的主要作用包括：优化能源结构：通过电能路由器，可以实现对多种能源的统一管理和优化调度，从而提高能源利用效率。

提高供电可靠性：电能路由器可以在不同电源之间实现自动切换，确保供电的可靠性和稳定性。

降低运行成本：电能路由器可以实现对电力系统的实时监控和优化调度，从而降低运行成本。

推动智能电网发展：电能路由器是智能电网的核心组件之一，它的应用将推动智能电网技术的进一步发展。

研究现状国内外的研究机构和企业在电能路由器方面进行了大量的研究和实践。

例如，欧盟的“超级电容器与电能路由器”项目致力于研发高性能的电能路由器，以支持可再生能源的并网与分布式发电。

国内的一些高校和企业在“十二五”和“十三五”期间也相继开展了电能路由器的相关研究工作，取得了一系列重要的研究成果。

应用场景电能路由器在家庭、企业、工业园区等领域具有广泛的应用前景。

以下是一些具体的应用场景：家庭应用：在家庭领域，电能路由器可以实现太阳能、风能等可再生能源的并网运行，提高家庭用电的经济性和环保性。

企业应用：在企业领域，电能路由器可以实现分布式电源的并网运行，提高企业用电的可靠性和稳定性同时降低运行成本。

工业园区应用：在工业园区领域，电能路由器可以实现多能源的互补利用，提高整个园区的能源利用效率同时降低运行成本。

技术优势电能路由器具有以下技术优势：功耗优化：电能路由器可以对各种能源进行统一的功耗优化，从而提高整体的能源利用效率。

网络拓扑结构灵活：电能路由器可以采用灵活的网络拓扑结构，实现对不同场景的适应和优化。

基于电力能源路由器的源网荷储协调应用研究何明锋;叶徐静;鲍伟宏;杨剑;王珂;陈坚;徐宠;傅显峰;李智【期刊名称】《电气技术与经济》【年(卷),期】2024()5【摘要】随着智能电网的发展和能源转型的加速,能源路由器作为一种高效管理电网能源流动的关键技术,引起了广泛关注。

本文针对能源路由器在源网荷储协调中的应用进行深入研究,旨在探索其在电力系统中的作用和影响,并提出新的协调机制。

文章首先细致地介绍了能源路由器的技术原理及其在电力系统中的多重作用,强调了其在优化能源分配、提高能源利用效率及支持可持续发展方面的重要性。

其次,本文详述了源网荷储协调机制的设计思路与实现方式,突出了其在不同应用场景下的显著效益。

通过实际案例研究,本文验证了能源路由器在提高电网效率和可靠性方面的巨大潜力,并对未来类似系统的设计和优化提供了实践经验。

最后,文章总结了研究成果,指出了存在的局限性,并对能源路由器在未来源网荷储协调领域的应用前景进行了展望。

【总页数】3页(P213-215)【作者】何明锋;叶徐静;鲍伟宏;杨剑;王珂;陈坚;徐宠;傅显峰;李智【作者单位】国网金华供电公司;国网(金华)综合能源服务有限公司;北京泰岳天成科技有限公司【正文语种】中文【中图分类】TP3【相关文献】1.基于能源路由器的源网荷储优化管理2.基于新能源最大化消纳的源网荷储协调应用研究3.基于能源路由器的微网源荷储联合优化调度4.基于改进聚类算法的清洁能源互联网源网荷储协调控制研究5.推进电力源网荷储一体化和多能互补——《国家发展改革委国家能源局关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》政策解读因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

配电网能量路由器的优化调度策略研究配电网能量路由器的优化调度策略研究随着可再生能源的快速发展和智能电力系统的推广应用，配电网中的能量路由器成为了实现电力系统能量优化调度的关键设备之一。

能量路由器通过灵活调节能量的分配和利用，提高电力系统的可靠性、经济性和可持续性。

本文将研究配电网能量路由器的优化调度策略，探讨如何在满足用户需求和系统稳定性的前提下，最大化能量的集中分配和利用效率。

首先，我们需要了解能量路由器的基本原理与功能。

能量路由器是一种功率电子器件，具有双向传输能量的能力。

它可以将电力系统中的能量从供给侧传输到需求侧，并可以在两侧之间进行能量的调度和匹配。

能量路由器能够根据系统需求和能量供给情况，灵活选择能量传输路径和功率分配策略，以实现能量的高效利用。

其次，我们需要研究能量路由器的优化调度策略。

优化调度策略是指通过数学建模和算法设计，从众多潜在的能量传输路径和功率分配方案中选择最佳方案。

能量路由器的优化调度策略需要考虑以下几个方面的因素：1. 能量供需平衡：能量路由器需要根据系统中各个节点的能量供需情况，选择最佳的能量传输路径和功率分配方案。

采用动态规划或遗传算法等优化算法，可以在保证系统供需平衡的前提下，最大化能量的利用效率。

2. 系统稳定性：能量路由器的优化调度策略需要考虑电力系统的稳定性。

在能量传输的过程中，要避免电压暂降和电流波动过大等问题，以确保系统的稳定运行。

可以通过考虑节点负荷和电网容量等因素，在选择传输路径和功率分配方案时进行约束，以保证系统稳定性。

3. 用户需求满足：能量路由器的优化调度策略需要尽量满足不同用户的需求。

不同用户具有不同的能量需求和优先级，需要根据用户的需求特点和优先级设定权重，以实现合理的能量分配和利用。

同时，能量路由器还要考虑用户能量需求的时段差异性，通过预测和调整能量传输路径和功率分配方案，以确保高效的能量利用。

最后，我们可以通过仿真实验和实际运行验证能量路由器的优化调度策略。

基于低压配电网的电能路由器拓扑及其控制策略研究曾梦迪; 唐升卫; 黄萌; 孙建军; 韦李军; 刘菲【期刊名称】《《电子设计工程》》【年(卷),期】2019(027)018【总页数】6页(P59-64)【关键词】电能路由器; 拓扑; 配电网; 电压质量; 光伏-储能【作者】曾梦迪; 唐升卫; 黄萌; 孙建军; 韦李军; 刘菲【作者单位】广东电网公司电力科学研究院广东广州510300; 中国南方电网自动化重点实验室广东广州510300; 武汉大学电气与自动化学院湖北武汉430072【正文语种】中文【中图分类】TN98随着清洁能源的接入和用户侧供电需求的提升，电网潮流的按需分配和电能优质性的问题亟待解决。

作为分布式电源并网端和电力系统末端的配电网，传输总距离长，降压层次多，线路阻抗参数特性与输电网不同，其末端电能质量的水平与线路流过的有功、无功均有关联[1]。

同配电网的潮流分布受用户负荷波动和网络分布式电源运行方式影响，非经济运行态下能源消纳率低、电压质量不达标情况严重。

尤其是农村配电网，源荷距离远超配电线路供电半径，个别“低电压”台区入户电压不足165 V。

目前，针对含分布式电源接入的区域自治微电网研究方兴未艾。

允许分布式光伏-储能混合发电系统（PBHPS）接入的电能路由器系统（Power Router，PR）作为一种拓扑灵活易于控制的配网电能设备受到越来越多的关注[2-4]。

文中通过分析配电网电压质量偏低的成因，提出一种具有电压控制功能和多端口的低压配电网末端电能路由器拓扑，其优势在于设计了串、并联电网回馈补偿端口和阻抗补偿机制，并使用高频变压器使电能路由器小型化、模块化。

本文对该电能路由器的补偿原理和光-储协同控制策略进行了研究，并在Simulink和RTDS中搭建配网和系统工作模型，对上述研究进行了实验验证。

1 配电网电压质量偏低成因分析图1（a）是配电网单相等值电路（不计线路分布电容影响）。

利用电能路由器的配电网电能质量控制段青;乐健;吕志鹏;万鹏飞;马春艳【摘要】A method for isolating the spread of power quality disturbance between the high-voltage and low-voltage side and controlling power quality problems in distribution network based on power router is proposed in this paper.Firstly, the main circuit topology structure and working principle of power router based on power electronic transformer is presented, and the control strategy for accessing to active power distribution network is designed.Secondly, the control strategy to isolate the spread of voltage distortion from high voltage side to low voltage side as well as the spread of load mutation and harmonic from the low voltage side to the high voltage side is proposed.Finally, the correctness and validity of the presented method is verified by PSCAD simulation.The results show that the proposed control strategy not only can achieve the original energy distribution and voltage isolation transformation function perfectly, but also can effectively isolate the spread of power quality disturbance between the high voltage side and low voltage side, which provides new train of thoughts for the research and practical application of power router.%文中提出了利用电能路由器隔离高压侧和低压侧电能质量扰动的传播,进而治理配电网电能质量问题的方法.首先给出了基于电力电子变压器的电能路由器主电路拓扑结构,分析了其工作原理并设计了面向有源配电网的电能路由器并网控制策略.其次分别设计了抑制电能路由器高压侧电压畸变向低压侧传播,以及低压侧负载突变与谐波对高压侧影响的控制策略.最后通过 PSCAD仿真验证了所提出方法的正确性和有效性.结果表明,所提出的控制策略在保证电能路由器原有的能量分配传递,电压隔离变换功能的同时,可有效隔离高压侧和低压侧电能质量干扰的传播,为电能路由器的研究和实际应用提供了新的思路.【期刊名称】《电测与仪表》【年(卷),期】2017(054)014【总页数】7页(P57-63)【关键词】电能路由器;电力电子变压器;电能质量;电压畸变【作者】段青;乐健;吕志鹏;万鹏飞;马春艳【作者单位】中国电力科学研究院,北京 100192;武汉大学电气工程学院,武汉430072;中国电力科学研究院,北京 100192;武汉大学电气工程学院,武汉 430072;中国电力科学研究院,北京 100192【正文语种】中文【中图分类】TM930 引言传统电能质量问题治理方法均需通过在系统中串联或并联额外的装置来进行，如DVR、APF、UPQC等。

第51卷第18期电力系统保护与控制Vol.51 No.18 2023年9月16日Power System Protection and Control Sept. 16, 2023 DOI: 10.19783/ki.pspc.230256面向新能源接入的电能路由器模式切换协调控制策略马文忠1，邰宇阳1，王玉生2，焦丽鑫1，金琼婷1，张景顺1(1.中国石油大学(华东)新能源学院，山东 青岛 266580；2.中国石油天然气股份有限公司规划总院，北京 100083)摘要：电能路由器(electrical energy router, EER)可实现新能源、储能及多种电能负载的灵活接入，协调控制和运行模式切换是其运行控制的重点。

为实现EER运行模式的平稳过渡，降低EER运行模式切换时母线稳压单元控制模式改变导致的切换冲击，首先分析并网和孤岛两种运行模式切换时的电压扰动机理，研究系统内功率突变以及母线稳压单元控制器的调节过程对系统的影响。

然后设计EER模式切换时序，提出一种基于移相比保持器、电流保持器的控制器输出量提前补偿的模式切换协调控制策略，能够实现端口功率的实时平衡，降低模式切换暂态过程中的电压扰动，提升系统的暂态稳定性。

最后，通过Matlab/Simulink仿真软件搭建EER仿真模型，验证了所提控制策略的有效性。

关键词：电能路由器；模块化多电平换流器；功率平衡；模式切换；协调控制Mode switching coordination control strategy of an electrical energy router for new energy accessMA Wenzhong1, TAI Yuyang1, WANG Yusheng2, JIAO Lixin1, JIN Qiongting1, ZHANG Jingshun1(1. Institute of New Energy, China University of Petroleum (East China), Qingdao 266580, China;2. PetroChina Planning & Engineering Institute, Beijing 100083, China)Abstract: An electrical energy router (EER) can realize the flexible access of new energy, energy storage and a variety of electrical loads. Coordinated control and operational mode switching are the focus of its operation control. To achieve a smooth transition of the EER operating mode and reduce the switching impact caused by the change of control mode of the bus regulator during that mode switching, the voltage disturbance mechanism during grid-connected and isolated operating mode switching is first analyzed. The influence of power abrupt change in the system and the regulation process of the bus regulator controller on the system is studied. Then, the EER mode switching sequence is designed, and a coordinated mode switching control strategy based on the advance compensation of the controller output of the shift ratio holder and the current holder is proposed. This can achieve real-time port power balance, reduce voltage disturbance in the mode switching transient process, and improve the transient stability of the system. Finally, an EER simulation model is established in Matlab/Simulink simulation software to verify the effectiveness of the proposed control strategy.This work is supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 52277208).Key words: electrical energy router; modular multi-level converter; power balance; mode switching; coordinated control0 引言随着能源紧缺以及环境污染问题的日益严重，以光伏、风电为代表的新能源发电以及大规模储能系统接入电网，使配电系统存在着较强的随机性和不确定性，电能的单向流动也向多向流动转变，传统配电系统自治能力较差，难以对功率流动进行连基金项目：国家自然科学基金项目资助(52277208) 续精准的调节[1-2]。

直流微电网的设计与运行优化引言随着能源需求的不断增加和环境问题的日益突出，可再生能源越来越受到关注。

直流微电网作为能源转型的一种重要形式，在能源供应和利用方面具有很大的潜力。

本文将探讨直流微电网的设计和运行优化相关问题。

一、直流微电网的概念和特点直流微电网是一种以直流为主要电力传输方式的小型电力系统，通常由可再生能源发电装置、能量存储设备和电力负载组成。

与传统交流电力系统相比，直流微电网具有以下几个特点：1. 高效性：直流微电网采用直流输电，减少了电能的传输损失，能够提高电力系统的能源利用效率。

2. 稳定性：直流微电网具备分布式电源和能量存储设备，能够在电网中实现能量的灵活调度和平衡，提高电网的稳定性。

3. 可靠性：直流微电网采用分布式电源系统，能够实现小范围的自主供电，避免了故障对全局电网的影响。

二、直流微电网的设计原则直流微电网设计的目标是实现能源的高效利用和电网的可靠运行。

以下是设计直流微电网时需要考虑的几个原则：1. 适当规模：根据实际需求确定直流微电网的规模，需要综合考虑发电容量、储能容量和负载需求等因素。

2. 优化布局：合理选择直流微电网中的发电装置和储能设备的布局，以最大程度地减少输电损耗，并提高供电可靠性。

3. 多源供能：利用可再生能源和传统能源结合的方式，多样化直流微电网的能源供应，以保证能源供给的可靠性和稳定性。

4. 智能调度：利用智能电网控制技术，实现对直流微电网的能源调度和优化控制，以最大化能源利用效率和供电可靠性。

三、直流微电网的运行优化直流微电网的运行优化主要包括以下几个方面的内容：1. 能源管理：通过智能电网技术，实现对各种能源的管理和控制，以实现能源的高效利用和供电的可靠性。

2. 负荷调度：根据负载需求和能源供应情况，合理安排负荷的使用时段和负荷的优化调度，以减少对传统电力系统的依赖。

3. 储能设备优化：对于能量存储设备，通过合理的充放电策略进行优化控制，使其在供电过程中发挥最大的作用。

配电网电能路由器控制策略研究随着能源需求的不断增长和分布式能源的快速发展，配电网的智能化管理变得越来越重要。

电能路由器作为配电网的核心设备之一，具有实现能源优化配置和电网稳定性提升的潜力。

因此，研究配电网电能路由器的控制策略，对于提高配电网的可靠性、安全性和经济性具有重要意义。

首先，电能路由器应具备灵活的能量管理能力。

它能够根据用户的需求和电力系统的负荷情况，自动调整能量的供应和分配方案。

通过实时监测电力系统的状态和负荷需求，电能路由器可以精确地控制能量流向各个终端，实现能源的高效利用。

同时，电能路由器还能够将多余的能量储存起来，以备不时之需，从而提高能源的可靠性和稳定性。

其次，电能路由器的控制策略还应考虑到电力系统的安全性。

配电网中存在着各种电力设备和用户终端，它们的运行状态和能量需求都会对电能路由器的控制产生影响。

因此，电能路由器需要具备智能感知和自主决策的能力，能够及时检测和处理电力故障和异常情况。

通过建立完善的故障诊断和自愈机制，电能路由器能够迅速切换电力路径，保障电力系统的稳定运行。

最后，电能路由器的控制策略还应该注重经济性。

在能源资源的有限性背景下，合理利用和分配能源是提高配电网经济效益的关键。

电能路由器应根据电力市场的价格和用户的需求，灵活调整能量的供应和分配策略。

通过合理配置能源资源，电能路由器能够降低能源成本，提高能源利用效率，实现电网的经济可持续发展。

综上所述，配电网电能路由器的控制策略研究是提高配电网智能化管理水平的重要手段。

通过灵活的能量管理、安全性保障和经济性考虑，电能路由器能够提高配电网的可靠性、安全性和经济性。

未来的研究应该进一步深入探索电能路由器的控制策略，并结合实际应用场景，推动配电网的智能化发展。

基于电力电子变换的电能路由器研究现状与发展一、概述随着全球能源结构的转型和电力系统的智能化发展，电力电子技术在电力系统中的应用日益广泛，特别是在电能的高效转换和灵活管理方面。

电能路由器作为电力电子技术在电能管理领域的重要应用之一，其研究和发展受到了广泛关注。

电能路由器是一种新型的电力电子设备，能够实现电能的高效转换和灵活分配，是构建智能电网和能源互联网的关键设备之一。

本论文主要对基于电力电子变换的电能路由器的研究现状和发展趋势进行综述。

介绍电能路由器的基本原理和结构，分析其与传统电力电子设备的区别和优势。

对电能路由器的关键技术，包括功率变换技术、控制策略、保护与监测技术等进行详细阐述。

通过国内外研究案例，分析电能路由器在电力系统中的应用现状，如分布式发电、微电网、电动汽车充电等。

探讨电能路由器未来的发展趋势和挑战，为其在电力系统中的广泛应用提供参考。

通过对电能路由器的深入研究，有助于推动电力电子技术在电力系统中的应用，提高电能的利用效率，促进电力系统的可持续发展。

同时，也有助于为我国电力电子产业的发展提供技术支持，提升我国在全球电力电子领域的竞争力。

1. 电能路由器的定义与重要性电能路由器，作为一种新型的电力电子设备，正在逐渐改变我们对电力系统的传统认知。

它不仅可以实现电能的高效转换和灵活分配，更能够通过对功率流的主动控制，提升电力系统的智能化管理水平。

电能路由器在能源互联网中具有非常重要的地位和作用。

电能路由器是一种能够实现能量的多向流动和对功率流进行主动控制的设备。

在配电网中，电能路由器充当着分布式电源、无功补偿设备、储能设备以及负荷等的智能接口。

它能够在保证电能质量的前提下，灵活地管理区域电网内部及整个配电网中的动态电能。

通过与信息技术的融合，电能路由器不仅具备了通讯和智能决策能力，还能根据网络运行状态以及用户和控制中心的指令，实现对电力网络能量流的主动管理。

随着能源结构的转型和可再生能源的大规模接入，电力系统正面临着越来越多的不确定性和复杂性。