用于低压配电终端的自组织电能路由器关键技术研究

Energy internet is the developing trend of future power grid, and energy router is the key equipment of energy internet. A self-organized energy router applied in low-power distribution terminal grid, is presented in this proposal, which has multi ports and includes a series of converters and power switches. Under the circumstance of local energy network connected with multi energy router, the topology of converters, the forms of the electrical energy and energy transmission route can be reconstructed by the energy route algorithm of the system. Several key points on the research of the proposed energy router will be focused, which include: (1) The structure design of the energy router; (2) Energy routing algorithm applied in the circumstance of multi-energy-routers inter-connection; (3) Key technology for application, such as plug-and-play, device auto-identify, and so on. These key pointes will be studied by theoretical analysis and simulation during the process of the project, and an experimental platform will be setup to verify the effectiveness of the proposal. By connecting with energy internet, the local energy network would be a part of the energy internet in the future, and this project will make contribution for the future energy internet.

能源互联网是未来电网发展的方向，电能路由器是能源互联网的核心。针对能源互联网的低压配点终端环节，提出一种多端口的自组织电能路由器结构，包括变流器组和开关阵列。在多电能路由器组成的能源局域网环境下，系统能够根据能量路由算法对变流器拓扑结构、电能传输形式和传输路径进行协同重构。本项目重点研究自组织电能路由器的几个关键问题：（1）自组织电能路由器的内部结构设计；（2）多电能路由器互联环境下的能量路由算法设计；（3）实用化设计中的关键技术，如即插即用技术、设备自动识别等。项目将对这几个问题进行理论分析和仿真研究，最后通过搭建一个实验平台进行验证。基于自组织电能路由器的能量局域网通过扩展，有望成为未来能量互联网的一部分。本项目希望能为未来能量互联网的发展做出贡献。

电能互联网是未来电能传输的趋势，本项目针对社区电能局域网，研究电能路由器的电路结构、电能路由算法、通信方式和控制方法。本项目将电力电子与网络通信技术相融合，研究包括：1）研究电能局域网的结构、电能转发模式和电能路由算法，提出了一种基于图论的电能路由设计方法，该算法采用Dijkstra最短路径算法，以电能传输“代价”最小为目标，寻求最优化的电能管理和调度方案，实现社区级路由器之间灵活、高效、自主的电能交换和管理。2）研究功率变换与信息传输一体化技术，包括变换器的信息调制技术、能量与信息一体化系统电路设计、能量与信息同传系统的信道特性与信噪比分析等。建立了变换器能量与信息复合调制的基本理论和分析方法，提出功率/数据单载波调制和功率/数据双载波调制这两种基本方式，阐述了其基本原理并在实际变换器电路中实现。提出在电能局域网中采用能量与信息一体化传输技术，以提高变换器设备之间通信的便捷性和可靠性，从而实现设备的即插即用。3）研究电能路由器的电路设计与控制技术，包括电能路由器的拓扑结构选择，以及网络化环境下的在线调试和诊断技术，用于在多变换器环境下实现参数的在线优化和故障诊断。设计了一个电能路由器实验平台和装置，验证了电能路由器的工作过程，包括能量与信息一体化传输机制。