基于电力电子变换的电能路由器研究现状与发展

  本文关键词：基于电力电子变换的电能路由器研究现状与发展，由笔耕文化传播整理发布。

第35卷 第18期 2015年9月20日 中 国 电 机 工 程 学 报

Proceedings of the CSEE Vol.35 No.18 Sep.20, 2015

©2015 Chin.Soc.for Elec.Eng. 4559

(2015) 18-4559-12 中图分类号：TM 73 DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2015.18.001 文章编号：0258-8013

基于电力电子变换的电能路由器研究现状与发展

宗升，何湘宁，吴建德，李武华，赵荣祥

(浙江大学电气工程学院，浙江省 杭州市 310058)

Overview of Power Electronics Based Electrical Energy Router

ZONG Sheng, HE Xiangning, WU Jiande, LI Wuhua, ZHAO Rongxiang

(College of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310058, Zhejiang Province, China)

ABSTRACT: As the renewable energy generation, storage devices and new loads penetrate into the existing electrical grid, the conventional grid cannot meet the requirements of the variety of the electrical interfaces, multi-directional power flow ability and the active control ability of power flow. Based on power electronics, electrical energy router can provide multiple types of electric interfaces for loads and renewable generation sources, and achieve active power flow control. Combining with the information technology, the electrical router has communication ability and smart control ability. This paper introduced the functional requirements of the electrical energy router and categorization based on the structure of the existing power grid. The works by international institutes and companies were introduced. The problems and the works to be done about the electrical router were analyzed in terms of power conversion, and communication.

KEY WORDS: energy internet; electrical energy router; power

conversion; power electronics; communication; power management

摘要：随着可再生能源发电装置、储能设备及各种类型的电能负载的接入，传统的电力系统设备无法满足供电形式多样性和能量多向流动以及功率流的主动调控等要求，无法适应未来电力市场化的需要。基于电力电子变换技术构成的电能路由器，不但可为不同的新能源发电装置和不同类型负载提供灵活多样化的接口电气形式，还可实现能量的多向流动能力和对功率流的主动控制。与信息技术的融合使电能路由器拥有通讯和智能决策能力，可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。文中首先将电能路由器和信息路由器对比，提出电能路由器的功能要求，并根据现有的电网结构，将电能路由器分类，分别阐释各类电能路由器的特点。然后介绍目前国内外在电能路由器领域的最新进展。进而从功率变换、信息技术两个角度

基金项目：国家自然科学基金“重大项目”课题(51490682)；国家自然科学基金国际合作重点项目(51361130150)。

The National Natural Science Foundation of China (51490682, 51361130150).

分析电能路由器的技术要求，并给出实现电能路由器未来需要做的工作。最后，对电能路由器的发展进行了总结和展望。 关键词：能源互联网；电能路由器；功率变换；电力电子；信息技术；能量管理

0 引言

近年来，为了缓解能源危机、减小工业排放污染，大量的分布式可再生能源发电装置并入电网。但这些新能源发电方式往往具有地理分散性、间歇性、随机性和不可控性。为了减轻电网压力、增加可再生能源利用率，大量储能设备随之加入电网为波动的能量流提供缓冲[1]。因此，传统的单一集中式发电正逐渐向集中式、分布式并存的发电方式转变，电能的单向流动正变为多向流动方式。同时，以电动车为代表的新型不确定性的负载加入，使电能的流动和管理变得更加复杂。传统电力系统的配电运行方式很难胜任这样复杂的要求。

另外，随着电力改革和市场化的推进，未来电能交易将越来越自由灵活。电能的供给者不再只有原有的国有控股发电厂，民营小型发电厂、分布式能源发电站等新的电能提供者将逐渐出现，用户将有更多的选择空间；同时，由于新能源发电渗入配电终端，以往的终端用户可在负载和源之间切换，譬如当家庭光伏发电装置产生过多电量时，便可将这些电量出售给电网或其他电能需求者。因此对于每个电网终端，电能的流动将从传统的单向流动变为双向流动，甚至多向流动[2]。电力系统配电将从现在的“一对多”架构逐渐向“多对多”的形式转变，且每个终端可以在买方和卖方之间任意切换，电能流动的多样化大大增加。为了将电能定量、定点、定时地准确调度，，电网的各个终端和节点均需要实现能量的主动调度管理，实现能量流的准确可

  本文关键词：基于电力电子变换的电能路由器研究现状与发展，由笔耕文化传播整理发布。