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完成单位：天津大学，中国科学院电工研究所

主要完成人：何晋伟，李子欣，赵聪，高范强

项目亮点

本项目以“电路结构模块化、控制架构分布化、运行模式多样化”为核心研究思路，历时十年攻关，取得了新能源变换器集群协同电网支撑和多场景高效复用技术的重要突破，创新成果集成应用于新能源工业电网、柔性直流输电、大规模工业储能等多个重要领域。

项目介绍

大容量变换器集群是实现规模化新能源发电并网和消纳，构建新型电力系统的重要支撑技术。但其运行控制面临若干重大技术挑战：①跟网型发电集群主动电网支撑能力缺失，而构网型装备间相互作用造成宽频环流和失稳等严重问题；②低压新能源发电单元级联集成并网系统模块数量多、故障率高、模块间灵活功率分配和集群聚合主动电网支撑干涉严重；③分布式新能源变换器功能单一、利用率低、无序接入造成了电能质量恶化、潮流反向越限等问题。本项目以“电路结构模块化、控制架构分布化、运行模式多样化”为核心研究思路，取得了新能源变换器集群协同电网支撑和高效复用技术的重要突破。主要创新工作如下：

1、变换器并联集群稳定控制和协同构网技术：发明了电流源、电压源混合新能源发电装备集群深度协同构网控制技术，提出了混合集群多维度特性重塑方法，突破了混合型构网变换器集群快速调频调压和宽范围惯性模拟的难题；研发了多机变换器集群分布式惯性控制和无功优化分配的振荡高效抑制方法，破解了变换器灰箱约束下的集群小扰动稳定难题。研发了多机并联新能源构网变换器宽频环流主动辨识方法，发明了多节点宽频虚拟阻抗自适应调控的并联机群均流控制技术。

2、功率变换器级联聚合构网和强容错运行技术：提出了级联型功率单元集群的功率因数-频率反下垂控制技术，研发了串联功率模块聚合构网调控方法；提出了光储变换器混合串联型构网系统，发明了光伏变换器主动过调制运行方法和串联模块间自适应谐波消除法。研发了串联变换器集群控制系统节点信息复用的故障快速辨识方法，提出故障模块容量最优化利用技术，实现了故障模块剩余容量全额出力。

3、构网变换器集群多功能复用和多模式灵活运行技术：提出了分布式电源集群算力聚合的配电网综合电能质量检测技术，发明了集群剩余容量优化利用的电能质量全局协同补偿方法，克服了传统变换器检测精度差、功能单一的难题；研发了“电力时钟”同步的变换器集群载波自适应同步方法，实现了多网架结构下多变换器载波精准同步交错；研发了母线暂态电压动态感知的分布式多机运行模式柔性切换方法，破解了无缝切换仅适用于单机变换器的局限性。

项目负责研制了多功率等级构网变换器及协调控制器，实现了多个重要场景中变换器构网运行的首次工程应用，包括世界最大工业独立电网印尼青山钢铁、世界最大储能工程沙特红海光储电网、世界首个三端柔直南澳青澳站换流器、鲁西直流异步互联工程世界首个1GW高压柔直换流器等。

项目图片

完成单位介绍及对项目的贡献

天津大学作为项目重要的理论研究和技术攻关单位，主要贡献如下:

1、创新发展了新能源变流器多维度暂态和稳定虚拟阻抗控制技术;

2、提出了电流源、电压源混合集群的协同构网和高效聚合方法;

3、提出了串联型功率单元集群的分布式功率和电能质量控制技术;

4、提出了新能源装备高效复用的微电网宽频带电能质量综合提升技术:

5、研制了多功率等级储能PCS装备、微电网协调控制系统，项目成果集成应用于“印尼青山钢铁”、“纬达贝工业园区”等大工业微电网系统，实现了大容量储能PCS装备集群在并离网多模式、负载快速冲击、系统故障和欠阻尼、高海拔和极寒冷等复杂工况下的稳定运行和高效电网支撑。

中国科学院电工研究所作为项目重要的理论研究和技术攻关单位，主要贡献如下:

1、发明了柔直换流器串联功率单元分布式能量均衡技术;

2、提出了串联功率单元故障在线检测、快速精准定位和柔性旁路方法;

3、提出了串联功率单元集群惯性模拟、主动过调制运行和自适应谐波消除方法;

4、参与研制了南澳三端柔直输电工程青澳站柔直换流器阀控系统、鲁西异步互联工程广西侧柔直换流器阀控系统，有力保障了换流阀的安全运行。

第一完成人简介

何晋伟 教授

天津大学

何晋伟，教授，博士生导师，天津大学电力电子学科负责人。本科毕业于东南大学，硕士毕业于中国科学院电工研究所，博士毕业于加拿大阿尔伯塔大学。近年来承担国家自然科学基金项目2项，发表论文90余篇，被引用6500余次，连续5年入选爱思唯尔中国高被引学者，2015年获IEEE电力电子协会期刊论文奖，第一完成人获得省部级科技奖励3项。主要研究方向为：新能源并网装备及控制、微电网和分布式发电、电能质量。