奖项类别

科技进步奖（技术开发类）

主要完成单位

山东大学，中国电力科学研究院有限公司，杭州煦达新能源科技有限公司，国网山东省电力公司电力科学研究院，西安交通大学

主要完成人

方旌扬，高峰，余佶成，王晓辉，王冠中，李剑铎，梁思远，张岩，王华佳，李弘昌

项目亮点

本项目聚焦构网型变流器“建模不准、控制不稳、评价不清”的三大核心难题，实现了构网技术的原创性突破，为构网型变流器的推广应用提供了强力支撑。

项目介绍

构建以新能源为主体的新型电网是达成“双碳”目标的有效途径。新能源主要由跟网型变流器并网，可等效为受控电流源，存在无法独立带载、调压/调频能力差和弱网易失稳等原理性缺陷，使电网稳定运行面临严峻挑战，制约了新能源占比的进一步提升。构网技术能克服跟网技术的缺陷，成为突破电网安全稳定瓶颈、稳步提高新能源比例的重要技术路径。构网技术已获得全球主要电力设备制造商和能源解决方案提供商的广泛认可，并逐步实现规模化应用。

然而，构网型变流器仍面临三大难题，具体包括：（1）模型精度低，难以有效揭示构网型变流器失稳与振荡的内在机理；（2）扰动易失稳，构网型变流器故障穿越能力弱易造成重大经济损失；（3）参数测不准，关键参数紧耦合严重影响惯量的测量精度。针对上述难题，团队开展了构网型变流器精细化建模与稳定测控关键技术的攻关，取得如下创新成果：

1. 提出了多尺度动态相量建模方法，使单相构网型变流器主要参数稳定区间偏差显著减少，在考虑功率测量环节动态的基础上准确描述开关谐波和基波的多种耦合关系；针对构网型变流器模型复杂、阶数高的问题，推导了功率环和电压环解耦的解析判据；首次发现了无功传输超限导致的暂态电压稳定性问题，揭示了两种新的大扰动失稳机理。

2. 提出了基于直流链电流重构技术的单电压环控制策略及其预同步技术，在加快电压环响应速度的同时减少了变流器的传感器数量，避免了内/外环耦合引起的功率振荡；提出了光伏直流链电压快速切换控制策略，保障了无储能光伏构网变流器并/离网工况时的稳定运行；提出了兼顾暂态功角和电压稳定性的自适应无功支撑控制方法，显著提升了变流器的故障穿越能力。

3. 提出了基于锁频环的快速频率微分检测方法，相比传统基于锁相环和高通滤波的频率微分检测方法检测速度大幅提升；提出了基于频率微分预测的参数解耦检测方法，降低了惯量和阻尼的测量误差；提出了将变流器辅助服务按电网需求定制化的思路，完善了构网型变流器的电网接入技术要求和测试规范，形成了3项团体标准。

项目授权发明专利24项（含国际专利5项），转化专利4项；发表论文26篇（含ESI高被引论文4篇、中科院一区论文20篇）；出版专著3部，制定团标3项。项目成果已在国家电网、许继集团等12家企业推广应用，产品部署于全国20余个省份。代表性工程包括央视报道的我国首个大容量钠离子电池储能电站等，社会经济效益显著。

项目图片

完成单位介绍及对项目的贡献

山东大学作为项目牵头单位，负责项目的整体规划、团队组织与实施方案的顶层设计，制定了详细的项目实施计划，协调和监督各参与单位按期完成各项任务，保障了项目的有序推进与高效执行，主要贡献如下：（1）在建模方面，提出了鲁棒奇异摄动模型降阶理论和构网型变流器暂态稳定评估方法，揭示了构网型变流器的失稳机理，加速了构网型变流器的落地应用；（2）在控制方面，提出了基于电流重构的单电压环控制策略、光伏直流链电压快速切换控制策略和自适应无功支撑控制方法，保障了相关产品在实际工程中的稳定运行；（3）在测评方面，提出了基于锁频环的快速频率微分测量方法、支撑了构网型变流器标准化测试流程的建立，保障了构网型变流器的规范并网。团队主持了多项国家级科研项目，形成多项发明专利、高水平论文、专著和团体标准等成果，为项目提供了坚实理论基础和关键技术支撑，推动了项目的技术落地和应用推广。

中国电力科学研究院有限公司作为本项目的第二完成单位，制定了项目的部分技术路线，承担了构网型变流器试验检测体系的构建及并网技术规范化等一系列任务，为项目测评体系的建立做出了突出贡献。主要贡献如下：（1）研发了测量装置，能够适应多种并网、离网及动态扰动工况。该装置不仅显著提升了测量效率，还为变流器参数整定与控制策略优化提供了精准数据支撑；（2）提出了涵盖典型工况设计、关键指标设定、数据采集与分析的构网型变流器并网性能评估方法及流程。本单位通过与第一完成单位开展产学研用一体化合作，优势互补，联合攻关，形成了一系列具有完全自主知识产权的核心技术成果。

杭州煦达新能源科技有限公司作为本项目的第三完成单位，承担了构网型变流器的产品研制、生产制造、控制策略优化与工程推广等工作，主要贡献如下：（1）研发了一系列构网型变流器产品，相关产品已部署至十余个储能电站。所部署的构网型变流器运行稳定，未出现失稳或其他异常。（2）基于所研发的构网型变流器，提出了一套涵盖并/离网切换、电压跌落、频率波动等多场景故障下的系统控制方法，为项目所提自适应故障穿越控制策略的优化提供了精准的数据支撑。本单位与第一完成单位建立了紧密的合作关系，开展了联合技术攻关，研发了多款构网型变流器产品，应用至多个储能电站，积极推动了项目核心技术从实验室向工程现场的落地。

国网山东省电力公司电力科学研究院作为本项目的第四完成单位，在建模仿真、样机研制、控制策略验证及工程推广等方面发挥了重要作用。通过深入的技术攻关，推动了构网型变流器的工程化、规模化应用，主要贡献如下：（1）搭建了包含跟网型和构网型变流器的全数字化仿真平台，实现了多尺度协同仿真与动态过程精准解析；（2）开展了多种典型工况下的控制策略测试与性能评估，为构网型变流器的稳定运行与规模化推广提供了有力支撑。本单位联合第一完成单位在建模仿真、控制策略验证及工程推广等方面开展了紧密的合作，形成了多项技术成果。

西安交通大学作为本项目的第五完成单位，围绕变流器的建模理论开展了深入的研究，解决了高频变流器建模的难题，实现了多尺度动力学系统的精准建模，形成了多项具有自主知识产权的研究成果，推动了构网型变流器的工程化应用。本单位与第一完成单位开展了构网型变流器建模关键技术的联合攻关，有效支撑了项目关键指标的实现。

第一完成人简介

方旌扬 教授

山东大学

项目第一完成人入选国家高层次青年人才和德国洪堡学者，主持了基金委、科技部等资助的项目10多项，担任IEEE TPEL期刊特邀主编和副主编、IEEE JESTPE期刊副主编和电源学会CPSS TPEA期刊副主编等。已发表SCI一区期刊论文70余篇（含一作20篇、一作ESI高被引4篇），Google Scholar总引用超5000次。作为第一作者牵头出版国际首部构网型变流器英文专著（由Elsevier出版）、学术独著1部（由Springer出版），合著电力电子技术基础教材1部（由机械工业出版社出版）。授权发明专利20余件，与华为、保时捷等公司合作申请专利3件，转化中国发明专利2件、德国和新加坡发明专利各1件（分别于德国MR和新加坡Evercomm公司）。牵头制定电源学会团体标准1项。连续5年入选斯坦福大学全球前2%顶尖科学家榜单，获南洋理工大学最佳博士论文奖、IEEE JESTPE优秀审稿人奖、IEEE国际会议最佳论文奖3项、PEAC会议最佳报告奖等。以第一完成人身份做2024 ECCE Asia大会报告，并多次担任分会场主席。