多端口电能路由器开发

随着新能源发电（分布式发电）、电气化交通、储能系统等的发展，电力系统正进入“源-网-荷-储” 协调优化运行的新阶段，从传统的发输配模式演化为电能自治单元对等互联的新体系。正是在这种背景催生下，基于电力电子技术的“电能路由器”(Electric Energy Router)概念应运而生，电能路由器便于实现智能调度和需求侧响应，从而实现多源互补，提升电网与用户的互动，提升电网的运营水平和用户的用电体验。

电能路由器（亦称为 能量路由器）是一个整合了通信单元、控制单元和功率单元的装置。从电力电子的角度来看，电能路由器表现为多端口、多级联、多流向的电力电子变换器，由全控型电力电子开关器件和高频变压器构成，其应该具备如下基本的功能：

1） 电压变换、电气隔离

2） 能量路由（能量流向控制）

3） 分布式能源、储能装置即插即用

主要应用于光伏、储能、风电、氢能、电动车、负荷、电网等多种能源互补就地组网供电，主要服务场景包括绿色建筑光储直柔供电、智慧台区光储消纳、野外风光储供电、油田风光储供电与节能、分布式能源直流耦合并网供电。

储能设备开发

“双碳”目标的提出以及以新能源为主体的新型电力系统建设亟待储能系统的支撑。基于电力系统缺乏有效地大量储存电能的手段，发电、输电、配电与用电必须同时完成，这就要求系统始终处于动态的平衡状态中，瞬间的不平衡就可能导致安全稳定问题。大功率逆变器（储能换流器，PCS）的出现为储能电源和各种可再生能源与交流电网之间提供了一个理想的接口。具有有功-无功四象限调节功能的电池储能系统（BESS）可有效解决新能源消纳、削峰填谷问题以及进行峰谷套利。具有控制有功功率流的能力，能够同时对接入点的有功功率和无功功率进行调节，为高压输电系统提供快速的响应容量，有效提高了电力系统的稳定性、可靠性和电能质量。

主动配电网低碳化示范工程

“碳达峰、碳中和”战略背景下，我国正加快向以新能源为主体的新型电力系统转变。相比于常规的集中式电网来说，主动配电网的源-网-荷-储协调控制具有较高的调度性和灵活性。对于可再生资源充足的地区，发展主动配电网及其源-网-荷-储协调控制技术是资源优化配置和减少碳排放的重要利用形式。主动配电网的源-网-荷-储协调控制可消纳当地清洁的分布式能源，并可配置储能调节风、光等分布式能源的间歇性功率波动，其靠近用户侧，造成的能源浪费最少，是实现城市和区域能源系统向低碳转型的有效方案。

团队在沧州沿海地实践了主动配电网低碳化示范工程，通过台区配置储能设备的方案，实现了户用光伏大规模接入后台区电能及功率时空调度，提高了新能源消纳的渗透率，保证了良好的电能质量。

户外储能一体机

储能系统监控云平台

近零碳渔业园区建设

近零碳更加强调的是通过各种努力实现温室气体排放不断降低直至趋近于零的动态过程。近零碳排放园区是园区绿色低碳、可持续、高质量发展的一种新模式，以控制和持续减少碳排放总量和强度为目标，以产业低碳化、低碳产业化为发展方向，以能源低碳转型为核心，以创新科技研发应用为支撑，通过各种政策与技术手段的有效组合，最终实现园区碳排放趋近于零。

近零碳试点园区一般应具有以下基本特征：一是碳排放总量不大，且发展趋势与碳排放量实现脱钩。二是碳排放强度不高，且显著低于所在区域平均水平。三是用能结构较优，电气化水平高特别是绿电占比较高，易于开展清洁能源替代。四是产业结构较优，低碳生产和清洁生产技术易于推进。五是政策管理体系较完善，碳排放统计核算体系基本形成。

团队在沿海某地实践了近零碳渔业园区建设示范工程，通过电能路由为核心的光出互补方案的方案，实现了渔业园区的近零碳运行，提高了供电可靠性。

应用场景

新能源开发配套储能

园区峰谷套利及新能源配套

园区供电可靠性提升改造

交直流微电网系统建设集成

微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。

微电网的提出旨在实现分布式电源的灵活、高效应用，解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网问题 。 开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，使传统电网向智能电网过渡。是目前应对“双碳”目标的提出以及以新能源为主体的新型电力系统建设的主要形式之一。

工程案例

饶阳同岳供电所交直流微电网示范工程。

硬件集成方案

交直流微电网示范工程监控平台

系统沙盘

应用场景：

园区供电可靠性提升改造

园区电网经济运行

综合能源服务项目开发建设

综合能源服务是将能源销售服务、分布式能源服务、节能减排及需求响应服务等三大类组合在一起的能源服务模式。

“能源服务”是指通过能源的使用为消费者提供的服务。能源服务归纳为三类。第一类是能源销售服务，包括售电、售气、售热冷、售油等基础服务，以及用户侧管网运维、绿色能源采购、利用低谷能源价格的智慧用能管理（例如在低谷时段蓄热、给电动汽车充电）、信贷金融服务等深度服务。第二类是分布式能源服务，包括设计和建设运行分布式光伏、天然气三联供、生物质锅炉、储能、热泵等基础服务，以及运维、运营多能互补区域热站、融资租赁、资产证券化等深度服务。第三类是节能减排服务及需求响应服务，包括改造用能设备、建设余热回收、建设监控平台、代理签订需求响应协议等基础服务，和运维、设备租赁、调控空调、电动汽车、蓄热电锅炉等柔性负荷参与容量市场、辅助服务市场、可中断负荷项目等深度服务。

工程案例：

保定亨百利广场综合能源利用项目

实现了光伏、蓄冷蓄热、空气源热泵、汽水能的互补运行。

光储充示范工程建设

光储充一体化充电站的核由光伏发电、储能电池和充电桩三部分组成。光伏系统：在有限的土地资源下建设光储充一体化电站， 利用附近屋顶和停车场雨棚铺设太阳能光伏板，所发绿电作为新能源汽车充电电能的补充，最大程度上利用清洁能源，实现节能减排。

储能系统具备电池仓和设备仓，电池系统以单节电芯为最小单位构成电池模组、电池簇， 根据现场实际需求配置电池容量；设备仓内放置储能变流器（PCS）、交流配电柜、直流配电柜、消防系统和EMS&动环监控柜等等。储能系统于交流母线（AC BUS）接入系统，提高能源利用效率，使电能进行优化配置实现本地能源与用能负荷基本平衡，并根据运行需要与公共电网灵活互动且相对独立运行，缓解了充电桩用电对电网的冲击，解决城市快速充电基础设施建设的电网扩容问题。

充电桩通过扫码充电的方式与用户交互，充电桩系统包含智能监控和智能计量。充电桩智能控制器对充电桩具备测量、控制不保护功能；交流输出配置交流智能电能表，进行交流充电计量，具备完善的通信功能，可将计量信息通过RS485分别上传给充电智能控制器和网络运营平台。另外，充电功率可调整，输入和输出过欠压保护、短路保护、过流 保护、漏电保护、接地检测、过温等保护功能齐全，具备IP54防护等级。

光储充一体化系统可实现光伏发电自发自用；电网削峰填谷，减少用电成本；智能充电、新能源汽车充电保障能力提升；电网停电时，作为备用电源使用紧急备电；峰谷套利等。

项目组开发的其他硬件设备

硬件方面，随着电力系统电力电子化趋势越来越明显，这几年开始进行电力电子设备的研究与开发，相继开发完成了多种类多型号设备，包括多型号低压交直流换流器、储能方舱集成、两电平静止无功发生器（SVG）、三电平有源滤波器（APF）、军用逆变电源、精密交流电压源、精密交流电流源等。课题组还在泛在物联方面进行了相应的研究并开发出了成熟产品，包括智能感知接地线装置、智能感知安全工器具柜、自感知隔离开关、电表箱用户用电智能监测系统等。

工程案例

 军用逆变电源

两电平及三电平APF、SVG

熔断器熔断特性测试仪

接地线在线监测装置

智能安全工器具柜

自感知隔离开关