项目简介
       本项目聚焦由可再生能源（如，光伏、风电），储能系统（如，电池、飞轮储能）和可灵活调配负载（如，电动汽车充电设备，电机驱动系统）构成的未来电网，拟从单体变流器智能监控，分布式多变流器协同控制和物理-网络系统安全三个研究维度，开展深入研究，针对“并网变流器集群及其智能控制”领域① 单机智能化程度低，②集群协同控制性能差，③系统信息网络安全性能弱三个关键问题，研究实现高比例新能源智慧、高效、可靠并网消纳的关键技术，形成针对电力电子变流器的智能协同控制的完整技术方案。该技术方案将实现各分布式智能单元对电网电压和频率的全局协同优化和支撑，助力未来电网的智能、安全、稳定运行。

       项目特点
    （1）单体变流器的智能控制技术 引入人工智能技术，研发智能单体变流器，结合预测控制充分发挥其物理极限，以对电网进行智能监控与调度，提供电压和频率支撑。
     （2）基于事件触发的多变流器集群协同控制技术
研究多智能变流器间拓扑关系，结合各控制目标规律，引入事件触发通信技术，开发大规模集群智能变换器间协同控制算法，解决大规模可再生能源并网协同出力的难题。
     （3）物理-网络安全技术
研究网络攻击预警防御、故障检测排除等关键技术，确保通信数据完整与健壮，构建智能电网中的高可靠物理-通信网络。
       技术要点
       技术要点一：引入现代人工智能技术，开发具有单体变流器智能功能，如，在线参数辨识，电网状态监测与控制。具体开展的研究工作详述如下。

     （1） 研究电网阻抗参数在线辨识技术；
     （2） 研究电网转动惯量在线辨识技术;
     （3） 研究分布式并网变流器电网支撑（电压、频率）技术。

       技术要点二：研究多变流器集群协同控制技术，具体研究工作详述如下。

     （1） 研究电网负荷优化技术，充分发挥可调配灵活负载的潜力；
     （2） 研究电网电压和频率的动态控制技术；
     （3） 研究基于事件触发的多变流器集群协同控制技术。

       技术要点三：研究网络-物理安全技术，具体研究工作详述如下。

     （1） 研究网络-物理攻击与防御技术；
     （2） 研究适用于智能电网的网络攻击检测和故障检测机制；
     （3） 基于网络攻击检测和故障检测机制，研究网络-物理安全强化技术。

        技术创新点
        本项目以高可再生能源渗透率的未来智能电网为研究对象，从单体变流器智能监测与控制、分布式多智能体变流器协同控制和物理-网络系统安全三个维度开展深入研究，具有以下三个研究特色与创新之处：
     （1）创新性地将现代人工智能技术引入单体变流器的控制与设计中，打破传统监测控制架构，显著提升单体变流器的智能水平，为并网变流器控制技术的发展提供了新思路。
     （2）跳出通过主-从控制架构的传统思维，从控制目标与通信数据带宽的内在联系出发，创新性地引入交叉学科领域的“事件触发”思想，简化通信网络架构，充分利用相邻节点的共享信息，实现各分布式发电单元及储能装置的协同出力，为智能电网中多智能体集群控制提供了新方法。
     （3）突破现有方法在面对复杂网络结构时存在的安全性差、缺少网络-物理
安全攻击监测机制和防御手段的技术瓶颈，深入探究网络-物理安全攻击检测和故障检测机理，建立具有物理-网络安全强化功能的通信网络架构，为未来智能电网的实际工程推广提供新方案。

图1大功率直驱永磁同步风电变流器设备及实际应用场景

图2罗克韦尔PowerFlex 7000电流源型变频驱动设备

       获奖情况
       获2017年德国电气工程协会杰出学术贡献奖。
       应用前景
       所取得成果主要应用于交-直流混联微电网变流系统。
       1、经济效益

       成果预期在效率、电能质量和功率密度方面突破当前阻碍微电网电能变换和海洋风力发电发展的关键技术，掌握其核心技术，在提高效率的同时增强系统运行的稳定性，有利于孵化电力电子高端装备产业转化，促进能源产业转型升级。成果可应用于工程实践借鉴，为解决远距离驱动系统过电压问题，减小绝缘设备损耗，增加电机等设备使用寿命。
       2、社会效益
       项目注重研制开发具有自主知识产权、适用于实际工程应用的核心装备，致力于高校先进理论与产业界工程实践能力的深度融合，切实有效推进关键理论和核心技术的成果转化。

       该成果所研究的适用于微电网电能变换和海洋风力发电的关键控制技术，助力新旧动能转换，有利于发展海洋经济，提高对海洋风能的利用程度，进而提高风力发电占比，为能源结构调整优化提供一定的技术支撑，为降低火电占比（2018 年全国为 71.0%，山东省为 95.7%），实现能源、环境可持续发展提供动力。

       3、环境效益

       解决海洋风力发电关键技术问题有助于提高海洋风能利用率，优化我国能源消费结构，从而缓解我国化石能源的传统发展方式带来的严重的能源和环境问题，减少污染。该成果所提海洋风电变流器多目标优化及控制策略可促进大规模海洋风电产业的发展，对建设友好型新时代能源体系具有十分重要的意义。