电能互联网是未来电能传输的趋势，本项目针对社区电能局域网，研究电能路由器的电路结构、电能路由算法、通信方式和控制方法。本项目将电力电子与网络通信技术相融合，研究包括：1）研究电能局域网的结构、电能转发模式和电能路由算法，提出了一种基于图论的电能路由设计方法，该算法采用Dijkstra最短路径算法，以电能传输“代价”最小为目标，寻求最优化的电能管理和调度方案，实现社区级路由器之间灵活、高效、自主的电能交换和管理。2）研究功率变换与信息传输一体化技术，包括变换器的信息调制技术、能量与信息一体化系统电路设计、能量与信息同传系统的信道特性与信噪比分析等。建立了变换器能量与信息复合调制的基本理论和分析方法，提出功率/数据单载波调制和功率/数据双载波调制这两种基本方式，阐述了其基本原理并在实际变换器电路中实现。提出在电能局域网中采用能量与信息一体化传输技术，以提高变换器设备之间通信的便捷性和可靠性，从而实现设备的即插即用。3）研究电能路由器的电路设计与控制技术，包括电能路由器的拓扑结构选择，以及网络化环境下的在线调试和诊断技术，用于在多变换器环境下实现参数的在线优化和故障诊断。设计了一个电能路由器实验平台和装置，验证了电能路由器的工作过程，包括能量与信息一体化传输机制。 2100433B

能源互联网是未来电网发展的方向，电能路由器是能源互联网的核心。针对能源互联网的低压配点终端环节，提出一种多端口的自组织电能路由器结构，包括变流器组和开关阵列。在多电能路由器组成的能源局域网环境下，系统能够根据能量路由算法对变流器拓扑结构、电能传输形式和传输路径进行协同重构。本项目重点研究自组织电能路由器的几个关键问题：（1）自组织电能路由器的内部结构设计；（2）多电能路由器互联环境下的能量路由算法设计；（3）实用化设计中的关键技术，如即插即用技术、设备自动识别等。项目将对这几个问题进行理论分析和仿真研究，最后通过搭建一个实验平台进行验证。基于自组织电能路由器的能量局域网通过扩展，有望成为未来能量互联网的一部分。本项目希望能为未来能量互联网的发展做出贡献。

电能路由器作为配电网中分布式电源、无功补偿设备、储能设备、负荷等的智能接口，应该在保证电能质量的前提下，灵活地管理区域电网内部及整个配电网中的动态电能。对电能路由器的基本要求主要有 :

1)接口的即插即用:电能路由器应该面向各种不同知识层面的用户，具备使用容易、方便的特点，这就要求电能路由器的接口应该是即插即用的。即分布式能源插到电能路由器的接口后，电能路由器能够快速检测出分布式能源的类型，并做出相应的响应;

2)接口的双向性:由于分布式能源既可能作为电源向电网供给电能，又可能作为负荷从电网索取能量，这使得电能路由器的接口应该具有双向性的特点，即能够传输双向能量流;

3)实时通信技术:电能路由器要实现实时控制还需要实时的通信，即主动配电网中的Agent要能够进行实时通信;

4)用户电能消耗查询技术:电能路由器需要将用户的能量消耗情况进行统计并保存到网络数据库，正如实时查询话费一样，用户可以通过Internet登录官方网站或是发信息方便快捷地了解其的电能消耗情况，并实现网上电费充值等快捷服务。

在接入了分布式电源的配电系统中，不同的分布式电源、同一分布式电源在不同时刻具有多种不同供电能力和供电电能质量;同时，负荷侧电力用户的各种负载对电源的供电能力及电能质量的需求也不尽相同。如何实现电源与负载的匹配运行，建立一个电源与负载协调运行的电力网络控制系统势在必行。电能路由器的概念及其能量管理方法，是为解决上述问题而提出的，电能路由器的控制目标是实现电源与负载的最优化匹配运行。

分布式可再生电源主要分布在配电网用户附近，这不仅可以减少一次性能源的利用，而且可以减少了电能传输时的电力线上的电能损耗。电网控制形态的关键影响因素，并预测、规划了未来电网的控制形态。分布式发电、微电网、智能配电网的发展趋势，讨论了分布式发电、微电网和智能配电网中的所应用的技术手段。

文献 提出将电能路由器作为可再生分布式电源接入主动配电网时的灵活接口，并利用多Agent技术作为主动配电网中电能路由器管理能流的核心技术，实现各控制区域协调运行。同时提出“Scaling Push-Relabel'’控制算法，为实现缓减用电高峰、降低运行成本、最大化满足用户电力需求等控制目标。文献[[15]提出了基于固态变压器(Solid State Transformer，简称SST)的电能路由器在智能电网中以实现动态管理能流，研究解释了电能路由器的整体结构和通信系统。基于直流环网的电能路由器，首先对各个功能模块进行了分析，搭建了硬件模型，进而分析了电能路由器监测、控制及保护系统。

文献 认为主动配电网是自适应的智能电力系统，提出了在主动配电网中应用灵活的主动控制、保护系统及通信技术、传感测量技术的必要性。在CIGREC6.11 上率先将“Active Distribution Networks'，译为“主动配电网”，并一致认为在主动配电网中，采用先进的信息技术和通信技术能够以较低的费用接入更多的DER（Distributed Energy Resource的简称，是对分布式电源、柔性负荷及储能设备总称），以实现这些DER的动态控制。研究了主动配电网及其特征，讨论了主动配电网的几个关键技术，主要有分层分布协调控制技术、综合规划技术、全局优化能量管理技术等 。

文献 提出了未来配电网系统的结构、未来电网中能量路由器选择的核心器件一固态变压器的结构和控制方法。该电能路由器适合分布式可再生电源、分布式存储设备的即插即用，可以实现能源的最优化配置、电网的故障管理。Hui Li等学者根据目前固态变压器的基本结构，中提出了一种含有自适应传感器的固态变压器的结构;在文中提出了基本固态变压器基于DSP和FPGA的控制算法的实现 。提出了电能Internet和电能路由器的概念，分析了电能路由器的结构，并且模拟了分布式可再生电源、负荷、存储设备的各种状态，提出了基于直流母线的多转化接口桥固态变压器，并对其环路作了详细的分析，通过分布式电源和存储设备的模拟进行了仿真验证 。

首先将FREEDM（the Future Renewable Electric Energy Delivery and Management System的简称）概念引入国内，并且分析了FREEDM中的核心设备一固态变压器的基本原理、拓扑结构和控制策略，进而研究了适合我国电压等级的三相SST模型，提出了基于SST的光伏发电的并网模式。

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，小但可为小同的新能源发电装置和小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 。