1.1 技术背景与现状

随着新能源发电的快速发展，新能源系统的并网技术变得至关重要。硬件在环（Hardware-in-the-Loop, HIL）并网控制技术通过结合物理硬件与实时仿真，能够在实验室中模拟复杂的并网过程，从而验证控制算法、测试设备性能以及优化系统设计。目前，尽管HIL技术已有应用，但在高精度、实时性和可扩展性方面仍存在挑战，特别是在大规模复杂电力系统的仿真与控制中。

现代控制理论（如最优控制、鲁棒控制等）在变流控制中的应用，能够提升并网系统的性能。HIL仿真为验证和优化这些控制策略提供了平台，在提高新能源系统并网稳定性和效率方面具有重要意义。

1.2 技术难题与发展瓶颈

实时性与高精度仿真：现有HIL系统在实时性与仿真精度之间存在矛盾。尤其在大规模电力系统中，如何在保证高精度的同时实现实时性是关键难题。

系统稳定性与鲁棒性：并网控制技术要求系统在故障和异常工况下保持稳定，具备较高的鲁棒性。现有HIL系统在复杂故障条件下的表现仍需提升。

现代控制理论的验证与优化：现代控制理论在变流控制中的实际效果需通过HIL仿真充分验证，尤其是在非线性、强耦合系统中的应用。

可扩展性与灵活性：随着系统规模和复杂度的提升，HIL系统的可扩展性与灵活性面临挑战，需要设计出适应不同需求的模块化平台。

1.3 技术攻关方向

提升实时仿真性能：研究高效的实时仿真算法与硬件架构，提升HIL系统在大规模电力系统仿真中的性能。

增强系统的稳定性与鲁棒性：开发先进的并网控制策略与故障处理算法，提升HIL系统在复杂故障条件下的表现。

现代控制理论的实际应用：利用HIL仿真平台，研究现代控制理论在变流控制中的应用，确保其在实际中的有效性和鲁棒性。

提高系统的可扩展性与灵活性：设计模块化、可扩展的HIL平台，适应不同规模和类型的新能源发电系统。

1.4 期望实现的主要技术指标参数

仿真精度：在大规模系统仿真中，期望仿真误差控制在1%以内。

实时性：系统延迟控制在微秒级，能够支持并网系统中的高速动态过程仿真。

系统稳定性：在各种故障与异常工况下，系统稳定运行时间占比达到99.9%以上。

扩展能力：支持至少10倍规模的系统扩展，并能够动态调整系统配置以适应不同应用需求。

通过科技创新解决上述技术壁垒，将有助于提升新能源发电系统并网控制技术的可靠性与效率，推动新能源在全球范围内的广泛应用。

2.1 已开展的工作

系统设计与初步研发：已完成硬件在环（HIL）系统的初步设计，包括系统架构、关键模块的选型与开发，部分仿真算法在小规模平台上验证有效。

控制算法研究：初步研究并网控制算法，部分算法通过仿真验证，具备在HIL系统中的应用可行性。同时，基于现代控制理论（如最优控制和鲁棒控制）的变流控制算法研究也已启动，这些算法有望通过HIL仿真优化并提升并网系统性能。

硬件选型与搭建：采购了实时仿真处理器等核心硬件设备，完成了实验室环境搭建，为后续现代控制算法的HIL仿真验证奠定基础。

2.2 所处阶段

项目处于前期调研阶段，正在深入研究HIL系统的各类仿真算法与硬件选型，进一步完善系统设计，并进行初步实验验证。现代控制理论在变流控制技术中的应用将成为下一阶段的重点研究方向。

2.3 投入资金及人力

科华公司是优质国家高新技术企业，自主培养了5名享受国务院特殊津贴专家，组建了高端电源创新团队、新能源创新团队、数据中心产品创新团队，并严格按照国家高新技术企业标准构建科技创新管理体系，通过技术中心对资金预算、人力资源和实验设备等技术创新资源进行合理配置和有效整合，每年有足够研发费用保障，为项目的实施提供资金和人员支持。

2.4 仪器设备与生产条件

已具备实时仿真平台、高速数据采集系统、功率放大器等关键设备，实验室配备了先进的

电力电子测试平台及相关辅助设备。

3.1 预期成果

开发出高精度、高实时性的硬件在环（HIL）并网控制系统，提升系统的稳定性与鲁棒性。通过HIL仿真平台，验证和优化基于现代控制理论的变流控制算法，使并网控制技术更加精准、高效。

3.2 经济效益

通过提升新能源发电系统并网的稳定性和效率，降低设备故障率和运维成本，增强企业的市场竞争力。现代控制算法的HIL仿真优化将带动相关设备制造、软件开发等产业发展，未来可创造一定的经济效益。

3.3 社会效益

技术突破将加速新能源在电力系统中的应用，推动传统能源向清洁能源转型，助力实现国家碳中和目标。基于现代控制理论的并网技术将提高电网应对大规模新能源接入的稳定性和安全性，确保电力系统的可靠运行。

3.4 生态效益

提升新能源系统并网效率，减少对化石能源的依赖，降低温室气体排放，助力应对气候变化。通过促进清洁能源的广泛应用，减少传统发电方式带来的环境污染，改善生态环境质量。

综上，通过该技术的创新与应用，不仅推动产业升级，还将带来显著的经济、社会和生态效益，具备广泛的推广价值。

技术攻关需求的揭榜方应为博士后、博士个人或以博士后、博士为主要成员的科研团队，能针对项目需求，提出技术攻关的可行性解决方案。项目研发过程中产生的技术成果与专利，由合作双方共同拥有。（可通过协商确定具体的产权归属和利益分配方式。）