本发明针对现有生物制药技术中的电能的利用效率较低的问题，提供了一种用于大宗发酵产品的非线性综合节能控制系统与方法。本发明提供的控制方法主要涉及，确定相关参数对药效影响的权重系数，以不改变制药效价为前提，以总电耗最低为目标函数，确定发酵过程的控制策略。本发明提供的控制系统包括能够实现上述控制方法的中央控制系统单元、整流逆变系统单元、驱动协调单元、信号检测单元及传感器、误差数字仿真器和谐波抑制单元。利用本发明，能够在不影响生物发酵效果的前提下，最大能力提高电能的利用效率。