[发明专利]一种直流微网系统及其能量管理方法

摘要

一种直流微网系统及其能量管理方法，发电单元包括用户侧大电网及其并网AC/DC、磷酸铁锂储能系统及其储能DC/DC，以及光伏发电系统及其光伏DC/DC，设有能量管理系统EMS及其与并网、储能和光伏DC/DC建立通信的无线传感网络，EMS执行不同的控制策略，优化直流微网运行，包括在并网运行切换到孤岛运行时，由并网AC/DC采用直流母线电压外环、输出电感电流内环的控制方式稳定直流母线电压，在至多20ms的时间内切换到由储能DC/DC以电压源形式即采用直流母线电压外环、储能电池侧电感电流内环的控制方式维持直流母线电压稳定，达到无缝切换的要求，实现电信数据中心负荷不间断供电，且不需要再配置无功补偿设备。

主权项

一种直流微网系统，包括至少一个发电单元、负载，以及设置在发电单元与负载之间的直流母线配电线路，所述发电单元包括用户侧大电网及其三相桥式并网双向交流/直流变换器AC/DC即并网AC/DC、磷酸铁锂储能系统及其双向半桥Buck‑Boost结构的双向储能直流/直流变换器DC/DC即储能DC/DC，以及光伏发电系统及其采用Buck‑Boost拓扑结构的光伏DC/DC即光伏DC/DC，所述负载包括模拟直流负荷和数据中心负荷，所述磷酸铁锂储能系统用于平抑光伏发电系统发出的功率波动以及在孤岛运行时延长对负载的供电；所述光伏发电系统用于充分利用太阳能环保节能；所述并网AC/DC，其交流侧通过作为公共连接点的并网开关与所述用户侧大电网连接，直流侧与所述直流母线配电线路连接；所述储能DC/DC，其一侧与所述磷酸铁锂储能系统连接，另一侧通过第一支路断路器与所述直流母线配电线路连接，用于控制磷酸铁锂储能系统的储能电池充放电；所述光伏DC/DC，其一侧通过汇流箱与所述光伏发电系统连接，另一侧通过第二支路断路器与所述直流母线配电线路连接，用于实现光伏发电系统发出的最大功率跟踪，提高太阳能利用效率；所述模拟直流负荷为纯电阻负载，通过第三支路断路器与所述直流母线配电线路连接，用于切换直流微网控制模式；所述数据中心负荷包括照明负荷、空调负荷和不间断UPS负荷，其中UPS负荷为关键负荷，孤岛运行时优先对关键负荷UPS负荷持续可靠供电，所述数据中心负荷通过第四支路断路器与所述直流母线配电线路连接，其特征在于：设有能量管理系统EMS及其与所述并网AC/DC、储能DC/DC和光伏DC/DC建立通信的无线传感网络，所述EMS用于在并网运行、孤岛运行时分别执行不同的控制策略，优化直流微网系统的运行，以协调各个发电单元的的运行状态和发出功率；所述EMS执行不同的控制策略，优化直流微网运行，包括在并网运行切换到孤岛运行时，由所述并网AC/DC采用直流母线电压外环、输出电感电流内环的控制方式稳定直流母线电压，在至多20ms的时间内切换 到由所述储能DC/DC以电压源形式即采用直流母线电压外环、储能电池侧电感电流内环的控制方式维持直流母线电压稳定，达到无缝切换的要求，实现电信数据中心负荷不间断供电。