[01552958]直流微电网技术开发

2013年厦门大学能源学院与中广核太阳能开发有限公司签订"直流微电网技术开发"技术开发（合作）合同，研究开发全新的直流微电网系统，旨在通过新型微电网的架构和智能管理提高太阳能等新能源的利用效率，推进新型清洁能源的发展和推广应用。 从分布式新能源的发展上，光伏发电和风力发电等分布式新能源取得了令人瞩目的成就，这些新能源产生的电能均为直流电或可经过简单整流后变为直流电，因此这些分布式能源并入直流微电网将可以节省大量的逆变换流环节。另外如今电力电子变频技术在照明、空调、冰箱等产品中得到了广泛应用，越来越多的负载都可以直接使用直流电，而传统逆变方式中光伏发电产生的直流电需经过DC-AC和AC-DC两级逆变，才能为负载供电。而如果采用直流微电网，将分布式电源发出来的直流电接入直流母线并带动直流负载，可以省略上述DC-AC双次逆变，从而提高效率和降低损耗。对于直流负载来说，由于减少了AC-DC交流转直流的中间环节，效率也有很大的提高，这也是课题组推广直流微电网的关键原因。交流微电网存在一些复杂的问题，如分布式电源的同步、变压器引起的冲击电流、谐波电流和三相不平衡等，使得交流微电网的控制比直流微电网的控制复杂得多。所以，直流微电网具有高效节能、成本较低、控制简单、可靠性高等优点。直流微电网具有诸多优点，然而该领域是全新的研究领域，各方面的研究刚刚起步，尚未对直流微电网进行系统性的研究。 厦门大学能源学院微电网研究团队在对国内外相关研究仔细分析的基础上，提出了光伏建筑一体化直流微电网架构，光伏建筑一体化指建筑物屋顶通过巧妙的设计，使自然采光和光伏板安装相结合，光伏阵列和整栋大楼设计浑然一体；而直流微电网系统架构，与传统的光伏逆变方式不同，它利用光伏直流发电的特征，建设了一个母线电压为380VDC的直流微电网，不经过逆变，而是通过调压后直接带动建筑内的直流空调、直流LED照明及直流电动汽车充电桩。同时该系统采用的直流微电网与大电网的连接方式是并网非逆流方式，是指当太阳能发出的电不够的时候使用电网发出的电，而当太阳能充足的时候不逆变给电网，而是将多余电能储存在蓄电池中。这种方式既保证了直流微电网的电能质量和可靠性，又减小了对大电网的冲击。该系统主要包含AC/DC整流、太阳能控制器及储能单元，电动车充电单元，系统监控单元和能耗测量单元，系统配电、监测及保护单元，以及各类直流负载。 直流微电网中的直流负载分布在厦门大学能源研究院南楼，北楼和工程开发用房三栋建筑里，包括:直流照明，直流空调，和室外直流电动汽车充电桩。为了达到最优的运行效率和最低运行成本，微电网还具备智能能源管理功能。 该成果已经顺利通过验收并正式投入运行超过两年，取得了开创性成果，已取得一项发明专利授权和两项实用创新型专利授权，三项发明专利和一项实用创新型专利已受理，另外4项软件著作权已经受理，并已发表3篇EI论文。