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摘要：随着绿色可再生能源发电逐渐代替化石能源发电的日益增长需求。对于新能源技术要求越来越高，在应用领域新能源车直流快充中经过交流电变换为直流电，储能装置也经过交流电变换为直流电，而在光伏发电中经过直流电变换为交流电的过程，那么将光伏发电直流与储能直流、充电桩直流通过直流微网连接组网，光伏发的直流电直接进行储存和消纳，大大提高了光伏发电传输过程中的变换损耗和效率。

关键词：直流微网、控制器、交直流变换、光伏组件、逆变器、储能装置、直流充电桩

引言

就目前来看，光伏发电通过逆变器将直流电变换为交流电上网，储能装置从电网中将交流电变换成直流电储存，放电过程中又将储存电能直流电变换为交流电给电网，直流充电桩从电网中将交流电转换为直流电给新源车，那么在这样一个光储充一体的工业微电网中，把光伏发的电直接进行储能、同时也提供给直流充电桩，直流微网的应用对电能变换过程中效率的提高至关重要，接下来，将光储充一体化直流微网系统运用技术的相关问题进行探讨，以此来优化供电的质量和效率。

1 技术应用与概述 直流微网由直流用电设备组成的微电网，如光伏发电、储能、电动汽车直流充电桩等通过直流电路连接而成。对于推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要的意义。微电网内光伏、储能、电动汽车直流充电桩等产生或使用的电能均为直流，接入交流微电网中，就需要通过相应DC-AC，AC-DC交直流变换，若接入直流微电网中，将省去部分交直流变换装置，减少成本，降低损耗等。直流微电网还可通过双向DC-AC交直流器与现有交流配电网并联，实现互通，应用灵活。因此，直流微电网系统的研究和发展受到了国内外的广泛关注。

2 技术理论分析 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。光伏发电的优点：光伏发电过程简单，没有机械转动部件，不消耗燃料，不排放包括温室气体在内的任何物质，无噪声、无污染；太阳能资源分布广泛且取之不尽、用之不歇［1］。光伏发电的构成：光伏组件（太阳能电池）、直流线路桥架、逆变器、并网系统等。储能就是通过介质或设备把能量储存起来，在需要时再释放的过程。储能装置的优点：简化基础设施建设成本，模块化程度高，便于运输和安装，增加电网的灵活性［2］。储能装置的构成：电芯单元、电池模组、电池模块、电池柜、集装箱。

传统意义上光储充系统中，如图1-1所示，光伏发的直流电通过逆变器变换成交流电全额上网，储能装置也在是电网侧进行谷峰充、放电，交、直流充电桩从电网引入交流电源在桩内进行变换直流给新能源汽车充电。这样从发电端到用电设备，进行了多次DC-AC，AC-DC变换过程，即增加了成本，也增加电能变换过程的损耗。

光储充一体化的直流微电网中，如图1-2所示，光伏发的直流电通过控制器一路连接储能装置储存，一路连接直流充电桩给新能源汽车充电，一路通过逆变器转换成交流电给交流充电桩使用，同时余电全额上传电网。光伏发电→控制器→储能装置、直流充电桩、逆变器形成直流微网系统，同时储能装置储存的电根据时段或直流侧负载需要，进行充、放电，从而满足直流微电负载使用。

3技术路线实现分析 某处国家电网公司即将建设的一处光储充项目，新建充电桩8套120kW，其中DC/DC直流桩四套、AC/DC交流桩四套；V2G充电桩一套60kW；新建水泥屋顶光伏一处布置372块光伏组件，单片光伏组件容量580Wp，装机容量215.76kWp；新建车棚两处，一处27.5米（长）*6米（宽），另一处37米（长）*6米（宽），车棚顶铺设光伏组件分别为60块和80块，装机容量34.8kWp、46.4 kWp；三处光伏合计装机容量296.96kWp；新建储能装置一套500kW/1MWh，新建10kV/0.4kV，1250kVA箱式变电站一套。场地平面图如图1-3，电力系统拓朴图如图1-4所示

由电力系统拓朴图可清析看到，储能装置共有6个电池簇，分别为电池簇1至电池簇6，每个电池簇技术参数51.2V，315Ah，通过直流电缆接入控制器汇流架直流端双向充、放电接口PDU#1～ PDU#6，与直流微网连接。车棚和屋顶光伏装机容量296.96kWp，分4路接入电气架MPPT1～ MPPT4，分别对应控制器汇流箱直流端PV1～PV4端口，与直流微网连接。DC/DC直流桩四套分别通过直流电缆接入控制器汇流箱直流端DCOUT1～ DCOUT4端口，与直流微网连接。形成光储充直流微网，通过控制器将光伏发的电直接分配给储能装置进行储存，同时也分配给DC/DC直流充电桩，给新能源汽车进行充电。余电再通过控制器汇流箱PCS1～PCS4端口，经逆变器逆变交流电后，接入交流分流箱。在交流分流箱内，一路将交流电分给负载端，另一路接电网系统0.4kV侧汇流母线，通过0.4kV汇流母线，分配给AC/DC交流桩和V2G充电桩，余电就地消纳不完，直接进行0.4kV升压为10kV，在10kV侧并入国家电网。V2G充电桩是指新源车余电至电网的终端设备，用户端可将新源车余电通过V2G充电桩输送给电网端，解决用电高峰期用户端能源需求。

4结论 直流微网在直流端为负载侧提供电能所需，减少了电能在传输过程交直流变换环节，优化了网架结构，节约了成本的同时，提高了用电效率。

参考文献

【1】刘洪臣，纪玉亮，吴凤江，新能源供电系统中高增益电力变换器理论及应用技术，哈尔滨：哈合滨工业大学出版社，2022.5

【2】何道清，何涛，邓勇，太阳能光伏发电系统原理与应用技术，北京：化学工业出版社2023.1

【3】杨金焕，太阳能光伏发电应用技术，3版，北京：电子工业出版社，2017

【4】李练兵，光伏发电并网逆变技术，北京：化学工业出版社2016.3（2023.10重印）

【5】李琼慧，何永胜，时智勇，基于典型场景的新型储能适用技术及运营机制，北京：机械工业出版社2023.3（2023.10重印）

【6】李建林，王上行，袁晓冬，等.江苏电网侧电池储能电站建设运行的启示［J］.电力系统自动化，2018，42（21）：1-9，103.

【7】杨舒婷，曹哲，时珊珊，等.考虑不同利益主体的储能电站经济效益分析［J］.电网与清洁能源，2015，31（5）：89-93，101.

【8】李炳华，电动汽车充电桩设施工程设计与安装手册，北京：机械工业出版社，2021.8