[實用新型]一種城市社區全直流微電網及其控制系統

有效

• 申請號: 202020064276.7
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN211880096U
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 肖彪;葉磊;劉智亮;張威
• 申請（專利權）人: 珠海格力電器股份有限公司
• 主分類號: H02J1/12
• 分類號: H02J1/12;H02J1/14;H02J5/00;H02J3/38
• 代理公司: 廣州市時代知識產權代理事務所(普通合伙) 44438
• 代理人: 楊樹民

本實用新型提供了一種城市社區全直流微電網及其控制系統，包括：甲烷燃料電池發電系統、社區級直流母線和任意數量的樓宇級微電網，樓宇級微電網包括光伏陣列、樓宇級直流母線和任意數量的戶用級微電網，甲烷燃料電池發電系統連接社區級直流母線，社區級直流母線經過樓宇DC/DC變流器后連接樓宇級直流母線，樓宇級直流母線連接戶用級微電網。本實用新型發電、配電和用電過程為全直流，無需逆變、整流等環節，不僅減少光伏、燃料電池、儲能等入網的電能損耗，也減少直流電器接入的電能損耗，還可以使每個用戶供電可靠性進一步提高，并且便于不同電壓等級電源和負荷接入，同時減少儲能系統配置容量，降低儲能成本。

技術領域

本實用新型涉及微電網技術領域，具體涉及一種城市社區全直流微電網及其控制系統。

背景技術

隨著現代科技水平的發展和人民生活水平的提高，人們購買越來越多的電器設備提高生活品質，電力成為現代人不可或缺的能源，并且對電力的電能質量、供電可靠性和能效提出越來越嚴格的要求。目前世界廣泛使用的集中式發、輸、配電的方式存在建設成本高、環境污染、輸送損耗大、電能質量差以及供電可靠性低等問題，發生大規模斷電事故的新聞并不少見。

由于分布式能源如光伏、燃料電池等大多為直流電，并且數碼產品如電腦、手機等使用直流電，許多電器內部使用直流變頻技術間接使用直流電能，但是現有配電網為交流電，中間必然存在許多交直流電能轉換環節，造成能量的損耗，使能效降低。目前直流空調、直流冰箱、直流洗衣機、直流電飯煲、直流風扇、直流LED燈、直流空氣凈化器等家用電器，將服務于千家萬戶，因此建設全直流配電網勢在必行。

隨著節能環保的觀念深入人心，分布式可再生能源得到迅速發展，建設微電網成為分布式可再生能源就地消納、提高供電可靠性的首要選擇。傳統微電網一般由風電、光伏、儲能電池、柴油發電機等發電單元和儲能單元組成，但對于城市社區來說，風電不具備建設條件，光伏安裝地點受限，只能憑依建筑頂部，裝機功率遠小于用電負荷，柴油發電機存在空氣污染和噪聲問題，只能配置大容量的儲能電池，而目前儲能電池價格昂貴且壽命較短，需周期更替，投入成本較大。燃料電池具有效率高、無噪音、無污染的優點，是城市社區微電網發電源的最佳選擇。由于氫氣價格高、獲取難度大，且公眾對氫氣安全的顧慮較大，接受程度較低，氫燃料電池當前不適于城市社區應用。而天然氣（甲烷）擁有成熟的輸送系統，且居民容易接受，適合發展甲烷燃料電池。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術中的不足之處而提供一種城市社區全直流微電網及其控制系統，以甲烷燃料電池為主要發電源，結合光伏、儲能系統，共同為直流電器等直流負荷供電，提高供電可靠性。

本實用新型的目的通過以下技術方案實現：本實用新型提供了一種城市社區全直流微電網，包括：甲烷燃料電池發電系統、社區級直流母線和任意數量的樓宇級微電網，所述樓宇級微電網包括光伏陣列、DC/DC光伏變流器、樓宇DC/DC變流器、樓宇級直流母線和任意數量的戶用級微電網，所述甲烷燃料電池發電系統連接所述社區級直流母線，所述光伏陣列通過所述DC/DC光伏變流器連接所述社區級直流母線，所述社區級直流母線經過所述樓宇DC/DC變流器后連接所述樓宇級直流母線，所述樓宇級直流母線連接所述戶用級微電網。

進一步地，所述社區全直流微電網還包括：社區儲能系統ESS、社區DC/DC儲能變流器、AC/DC雙向并網逆變器和并網開關S1，所述社區級直流母線連接所述AC/DC雙向并網逆變器，所述AC/DC雙向并網逆變器通過所述并網開關S1連接外部交流電網，所述社區儲能系統ESS通過所述社區DC/DC儲能變流器連接所述社區級直流母線。

進一步地，所述樓宇級微電網還包括：樓宇儲能系統ESS、樓宇DC/DC儲能變流器、汽車充電樁、中央空調和建筑供電總開關S2，所述樓宇儲能系統ESS連接所述樓宇DC/DC儲能變流器，所述樓宇DC/DC儲能變流器通過所述建筑供電總開關S2連接所述社區級直流母線，所述中央空調通過所述建筑供電總開關S2連接所述社區級直流母線，所述汽車充電樁通過所述建筑供電總開關S2連接所述社區級直流母線。